Гидроприводы дроссельного регулирования

Гидропривод, в котором регулирование скорости движения входного звена гидродвигателя производится регулирующим гидроаппаратом, называют гидроприводом с дроссельным регулированием. В гидроприводах с дроссельным регулированием применяют регулируемые дроссели, регуляторы потока, дросселирующие распределители и гидроусилители мощности.

В гидроприводах с дроссельным регулированием применяют преимущественно нерегулируемые насосы. По схеме работы нерегулируемых насосов гидроприводы с дроссельным регулированием можно подразделить на две группы: гидроприводы с постоянным и переменным давлением. Для гидроприводов с постоянным давлением характерно наличие переливного клапана, который поддерживает в напорной линии постоянное давление путём непрерывного слива рабочей жидкости. В гидроприводе с переменным давлением в напорной линии давление изменяется в зависит от нагрузки гидродвигателя.

Гидроприводы с дроссельным регулированием являются гидроприводами с разомкнутой циркуляцией. Они могут быть поступательного, поворотного и вращательного движения. Наибольшее распространение получили гидроприводы поступательного движения. Несколько гидроприводов с дроссельным регулированием могут работать независимо друг от друга от одного насоса.

Гидроприводы с постоянным давлением. В таких гидроприводах регулируемые дроссели устанавливают либо в напорной линии перед направляющим распределителем (дроссель на входе), либо в сливной линии после направляющего распределителя (дроссель на выходе). На рис. 2показана принципиальная схема гидропривода с дросселем, установленным на входе гидродвигателя (гидроцилиндра), Гидропривод состоит из нерегулируемого насоса Н с приводящим электродвигателем ЭД, бака Б, переливного клапана К, регулируемого дросселя ДР, направляющего распределителя Р и поршневого гидроцилиндра Ц. Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При включении приводящего электродвигателя насос всасывает рабочую жидкость из бака и нагнетает ее под давлением в напорную линию. Далее рабочая жидкость поступает через дроссель и распределитель в одну из полостей цилиндра, например в полость А.

Под действием давления жидкости поршень перемещается вправо, а из полости Б цилиндра рабочая жидкость вытесняется и через распределитель по сливной линии поступает в бак. Направление движения поршня цилиндра изменяют с помощью распределителя Р, а скорость - с помощью дросселя ДР. Расход жидкости, подводимой к цилиндру, равен расходу жидкости через дроссель. Излишек жидкости сливается в бак через переливной клапан, который поддерживает давление р₁ постоянным.

Гидроприводы с дросселем, установленным на входе гидродвигателя, не пригодны для работы в режимах с отрицательными нагрузками. Принято считать нагрузку отрицательной, если ее направление совпадает с направлением движения штока цилиндра. Под действием отрицательной нагрузки скорость штока может увеличиться настолько, что произойдет разрыв сплошности потока в рабочей полости цилиндра, и движение поршня

 

 

 

Рис.2. Принципиальная схема ГП с дроссельным регулированием,

постоянным давлением и дросселем на входе.

 

станет неуправляемым, так как в сливной линии отсутствуют тормозные или демпфирующие устройства. К недостаткам рассматриваемого гидропривода можно также отнести низкий КПД привода и нагрев цилиндра жидкостью, поступающей в него после дросселирования через дроссель.

На рис. 3 показана принципиальная схема гидропривода с дросселем, установленным на выходе гидроцилиндра, т. е. на сливной линии. Давление р₁ в напорной линии поддерживают постоянным с помощью переливного клапана К.

Преимущества рассматриваемого гидропривода - возможность регулирования скорости движения выходных звеньев гидродвигателей при знакопеременной нагрузке, быстрая затормаживаемость двигателя; отвод теплового потока, выделяющегося при

дросселировании рабочей жидкости, в бак, минуя гидродвигатель.

Недостатки этой схемы гидропривода - зависимость скорости движения выходного звена гидродвигателя от нагрузки, а также меньшая экономичность по сравнению со схемой гидродвигателя с дросселем на входе (часть мощности гидродвигателя затрачивается на преодоление противодавления).

Рис.3. Принципиальная схема гидропривода с дроссельным регулированием,

постоянным давлением и дросселем на выходе.

