Гидропривод с регулируемым насосом и гидромотором

Гидропривод с регулируемым насосом и гидромотором. Для такого привода (рис.13.12) характерен больший диапазон регулирования частоты вращения и момента, развиваемого гидромотором. Обеспечение характеристики М2=f(n2), как показано на рис. 13.15, дает возможность использовать этот гидропривод в транспортных средствах, где необходимо осуществлять трогание машины с моментом Mmax при очень малой скорости (n2≈0). По мере разгона момент должен снижаться, а частота вращения увеличиваться. Это достигается уменьшением (регулированием) рабочего объема гидромотора. Применение регулируемого насоса увеличивает диапазон регулируемого привода, но из-за сложности двойного регулирования такой гидропривод пока не нашел широкого применения.

Рис.13.15.

13.9.2. дроссельное регулирование

Дросселем называют гидравлическое сопротивление, которое устанавливают для регулирования потока жидкости, следовательно, и скорости выходного звена гидропривода. Конструкции дросселей будут рассмотрены ниже.

Скорость перемещения поршня в цилиндре или частоту вращения вала гидромотора можно регулировать, изменяя сопротивление дросселя.

В зависимости от места установки дросселя в схеме гидропривода по отношению к гидродвигателю различают три способа дроссельного регулирования:

— дроссель «на входе» (рис.13.16);

— дроссель «на выходе» (рис.13.17);

— дроссель «на ответвлении» (рис.13.18).

Рис.13.16 Рис.13.17 Рис. 13.18

дроссельные устройства. По конструкции дроссели подразделяются на нерегулируемые (обозначение ) и регулируемые (обозначение ), а по виду гидравлических потерь в дросселях — на линейные и нелинейные.

В линейных дросселях движению жидкости препятствует сопротивление трения жидкости о стенки канала. Для получения больших сопротивлений сечение канала уменьшают, а длину увеличивают. В дросселях такого типа устанавливается ламинарный режим движения жидкости, при котором перепад давления прямо пропорционален первой степени скорости или расхода и может быть вычислен по формуле

,

где d – диаметр, например, капилляра; — коэффициент динамической вязкости; l — длина; — перепад давления на дросселе.

Примером линейного нерегулируемого дросселя может служить, капилляр. встроенный в основной трубопровод (рис.13.19). Для увеличения расхода устанавливают пакет капилляров (рис.13.20).

Рис.13.19

Рис.13.20

Примером линейного регулируемого дросселя может служить пробка с винтовой нарезкой, помещенной в хорошо пригнанный по наружному диаметру корпус (рис.13.21). Длину нарезки можно менять, следовательно, будет меняться и расход через дроссель.

Рис.13.21

Следует отметить нестабильность работы системы с линейным дросселем, так как его сопротивление зависит от вязкости жидкости, которая изменяется с изменением температуры.

В нелинейных дросселях широко используют местные сопротивления в виде диафрагм и насадков. В дросселях такого типа устанавливается турбулентный режим движения жидкости, при котором перепад давлений пропорционален второй степени скорости или расхода; последний может быть вычислен по формуле

,

где — коэффициент расхода; — площадь отверстия дросселя; — перепад давления на дросселе.

Примером нелинейного нерегулируемого дросселя является калиброванное отверстие (диафрагма) 1, установленное в основной поток жидкости (рис.13.22), или пакет пластичных дросселей.

Рис.13.22

Примерами нелинейных нерегулируемых дросселей могут быть золотники и краны различных конструкций (рис.13.23).

Рис.13.23

Так как в нелинейном дросселе потери энергии связаны с отрывом потока и вихреобразованиями, а потери от трения минимальны, то гидравлическое сопротивление такого дросселя практически не зависит от вязкости жидкости и изменения температуры. Нелинейные дроссели обеспечивают стабильность характеристики Q=f(Δp) в большом диапазоне чисел Re.

анализ работы гидропривода с дроссельным регулированием. В системах дроссельного регулирования характерным условием является неравенство

,

а применительно к гидроприводу поступательного движения

(13.2)

где Qн – подача насоса; — эффективная площадь гидроцилиндра; Vmax- максимальная скорость штока гидроцилиндра.

При таком условии избыточная часть жидкости от насоса отводится через переливной клапан в гидроемкость не выполнив никакой работы.

Система с дросселем «на входе» (рис.13.24).

Рис.13.24

В гидросистеме между насосом 1 и гидрораспределителем 3 установлен дроссель А, от настройки которого зависит скорость поршня в цилиндре 4. если сохранено условие (13.2), то избыток жидкости отводится через переливной клапан 2, при этом в нагнетательной полости насоса и перед дросселем удерживается постоянное давление, соответствующее настройке клапана 2.

Рассмотрим работу этой системы и выясним, как влияет на скорость поршня изменение полезной нагрузки Р при неизменной настройке дросселя.

Допустим, что поршень со штоком перемещается вправо. Давление рабочей жидкости в левой полости обозначим рраб, в правой – рпр (противодавление), силу трения – Т, полезную нагрузку – Р.

Составим уравнение равновесия поршня силового цилиндра:

.

В этом уравнении силу трения Т и силу от противодавления можно принять постоянными.

Следовательно, если изменится внешняя нагрузка Р, то должно измениться давление pраб. Так как дроссель А установлен последовательно к гидроцилиндру, то Qдр = Qгц. Расход, например, через нелинейный дроссель

;

.

Так как рп. к.= const, то расход через дроссель, следовательно, и скорость поршня гидроцилиндра будут меняться с изменением внешней нагрузки Р.

Система с дросселем на входе допускает регулирование скорости гидродвигателя только в том случае, если направление действия нагрузки не совпадает с направлением движения выходного звена. Действительно, если нагрузка направлена в ту же сторону, что и движение выходного звена системы, то при уменьшении подачи жидкости через дроссель поршень может перемещаться быстрее, чем будет заполняться полость цилиндра. Произойдет разрыв потока в магистрали перед поршнем.