Общие сведения об объемном гидроприводе

 

Совокупность гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости, называется гидроприводом.

Условные обозначения по ЕСКД гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств, используемых в данной работе, приведены в Приложении А.

По типу гидроприводы делят на объемные и гидродинамические (дроссельные). В данном пособии рассматриваются в основном объемные гидроприводы.

По характеру движения выходного звена объемные гидроприводы делят на три класса: поступательного, поворотного и вращательного движений. В соответствии с этим в качестве гидродвигателей используются гидроцилиндры, поворотные гидродвигатели и гидромоторы.

Различают объемные гидроприводы без управления и с управлением. В первых не предусмотрена возможность регулирования скорости выходного звена, а во вторых можно менять эту скорость воздействием извне.

Существует два основных способа управления гидроприводом: дроссельный и машинный. Дроссельное управление заключается в том, что часть подачи насоса отводится через гидродроссель или гидроклапан на слив минуя гидродвигатель. При этом способе управления возможны два варианта включения дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно гидродвигателю.

Для гидропривода поступательного движения с последовательным включением дросселя скорость выходного звена определяется уравнением:

 

,                                        (1.1)

 

где µ - коэффициент расхода через дроссель;

S_др – площадь проходного сечения дросселя;

S_п – площадь поршня со стороны нагнетания;

F – нагрузка на выходном звене;

ρ_н – давление на выходе из насоса.

 

При параллельном включении дросселя

 

,                                         (1.2)

 

где Q_н – подача насоса.

Машинное управление осуществляется за счет изменения рабочего объема насоса или гидродвигателя либо того и другого вместе. Очевидно, что два последних варианта возможны только в гидроприводах вращательного движения. В общем случае частота вращения вала гидромотора определяется уравнением:

 

,                                 (1.3)

 

где n_н  - частота вращения насоса;

V_н и V_м - соответственно максимальный рабочий объем насоса и гидромотора;

e_н и e_м – безразмерный параметр регулирования соответственно насоса и гидромотора, равный отношению текущего значения рабочего объема к максимальному (изменяется от 0 до 1);

η₀ - объемный к.п.д. насоса и гидромотора.

Коэффициент полезного действия гидропривода равен отношению мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом. Для поступательного гидропривода:

,                                          (1.4)

 

а для вращательного:

,                                          (1.5)

где М_н и М_м – соответственно момент на валу насоса и гидродвигателя;

F – усилие на штоке гидроцилиндра;

ω_н и ω_м - угловая скорость вращения вала насоса и гидромотора.

 

К.п.д. гидропривода с машинным управлением учитывает объемные, механические потери в гидромашинах и гидравлические потери давления в гидролиниях (трубопроводах, фильтрах, распределителях)

 

 ,                                         (1.6)

 

где - η_м механический к.п.д. гидропривода, равный произведению механических к.п.д. насоса и гидродвигателя,

η_г - гидравлический к.п.д., равный отношению потерь давления в гидролиниях к давлению на выходе из насоса.

    

К.п.д. гидропривода с дроссельным управлением помимо перечисленных выше потерь учитывает и к.п.д. системы управления, который равен отношению мощности потока жидкости, подведенного к гидродвигателю, к мощности потока жидкости на выходе из насоса без учета потерь в гидролиниях.

При последовательном включении дросселя

 

 ,                                         (1.7)

при параллельном включении

,                                                     (1.8)

здесь S_др и S_дрmax – соответственно текущая и максимальная величина площади проходного сечения дросселя;

Q_др – расход через дроссель.