Гидроприводы объёмного регулирования

Гидроприводом с объёмным регулированием называют регулируемый гидропривод, в котором регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя осуществляется регулируемым насосом или регулируемым гидромотором или обеими регулируемыми гидромашинами (насосом и гидромотором).

На рис.6 показаны простейшие схемы гидроприводов вращательного движения с объёмным регулированием.

 

 

Рис.6. Простейшие схемы гидроприводов вращательного движения

с объёмным регулированием и их характеристики

 

Частота вращения вала насоса, постоянная для гидроприводов с объёмным регулированием, изменяется лишь в гидроприводах с регулированием приводящим двигателем (двигателем внутреннего сгорания или дизелем). Следовательно, регулировать частоту вращения гидромотора в гидроприводах с объёмным регулированием возможнотремя способами: изменяя рабочий объем насоса или гидромотора, или одновременно изменяя и рабочие объемы насоса и гидромотора. Первый способ изменения рабочего объёма насоса применяют в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движения, второй и третий — только в гидроприводах вращательного движения.

Гидропривод с регулируемым насосом и нерегулируемым гидромотором (рис. 6, а) является самым распространенным видом гидропривода с объёмным регулированием. Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При включении приводящего электродвигателя ЭД насос Н нагнетает рабочую жидкость по напорной линии 1 в гидромотор М, вал которого под действием крутящего момента вращается в определенном направлении. Из гидромотора рабочая жидкость по сливной линии 2 снова поступает в насос.

Частоту вращения гидромотора регулируют, изменяя рабочий объем насоса, а направление вращения вала гидромотора изменяют благодаря реверсированию потока рабочей жидкости, создаваемого насосом. При этом вначале подачу насоса уменьшают до нуля, а затем увеличивают, но в противоположном направлении. В результате функции гидролиний меняются: линия 2 становится напорной, а линия 1 — сливной.

На рис. 6, а показаны характеристики такого гидропривода сучётом следующих условий: n_н == const; V_0м = const и Δ р = const. Основные параметры гидропривода определяют по следующим формулам:

 

(1)

 

Следовательно, частота вращения гидромотора и его мощность изменяются в рассматриваемом гидроприводе прямо пропорционально рабочему объёму насоса, а крутящий момент гидромотора (без учёта потерь) является постоянным.

Гидропривод с регулируемым гидромотором и нерегулируемым насосом (рис. 6, б) применяют значительно реже по сравнению с гидроприводами, которые имеют регулируемые насосы. На рис.6, б показаны характеристики такого гидропривода с учётом следующих условий: n_н == const; V_0н = const и Δ р = const. Основные параметры гидропривода определяют по формулам:

 

(2)

 

Частота вращения гидромотора изменяется в рассматриваемом гидроприводе обратно пропорционально рабочему объёму гидромотора. Например, чтобы увеличить частоту вращения гидромотора, необходимо уменьшить его рабочий объём (при этом уменьшается его крутящий момент). Теоретическая мощность привода (без учёта потерь) в данном гидроприводе является постоянной. К недостаткам гидропривода с регулируемыми гидромоторами следует отнести сложность управления гидромоторами в случае их значительного удаления от операторов и ограничение минимального рабочего объема гидромотора, при котором момент, развиваемый гидромотором, становится равным или меньше момента внутреннего трения (самоторможение).

Для гидропривода с регулируемыми насосом и гидромотором (рис. 6, в) характерен больший диапазон регулирования частоты вращения и момента, развиваемого гидромотором. Обеспечение такой характеристики М = f(п_м), как показано на рис. 6, в, дает возможность использовать этот гидропривод в транспортных средствах, где необходимо осуществлять трогание машины с моментом М_мах при очень малой скорости п_м 0. По мере разгона момент должен снижаться, а частота вращения увеличиваться. Это достигается уменьшением (регулированием) рабочего объема гидромотора. Применение регулируемого насоса увеличивает диапазон регулирования привода, но из-за сложности двойного регулирования такой гидропривод пока не нашел широкого применения.

На рис. 7 показана принципиальная схема гидропривода с замкнутой циркуляцией и дополнительной гидросистемой подпитки. Основные элементы гидропривода: регулируемый реверсивный насос HI, приводящий электродвигатель ЭД1 (n _дв = п_н = const) и нерегулируемый реверсивный гидромотор М. Компенсация утечек рабочей жидкости в замкнутой гидросистеме (Н1—1—М—2—Н1) обеспечивается дополнительной гидросистемой подпитки Б—Н2—3—КО. В эту систему входят подпиточный насос Н2, приводящий электродвигатель ЭД2, переливной клапан К, поддерживающий постоянное давление подпитки р = 0,3... 0,5 МПа в напорной линии 3, и два обратных клапана К01 и К02, включенных параллельно в напорную линию 3. Под­питка всегда происходит в сторону сливной линии, поэтому одно­временно с подпиткой производится подпор рабочей жидкости в сливной линии, что существенно улучшает условия работы насоса HI на всасывание (кавитационную характеристику). Если линия 1 является напорной линией замкнутой

Рис. 7. Принципиальная схема гидропривода с объёмным

регулированием и системой подпитки.

 

системы, то подпитка происходит через клапан К02 в сторону сливной линии 2. Другой обратный клапан К01 в это время закрыт под действием давления жидкости, проходящей по напорной линии 1. При изменении направления потока жидкости в замкнутой гидросистеме на противоположное функции клапанов К01 и К02 меняются. В гидроприводе имеются предохранительные клапаны К1 и К2, которые предохраняют гидросистему от давления, превышающего установленное. При заданном направлении потока рабочей жидкости в гидросистеме выполняет свои функции тот предохранительный клапан, который соединен с напорной линией, например клапан К1, если напорной линией является линия 1.

Преимущества и недостатки гидроприводов с объёмным регулированием. Поскольку гидравлические потери гидроприводов с объёмным регулированием по сравнению с гидроприводами с дроссельным регулированием меньше (из-за отсутствия дросселирования потока рабочей жидкости), то КПД их сравнительно высок ( = 0,75... 0,95). В гидроприводах с объёмным регулированием обеспечивается более плавное реверсирование и торможение гидродвигателя по сравнению с распределением рабочей жидкости с помощью гидрораспределителей. Благодаря перечисленным преимуществам рассмотренный способ объёмного регулирования применяется в гидроприводах средней и большой мощности (обычно свыше 3 кВт).

К основным недостаткам гидроприводов с объёмным регулированием относится сложность системы автоматического изменения рабочих объёмов регулируемых насосов и гидромоторов. Для перемещения элементов регулирования насосов и гидромоторов тре­буются значительные усилия, которые создаются с помощью двухкаскадных гидроусилителей мощности, имеющих низкий КПД.

 

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 №28