Дроссельное регулирование гидропривода при последовательном и праллельном включении дросселя

Гидропривод с дроссельным управлениемскоростью. Дроссельный способ регулирования скорости гидропривода с нерегулируемым насосом основан на том, что часть жидкости, подаваемой насосом, отводится в сливную гидро­линию и не совершает полезной работы. Простейшим регулятором скорости является регулируемый дроссель, который устанавливается в системе либо по­следовательно с гидродвигателем, либо в гидролинии управления параллельно гидродвигателю.

При параллельном включении дросселя (рис.3а) рабочая жидкость, подаваемая насосом, разделяется на два потока. Один поток про­ходит через гидродвигатель, другой —через регулируемый дроссель.

По правилам расчета параллельных гидролиний без учета потерь давле­ния в трубопроводах скорость поршня для этой схемы определяется выра­жжением (14.2)

где S- эффективная площадь поршня; Qн-подача насоса; Sдр-площадь проходного сечения дросселя.

В такой системе при F_H = const, скорость движения будет изменяться от до при изменении Sдр от Sдр max до Sдр=0. Поскольку в рассматриваемом гидроприводе давление на выходе насоса зависит от нагрузки и не является постоянной величиной, такую систему регулирования скорости называют системой с переменным давлением. Клапан установленный в системе, является предохранительным. Эта система позволяет регулировать скорость только в том случае, если направление действия нагрузки противо­положно направлению движения выходного звена гидропривода (отрицатель­ная нагрузка).

Последовательное включение дросселя осуществляется на входе в гидродвигатель, на выходе гидродвигателя, на входе и выходе гидро­двигателя. При этом во всех трех случаях система регулирования скорости строится на принципе поддержания постоянного значения на выходе нере­гулируемого насоса за счет слива части рабочей жидкости через переливной клапан. Поэтому система дроссельного регулирования с последовательным включением дросселей получила название системы с постоянным давлением.

Рис. 3. Схемы гидроприводов с дроссельным управлением скоростью: а — с параллельным включением дросселя; б — с дросселем на входе гидродвигателя; в — с дросселем на выходе гидродвигателя; г — с четырехлинейным дросселирующим распределителем.

Гидропривод с дросселем на входе (рис.3б) допускает регулирование скорости только при отрицательной нагрузке. При положительной нагрузке, направленной по движению поршня, может произойти разрыв сплошности потока рабочей жидкости, особенно при закрытом дросселе, когда поршень продолжает движение под действием сил инерции.

Скорость движения поршня в таком гидроприводе определяется выражением

(14.3)

Гидропривод с дросселем на выходе (рис.3в) допускает регулирование скорости гидродвигателя при знакопеременной нагрузке, так как при любом направлении действия силы F_H изменению скорости препятствует сопротивле­ние дросселя через который рабочая жидкость поступает из полости гидродвигателя на слив. Для такой схемы включения дросселя скорость движения выходного звена выра­жается формулой

(14.4)

При установке дросселя на выходе в случае больших положительных на­грузок давление перед дросселем может превысить допустимый уровень. По­этому для предохранения системы параллельно дросселю включают предохра­нительный клапан.

В современных гидроприводах, применяют систему регулирования скорости с дросселями на входе и выходе гидродвига­теля. На рис.3г представлена схема гидропривода, в котором регулиро­вание скорости движения поршня существляяется с помощью четырехлинейного трехпозиционного дросселирующего распределителя, который дроссели­рует поток рабочей жидкости в напорной и сливной гидролиниях.

3.Гидропривод с объёмным регулированием

Преимущества гидропривода с объемным регулированием.

В гидропри­водах большой мощности, в которых энергетические показатели играют важную роль, применяют объемный способ регулирования скорости. К. п. д. гидроприводов с объемным регулированием, определяемый соотношением , где — к.п.д. насоса; — к. п. д. гидродвигателя; —гид­равлический к. п. д. гидролинии, существенно выше, чем в гидроприводах с дроссельным регулированием. Величина к. п. д. для гидроприводов с замк­нутой циркуляцией достигает 0,65—0,7, а для гидроприводов с разомкнутой циркуляцией доходит до 0,75.

Нагрев рабочей жидкости в гидроприводах с объемным регулированием значительно меньше, чем при дроссельном регулировании, благодаря отсут­ствию дросселирования потока. При таком способе регулирования обеспе­чивается более плавное реверсирование и торможение гидродвигателя, чем при распределении потока с помощью гидрораспределителей. В гидропри­водах с дроссельным регулированием реверс потока, как правило, вызывает в трубопроводах явление гидравлического удара. Диапазон регулирования скорости при объемном способе регулирования, во много раз выше, чем при дроссельном регулировании

(14.5)

Благодаря перечисленным преимуществам гидроприводы с объемным регулированием применяются во всех отраслях машиностроения в качестве приводов средней и большой мощности. Особенно широко применяют их сельскохозяйственных, подъемно-транспортных и дорожно-строительных машинах. Объемное регулирование скорости выходного звена гидропривода достигается изменением рабочего объема: насоса, гидродвигателя, насоса и гидродвигателя.