 

На рис. 4 показана принципиальная схема гидропривода с дросселирующим распределителем Р, который выполняет при работе гидропривода две функции: изменяет направление потока рабочей жидкости и регулирует скорость движения штока цилиндра.

Рис.4. Принципиальная схема гидропривода с дроссельным регулированием,

постоянным давлением и дросселирующим распределителем

 

В таких гидроприводах обычно применяют симметричные золотниковые распределители. Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При перемещении золотника распределителя под внешним воздействием, например вправо (позиция 1), в распределителе создаются два рабочих проходных сечения (две дросселирующие щели). Через первую дросселирующую щель (дроссель на входе) рабочая жидкость под давлением поступает в полость А гидроцилиндра. Под действием давления поршень перемещается вправо, при этом рабочая жидкость вытесняется из полости Б цилиндра и проходит через вторую дросселирующую щель (дроссель на выходе из цилиндра в бак). При изменении внешнего воздействия на золотник меняется площади рабочих проходных, сечений, а следовательно, и расход рабочей жидкости через них.

Рассматриваемый гидропривод получил широкое применение в следящих гидроприводах с автоматическим управлением. Для этой схемы характерны быстродействие и точность отработки управляющих сигналов. К недостаткам их можно отнести зависимость скорости движения выходных звеньев гидродвигателя от нагрузки, а также нагрев жидкости в результате двойного дросселирования потока жидкости.

Гидроприводы с дроссельным регулированием с переменным давлением. На рис. 5 показана принципиальная схема гидропривода, в котором регулируемый дроссель ДР установлен параллельно гидроцилиндру Ц, т.е. в линии, соединяющей напорную линию со сливной. Другая отличительная особенность гидропривода -отсутствие переливного клапана, результатом чего является зависимость давления р₁ в напорной линии от нагрузки гидродвигателя.

 

Рис.5. Принципиальная схема гидропривода с дроссельным

регулированием и параллельно включенным дросселем

 

Для предохранения гидропривода от давления, превышающего допустимое в напорной линии, установлен предохранительный клапан Щ Направляющий распределитель Р предназначен для изменения направления потока рабочей жидкости, поступающей в полости гидроцилиндра. При работе гидропривода поток рабочей жидкости, создаваемой насосом Н, разделяется на два параллельных потока, один из которых поступает по напорной линии через направляющий распределитель Р в одну из полостей гидроцилиндра, а другой - через дроссель ДР по сливной линии в бак.

Скорость движения штока при одной и той же площади сечения открытия дросселя с увеличением внешней нагрузки на штоке цилиндра уменьшается. Эта зависимость является общим недостатком всех схем гидроприводов, в которых применяются регулируемые дроссели.

Для гидроприводов с переменным давлением характерны следующие преимущества: они имеют более высокий КПД по сравнению с гидроприводами с постоянным давлением, так как мощность рассматриваемого привода зависит от нагрузки; тепловой поток, образующий при дросселировании рабочей жидкости, отводится вместе с жидкостью в бак. Недостаток такой схемы гидропривода - невозможность регулирования скорости при отрицательных нагрузках, т.е. в тех случаях, когда направление действия нагрузки совпадает с направлением движения выходного звена гидродвигателя.

Порядок работы:

1. Ознакомиться с руководством по выполнению практической работы,

получить задание у преподавателя.

2. Изучить материалы методических указаний и литературы.

3. Подготовить отчет.

Отчет по работе должен содержать:

1. Тему и цель работы.

2. Выполненное задание

Рекомендуемая литература:

Основная литература:

1. Афонин, А. М. Теоретические основы разработки и моделирования систем автоматизации: Учебное пособие для сред. проф. образования / А.М. Афонин, Ю.Н. Царегородцев, А.М. Петрова и др. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2014. - 192 с.

2. Иванов, А.А. Автоматизация технологических процессов и производств: Учебное пособие для высш. учеб. заведений.- 2-e изд., испр. и доп. - М.: Форум: ИНФРА-М, 2015. - 224 с.

Дополнительная литература:

1. Шишмарев В.Ю. Автоматика: Учебник для сред. проф. образования.- М.: Автоматика, 2005.- 288 с.

Практическая работа №27