Объемный гидропривод вращательного движения

; .

13.8. объемный гидропривод вращательного движения

Объемный гидропривод вращательного движения представляет собой соединение насоса и гидродвигателя объемно-роторного типа, называемого гидромотором. Гидромотор по своей конструкции является таким же насосом, но обращенным в двигатель. Все объемные роторные насосы, как указывалось выше, обладают свойством обратимости, т. е. могут быть использованы как насос, так и гидромотор.

Представим упрощенную схему (рис.13.9) такого привода замкнутого типа, оставив только по сравнению со схемой (см. рис.13.3) насос и гидромотор.

Рис. 13.9

Рассмотрим основные соотношения для такого гидропривода, причем величины, относящиеся к насосу, обозначим индексом «1», относящиеся к гидромотору – индексом «2».

Действительная подача насоса равна действительному расходу через гидромотор: Q1 = Q2.

Перейдем от действительных параметров к теоретическим.

Действительная подача насоса меньше теоретической:

.

Действительный расход через гидромотор больше теоретического, так как утечки в гидромоторе направлены в ту же сторону, что и основной расход:

,

где η01, η02 – объемные к. п.д. соответственно насоса и гидромотора.

Отсюда объемный к. п.д. всего гидропривода

.

Благодаря наличию гидравлических потерь в трубопроводах, соединяющих насос и гидромотор, давление, создаваемое насосом р1, будет больше давления, используемого гидромотором р2. отношение последнего к первому называется гидравлическим к. п.д. гидропривода, который имеет вид

,

где ; ;.

,

т. е. разность между давлением, создаваемым насосом, и давлением, используемым гидромотором, равна суммарной потере давления в трубопроводах (Σртр).

Запишем теперь энергетические уравнения для насоса и гидромотора, т. е. выразим мощность, затрачиваемую на вращение насоса N1, и мощность, развиваемую гидромотором N2. учитывая, что N=МΩ, для насоса получим

;

для гидромотора

,

где М – крутящий момент; Ω – угловые скорости; η – к. п.д.

Делением второго уравнения на первое найдем значение полного к. п.д. всего гидропривода, который, с одной стороны:

,

где К – коэффициент трансформации момента;

с другой стороны, в результате того же деления:

,

т. е. полный к. п.д. гидропривода равен произведению гидравлического к. п.д. на полные к. п.д. насоса и гидромотора.

Значение полного к. п.д. объемных гидроприводов вращательного движения колеблется в пределах 0,70…0,85.

13.9. регулирование скорости гидропривода

При эксплуатации гидрофицированных машин, станков и механизмов возникает естественная необходимость в регулировании скорости выходного звена гидропривода. Известно, что эта скорость (угловая – вала гидромотора или линейная — штока гидроцилиндра) зависит от расхода подаваемой в гидродвигатель рабочей жидкости.

В зависимости от способа изменения этого расхода различают объемное и дроссельное регулирование. Тот и другой способы регулирования не зависят от кинематического признака гидропривода, но зависят от других факторов, в частности, от характера изменения нагрузки, выходной скорости гидродвигателя; определяются они и экономическими соображениями.

Рассмотрим объемный способ регулирования применительно к гидроприводу вращательного движения, а дроссельный – применительно к гидроприводу возвратно–поступательного движения.

13.9.1. Объемное регулирование

Расчетную частоту вращения вала гидромотора n2 определяют из условий равенства подачи насоса Q1 и расхода жидкости гидромотора Q2, т. е. Q1=Q2 или W1·n1=W2·n2, откуда

,

где W1, W2 – рабочие объемы соответственно насоса и гидромотора.

Частота вращения вала насоса n1 постоянна для гидроприводов с объемным регулированием, т. к. эта частота номинальна для приводящего двигателя, при которой к. п.д. двигателя будет максимальным.

Следовательно, регулирование частоты вращения гидромотора возможно тремя способами: изменением рабочего объема насоса (рис.13.10), гидромотора (рис. 13.11) или одновременно насоса и гидромотора (рис.13.12).

Рис.13.10 Рис.13.11 Рис.13.12

Первый способ применяют в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движения, второй и третий – только в гидроприводах вращательного движения.

гидропривод с регулируемым насосом и нерегулируемым гидромотором является самым распространенным видом объемного регулирования (рис.13.10). Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При включении приводящего двигателя насос 1 нагнетает рабочую жидкость по напорной линии в гидромотор 2, вал которого под действием крутящего момента вращается в определенном направлении. Из гидромотора 2 рабочая жидкость по сливной линии снова поступает в насос. Давление в гидросистеме р1 зависит от нагрузки гидромотора:

,

где М2 – крутящий момент гидромотора, Н·м; W2 – рабочий объем гидромотора, м3; ртр – потери давления в гидролиниях, Па.

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

На рис.13.13 показаны характеристики такого гидропривода с учетом следующих условий: n1=const; W2=const; p2=const. Основные параметры гидропривода определяют по следующим формулам:

Рис. 13.13

гидропривод с регулируемым гидромотором и нерегулируемым насосом (рис.13.11) применяют значительно реже по сравнению с гидроприводами, которые имеют регулируемые насосы. На рис.13.14 показаны характеристики такого гидропривода с учетом следующих условий: n1=const; W1=const; р2= const. Основные параметры гидропривода определяют по формулам

Рис. 13.14

Частота вращения гидромотора изменяется в рассматриваемом гидроприводе обратно пропорционально рабочему объему гидромотора. Например, чтобы увеличить частоту вращения гидромотора, необходимо уменьшить его рабочий объем (при этом уменьшается его крутящий момент). Теоретическая мощность привода (без учета потерь) в данном гидроприводе является постоянной. К недостаткам такого привода 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).