Ра бота 2. 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА С ОБЪЕМНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ

Объемный гидропривод — совокупность устройств, состоящая из объемного насоса, гидродвигателя, гидросети и гидроаппарату­ры, предназначенная для приведения в движение механизмов и ма­шин посредством рабочей жидкости.

Объемная гидропередача —это силовой узел гидропривода, со­стоящий из объемного насоса, гидродвигателя и гидросети. В объ­емных гидроприводах обычно применяют роторные насосы: акси­ально-поршневые, радиально-поршневые, пластинчатые и шестеренные. В качестве гидродвигателей используются гидроцилиндры, гидромоторы и поворотные гидродвигатели (с углом поворота вала менее 360°).

В зависимости от типа применяемого гидродвигателя различа­ют гидроприводы вращательного, поступательного и поворотного движения. В первых гидродвигателем является гидромотор, у вто­рых — гидроцилиндр, у третьих, поворотный гидродвигатель.

Гидропривод, в котором скорость выходного звена объемного гидродвигателя может регулироваться по определенному закону, называют регулируемым.

Различают гидроприводы с объемным и дроссельным регулиро­ванием. В гидроприводе с объемным регулированием скорость выходного звена регулируется изменением количества рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатель, что достигается путем изменения рабочего объема насоса q_n, или гидромотора q_n или того и другого одновременно (при n_н=соnst). В случае от­сутствия утечек жидкости

Qн_т=Qм_т или q_н n_н=q_м n_м

откуда получают зависимость для определения частоты вращения гидромотора

В выражениях (2. 36) и (2. 37) n_н, n_м, q_н, q_м—соответствен­но частоты вращения и рабочие объемы насоса и гидромотора.

На основе аналогичных рассуждений можно получить форму­лу для определения скорости поршня (штока) гидропривода по­ступательного движения

где v, F_n— скорость перемещения поршня (штока) и площадь порш­ня, на которую действует жидкость.

По способу циркуляции жидкости гидроприводы бывают с зам­кнутой и разомкнутой циркуляцией. В гидропроводах с замкнутой циркуляцией рабочая жидкость от гидродвигателя 4 поступает во всасывающую гидролинию насоса 16, а в гидроприводах с разомк­нутой циркуляцией — в гидробак.

Принцип действия объемного гидропривода рассмотрим на гид­равлической схеме установки, которая является типичной схемой регулируемого гидропривода вращательного движения с замкну­той циркуляцией жидкости (см. рис. 2.18). Гидропровод состоит из: гидропередачи, включающей в себя регулируемый насос 12, нере­гулируемый гидромотор 4 и гидросеть 9, 16; гидроаппаратуры, со­стоящей из предохранительных клапанов 8; системы подпитки (в нее входят: насос 26, предохранительный клапан 22, фильтр 24, охла­дитель 23, обратные клапаны 7) и вспомогательных устройств (фильтр 28, охладитель 18). Наличие реверсивного объемного на­соса 12 позволяет изменять направление вращения гидромотора 4.

При включении насоса создается поток жидкости, направле­ние движения которого показано стрелкой. Жидкость под давле­нием с определенной скоростью по напорной гидролинии 9 посту­пает в гидромотор 4, преодолевая нагрузку (момент на гидромото­ре), а затем по всасывающей гидролинии 16—в насос. Если мо­мент на гидромоторе превысит определенную величину, что приве­дет к увеличению давления в напорной гидролинии выше заданно­го, предохранительный клапан 8 откроется и через него начнется перепуск части жидкости во всасывающую гидролинию 16.

Для компенсации утечек в гидропередаче служит система под­питки, которая обеспечивает во всасывающей гидролинии давление подпитки, равное 0, 5... 1, 0 МПа. Это происходит следующим обра­зом. Насос подпитки 26 создает поток жидкости, который через ох­ладитель 23 и фильтр 24 поступает к обратным клапанам 7. Если во всасывающей гидролинии 16 давление вследствие утечек снизит­ся на некоторую величину, то часть жидкости из системы подпит­ки поступит через обратный клапан во всасывающую линию и ком­пенсирует снижение давления. Остальная часть жидкости через предохранительный клапан 22 будет сливаться в гидробак. Необходимое давление во всасывающей гидролинии обеспечивается наст­ройкой предохранительного клапана 22.

Гидропривод, по сравнению с другими приводами, обладает сле­дующими преимуществами:

1. Позволяет в широких пределах бесступенчато изменять ско­рость выходного звена, обеспечивает получение больших усилий и крутящих моментов, высокое быстродействие, легко управляется и автоматизируется, что дает возможность создавать следящие си­стемы.

2. Надежно ограничивает величину нагрузки и создает удоб­ства в компоновке машины, благодаря возможности отделения на­соса от гидродвигателя.

3. Имеет небольшие удельную массу и объем (отношение мас­сы и объема к мощности) и высокую долговечность.

Эти важные преимущества гидропривода явились причиной его широкого внедрения в народное хозяйство. Так, например, применение гидропривода на экскаваторах позволило облегчить их конструкцию и увеличить производительность в 1, 2... 1, 5 раза по сравнению с механическим приводом.

В последнее время вместо механических трансмиссий на трак­торах, экскаваторах и других машинах применяются гидравличес­кие. Применение бесступенчатых гидротрансмиссий позволяет су­щественно повысить загрузку двигателей, снизить утомляемость водителей (появляется возможность одной рукояткой плавно из­менять скорость на ходу, направление движения и осуществлять динамическое торможение.). В конечном итоге коэффициент исполь­зования рабочего времени машинотракторных агрегатов повыша­ется на 15... 25%.

По мере развития гидропривода изменяется и применяемое давление. Так, например, если в начале оно составляло порядка 5 МПа, то в последнее время—16... 25 МПа и более. Анализ пока­зывает, что общая стоимость гидропривода снижается с увеличе­нием давления.

Оценка качества гидропривода в целом производится по харак­теристикам. Характеристикой гидропривода называют аналити­чески или графически выраженные зависимости: скорости выходного звена v, n_м, коэффициента полезного действия η) и мощности N от приложенной нагрузки Р, М при постоянном расходе Q, т. е. зависимости v= f(P), N= =f(P), η = f (Р) или n_м= f(М), N= f(M), η = f(M). При этом v= f(P) или n_м= =f(М) называют механическими характеристиками, a N= f(P), η = f(P) или N= f(M), η = f (M) – энергетическими.