Регулирование с помощью изменения рабочего объема насоса. Регулирование с помощью изменения рабочего объема насоса может быть исполь­зовано в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движений. На рис. 4а приведена принципиальная схема гидропривода поступательного движения с замкнутой циркуляцией, в котором регулиро­вание скорости движения штока гидроцилиндра 1 осуществляется за счет изменения подачи насоса 4. Выражение для скорости движения штока v при записывается в виде

, (14.6)

где q_н — рабочий объем насоса; п_н — частота вращения насоса; S — эффек­тивная площадь поршня гидроцилиндра; r — коэффициент объемных по­терь системы, определяемый изменением объемного к. п. д. насоса и гидро­двигателя в функции давления (нагрузки); F_H —нагрузка на штоке; р_к— давление, на которое отрегулированы предохранительные клапаны 3.

Изменение направления движения выходного звена гидропривода осу­ществляется благодаря реверсированию потока рабочей жидкости, пода­ваемой насосом (реверс подачи насоса). При этом необходимо вначале уменьшить подачу насоса до нуля, а затем увеличить ее, но в противопо­ложном направлении. Напорная и сливная гидролинии меняются местами. Для компенсации утечек и температурных изменений объема жидкости в гидроприводе с замкнутой циркуляцией, а также для исключения возмож­ности кавитации на входе в насос используется вспомогательный насос 5, осуществляющий подачу рабочей жидкости в систему гидропривода через обратные клапаны 2.

При таком способе регулирования скорости усилие, развиваемое вы­ходным звеном гидропривода, не зависит от скорости движения. В этом случае диапазон регулирования определяется объемным к. п. д. гидроприво­да, а также величиной максимальной подачи насоса, определяемой его ра­бочим объемом.

Рис. 4.???????????????????????????????????????????????

Регулирование с помощью изменения рабочего объема гидродвигателя. Регулирование с помощью изменения рабочего объема гидродвигателя при­меняется только в гидроприводах вращательного движения, где в качестве гидродвигателя используется регулируемый гидромотор (рис.4б). В этом случае регулирование происходит при постоянной мощности, так как умень­шение рабочего объема гидродвигателя увеличивает скорость выходного звена гидропривода и соответственно уменьшает крутящий момент, разви­ваемый на выходном звене.

Частота вращения гидромотора при определяется соотношением (14.7)

где р₁ — давление в напорной гидролинии, определяемое моментом нагрузки на валу гидродвигателя; — рабочий объем гидро­мотора.

Из соотношения следует, что при >0 п_м возрастает до беско­нечности. Практически существует минимальное значение , при котором момент, развиваемый гидромотором, становится равным моменту внутрен­него трения, и гидромотор тормозится даже при моменте нагрузки, равном нулю(р₁= 0). Так как в современных гидромоторах момент трения невелик (высокий механический к. п. д.), то при одних и тех же габаритах и весах гидропривода диапазон регулирования скорости при изменении рабочего объема гидродвигателя оказывается больше, чем при изменении рабочего объема насоса. Увеличение диапазона регулирования при таком способе не связано с ростом габаритов и весов, ибо диапазон регулирования не за­висит от максимальных рабочих объемов гидродвигателя и насоса. Недо­статками системы с регулируемым гидродвигателем являются: ограничен­ная возможность применения, связанная с самоторможением гидромотора при значительном уменьшении его рабочего объема, и сложность управления скоростью гидропривода, если гидродвигатель расположен далеко от опе­ратора (необходимость дистанционного управления).

Регулирование с помощью изменения рабочих объемов насоса и гидро­двигателя. Регулирование с помощью изменения рабочих объемов насоса и гидродвигателя используется только в гидроприводах вращательного дви­жения с регулируемым гидромотором в качестве гидродвигателя. Такой способ регулирования объединяет все достоинства и недостатки рассмот­ренных выше способов. Скорость выходного звена рационально регулиро­вать в следующем порядке:

1)запускают приводной двигатель при нулевой подаче насоса;

2)для страгивания и разгона выходного звена гидропривода увеличи­вают подачу насоса при ;

3)диапазон регулирования насоса ограничивают зоной наибольших значений к. п. д., а дальнейшее увеличение скорости обеспечивают уменьше­нием рабочего объема гидромотора при q_M = const.

Такая система позволяет получить весьма большой диапазон регули­рования, который равен произведению диапазонов регулирования насоса и гидромотора. Принципиальная схема гидропривода с регулируемым на­сосом и гидромотором приведена на рис. 4в.