Объёмное регулирование гидропривода

 

Объемный способ регулирования скорости гидродвигателей заключается в применении регулируемых насосов и гидроцилиндров. Объемным этот способ называют потому, что регулирование скорости осуществляется путем изменения рабочих объемов насосов и моторов. Схема объемного регулирования частоты вращения гидромотора приведена на рис.2

 

Рисунок 2 – Схема объемного бесступенчатого регулирования скорости движения гидравлических двигателей

Регулируемый насос 1 подает рабочую жидкость к регулируемому гидромотору 3. Тогда частота вращения выходного вала гидромотора ωм будет определяться по формуле:

где Qн – подача насоса, vн, vм- рабочий объем соответственно насоса и мотора, nн- частота вращения приводного вала насоса. Поскольку в схеме применены регулируемые и насос, и мотор, то в этом приводе частоту вращения вала гидромотора можно изменять, меняя рабочие объемы и насоса, и мотора. Такое регулирование может давать диапазон R изменения скорости (отношение наибольшей частоты вращения к наименьшей) более 1000.

Регулирование скорости получается бесступенчатым в широком диапазоне, причем приведенная схема обеспечивает и реверсирование привода. Поскольку схема объемного регулирования скорости представляет собой замкнутую систему, то для восполнения возможных наружных утечек и создания во всасывающей полости регулируемого насоса давления подпора Pп необходимо подключить в схему насос подпитки 2 со своим предохранительным клапаном 6. Благодаря обратным клапанам, насос подпитки подкачивает жидкость всегда во всасывающую полость основного насоса 1. Если, например, насос 1 начнет качать вниз (по схеме), т.е. нижний трубопровод станет напорным, а верхний всасывающим, то насос подпитки будет подавать жидкость через верхний обратный клапан именно во всасывающий трубопровод (нижний обратный клапан будет закрыт действием давления в напорной гидролинии).

Предохранительные клапаны давления 4 и 5 обеспечивают ограничение давления в напорных гидролиниях основного насоса.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения при помощи бесступенчатой передачи – вариатора

Общие сведения о вариаторах

Вариатор - механическая передача, позволяющая бесступенчато изменять частоту вращения вала в диапазоне приблизительно 1:6. Принцип его действия основан на изменении передаточного отношения между входным и выходным валом вариатора. Передаточное отношение можно изменять различными способами, например, путем изменения радиусов качения обоих колес при неизменном диаметре промежуточного элемента. При этом мощность, передаваемая от ведущего вала к ведомому (за исключением потерь на трение) не изменяется, т.е. при уменьшении частоты вращения выходного вала его момент увеличивается. Иными словами (более простыми) вариатор - отдельный агрегат или встроенный узел, служащий для плавного изменения частоты вращения ведущего вала относительно частоты вращения ведомого вала механизма. Состоит из одной или нескольких бесступенчатых передач и устройств, обеспечивающих их функционирование. Бесступенчатые передачи вариаторов выполняются с жёсткими звеньями, при соприкосновении которых усилие передаётся за счёт силы трения. Такие вариаторы (фрикционные) способны передавать мощности от нескольких ватт (в механизмах ручного регулирования приборов) до нескольких десятков киловатт (в транспортных машинах, прессах, металлорежущих станках). Посредством вариатора достигается оптимальный скоростной режим машины при различных условиях её работы.

На металлорежущих станках, например, с помощью вариатора можно поддерживать выгодную скорость резания на различных участках заготовки при обработке поверхностей вращения переменного радиуса. На эскалаторах метрополитена вариаторы служат для согласования скоростей движения поручней и лестницы.

Фрикционные вариаторы применяют как в кинематических, так и в силовых передачах в тех случаях, когда требуется бесступенчатое регулирование скорости (зубчатая передача) не позволяет такого регулирования. Применение фрикционных вариаторов на практике ограничивается диапазоном малых и средних мощностей до 10 кВт, реже до 20 кВт. В этом диапазоне они успешно конкурируют с гидравлическими и электрическими вариаторами, отличаясь от них простотой конструкции, малыми габаритами и повышенным КПД. При больших мощностях трудно обеспечивать необходимую силу прижатия катков. Эта сила, а также соответствующие нагрузки на валы и опоры становятся слишком большими, конструкция вариатора и нажимного устройства усложняется.