2.3 Схемы включения элементов гидроприводов и способы регулирования их работы.

Гидроприводы судовых механизмов и устройств выполняются, в основном, по двум схемам: индивидуальной и групповой (централизованной).

Индивидуальные гидроприводы, в которых каждый гидродвигатель обслуживается отдельным насосом, применяют в рулевых машинах, кранах, якорных и швартовых устройствах, успокоителях качки, гребных установках, т.е. в устройствах, где требуются большие мощности при большом коэффициенте одновременности работы и наибольшая живучесть.

При централизованной схеме один или два насоса обслуживает общую систему рабочей жидкости с подсоединёнными к ней группой иногда различных по назначению гидродвигателей. Это позволяет уменьшить количество насосных установок, гидроемкостей, теплообменников, фильтров, арматуры, контрольно-измерительной арматуры и таким образом получить выигрыш в стоимости по сравнению с применением индивидуального гидропривода. К тому же одновременность работы гидродвигателей в схеме всегда существенно меньше единицы.

На рис.1. приведена схема группового гидропривода. В этой схеме два насоса постоянной подачи 1 через невозвратные клапана 2, через аккумуляторную ёмкость 6 обслуживает целую группу гидродвигателей 3. Аккумулятор необходим для покрытия пиковых расходов рабочей жидкости, превышающих подачу насосов для обеспечения постоянства давления в системе и постоянной готовности гидродвигателей к действию.

Упругим элементом механического аккумулятора может служить пружина, а пневматического – сжатый воздух. Пружина воздействует на жидкость, как правило, через поршень, а сжатый воздух – через мембрану либо непосредственно на поверхность жидкости и в этом случае используется азот. Отключение гидродвигаетелей или их реверс осуществляется четырёхходовым трёхпозиционным распределителем 4 с управлением от рукоятки с фиксатором или от двух электромагнитов.

Рисунок 1. Централизованная схема гидропривода

Для достижения постоянной скорости вращения гидродвигателей установлены дроссельные клапаны 5. На аккумуляторе энергии установлены манометр 8 и предохранительный клапан 7, слив от которого осуществляется в сливную ёмкость 9.

Гидропривод, в котором скорость его выходного звена регулируется изменением подачи насоса либо изменением расхода через гидродвигатель, называется гидроприводом с объемным регулированием. Наиболее простой гидросхемой привода с объемным регулированием является схема, составленная из электроприводного насоса 1 переменной подачи с ручным управлением, нерегулируемого реверсируемого гидродвигателя 2 и трубопроводов, обеспечивающих соединение их выходов и входов (рис. 2, а).

Реверс вала гидродвигателя осуществляется реверсированием потока рабочей жидкости в насосе. Насос осуществляет преобразование механической энергии электродвигателя в гидравлическую энергию потока перекачиваемой им жидкости. Гидравлическая энергия преобразуется в механическую, отдаваемую с вала гидродвигателя приводимому им в действие механизму. В рассматриваемом гидроприводе регулирование скорости на выходе осуществляется изменением подачи насоса.

Рисунок 2. Схема гидропривода с объёмным регулированием

Регулирование скорости выходного звена возможно и путем изменения расхода через гидродвигатель (рис. 2, б). В этой схеме для реверсирования гидродвигателя используется четырехходовой трехпозиционный распределитель 3 с ручным управлением. Гидросхема такого привода открытая, поскольку необходимо обеспечить непрерывность действия насоса постоянной подачи. Для этого в схему включен бак, открытый на атмосферу.

Различия рассматриваемых гидроприводов проявляются при анализе их характеристик (рис. 2, в, г), графиков изменения общего к.п.д. _гп, момента на валу гидродвигателя М_гм и мощности привода насоса N_пдв в зависимости от частоты вращения вала гидродвигателя.

Первый гидропривод характеризуется постоянством момента на валу гидродвигателя, что при увеличении частоты вращения вала приводит к увеличению мощности насоса, и поэтому гидропривод должен иметь мощность привода насоса, необходимую для создания на валу гидродвигателя наибольшего момента при наибольшей частоте его вращения.

Второй гидропривод в отличие от первого характеризуется постоянством мощности насоса, что при изменении частоты вращения вала гидродвигателя приводит к изменению момента гидромотра по гиперболической кривой.

Оба гидропривода имеют примерно одинаковую экономичность и характеризуются большим диапазоном изменения частоты вращения вала гидродвигателя. Поскольку у гидропривода, осуществленного по первой гидросхеме, мощность привода насоса достаточна для работы на любом скоростном режиме, он имеет универсальное назначение. Гидропривод, выполненный по второй схеме, можно применять в грузоподъемных механизмах, он позволяет обеспечивать необходимую грузоподъемность при соответствующей скорости подъема и наименьшей мощности привода. У таких гидроприводов примерно одинаковая сложность гидрооборудования: у одного вследствие конструкции насоса и его регулирующих устройств, у другого - из-за аналогичной конструкции гидромотора, но второй гидропривод имеет большую массу из-за наличия в схеме бака.

В объемном гидроприводе возможно и смешанное регулирование скорости выходного звена. В гидроприводе, представленном на рис. 2, д, применены регулируемые насос и гидродвигатель. На малой частоте вращения вала гидродвигателя регулирование осуществляется путем увеличения подачи насоса. При сохранении момента на валу гидродвигателя неизменным этот вид регулирования связан с увеличением мощности, снимаемой с вала приводного двигателя. На большой частоте вращения путем регулирования расхода через гидродвигатель достигается постоянство мощности и уменьшение момента на валу гидродвигателя по гиперболической кривой.

Рисунок . 3. Схема гидроприводом с дроссельным регулированием

Упрощение конструкций индивидуального гидропривода с объемным регулированием путем применения насосов и гидродвигателей простейших конструкций достигается в индивидуальном гидроприводе с дроссельным регулированием. Дроссель в таком гидроприводе может быть установлен на входе в гидродвигатель (рис. 3, а), на выходе из него (рис. 3, б) и в трубопроводе, параллельном гидродвигателю (рис. 3, в). Гидропривод, выполненный по схеме а, оснащен гидродвигателем; гидроприводы, выполненные по схемам б и в, оснащены гидроцилиндрами.

Все элементы гидропривода (нерегулируемый гидродвигатель 1, обратный клапан 2, регулируемый дроссель 3, четырехходовый трехпозиционный распределитель 4 с пружинным возвратом в среднее положение и с ручным управлением, переливной клапан 5 и бак 7, насос 8 постоянной подачи) соединены трубопроводами 6.

В гидроприводе с дросселем, установленном на выходе, создаётся противодавление в опорожняемой полости гидроцилиндра, что обеспечивает его устойчивую работу.

Область применения гидроприводов с дроссельным регулированием ограничивается 15 кВт, так как энергетические потери при больших мощностях становятся экономически неприемлемыми.

Наиболее выгодными в рабочем режиме является схема гидропривода с дросселем, установленным на параллельном потоке, так как в нём перепуск осуществляется при более низком давлении по сравнению со схемами а и б рис. 3.