Об’ємний гідропривід: поняття та внутрішня структура, головні елементи та функції, правила регулювання. Послідовне включення дроселя: гідропередача із дроселем на вході та виході. Визначення та оцінка втрат в гідроприводі при дросельному регулюванні.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

1. Об'ємний гідропривод

Гідропривод - сукупність гідравлічної апаратури і гідроліній для приведення в дію робочих органів машин та механізмів за допомогою потенціальної енергії рідини, що перебуває під тиском. При цьому енергія передається за допомогою переміщення окремих об'ємів рідини.

Гідропривод є свого роду «гідравлічною вставкою» між приводним двигуном і навантаженням (машиною або механізмом) та виконує ті ж функції, що і механічні передачі (редуктор, пасова передача, кривошипний механізм тощо).

Базовими елементами гідроприводу є насос і гідродвигун. Насос є джерелом гідравлічної енергії, а гідродвигун - її споживачем, тобто перетворює гідравлічну енергію в механічну.

Управління рухом вихідних ланок гідродвигунів здійснюється або за допомогою регулюючої гідроапаратури: дроселів, гідророзподільників та ін., або шляхом регулювання самого гідродвигуна і/чи насоса.

Також, обов'язковою складовою частиною гідроприводу є гідролінії - жорсткі та гнучкі трубопроводи якими рідина переміщається у гідросистемі.

Для підтримання роботи гідроприводу у переважній більшості гідросистем встановлюється допоміжна апаратура: масляні фільтри, системи охолодження, гідроакумулятори, гідробаки та ін.

За принципом роботи гідроприводи бувають об'ємними (гідростатичними), гідродинамічними і змішаними:

- у гідродинамічних приводах використовується в основному кінетична енергія потоку рідини;

- у об'ємних гідроприводах використовується потенційна енергія тиску робочої рідини;

- у змішаних гідроприводах поєднуються властивості перших двох видів.

За характером руху вихідної ланки гідродвигуна гідравлічні приводи поділяються на:

- гідроприводи обертального руху (гідродвигуном служить гідромотор);

- гідроприводи поступального руху (гідродвигуном служить у переважній більшості гідроциліндр);

- гідроприводи поворотного руху (гідродвигуном служить поворотний гідродвигун).

За схемою циркуляції рідини у приводі:

- гідропривод із замкнутою схемою циркуляції, у якому робоча рідина від гідродвигуна одразу повертається у всмоктуючу гідролінію насоса;

- гідропривод з розімкненою системою циркуляції, у якому робоча рідина знаходиться у гідробаку і постійно контактує атмосферою.

Гідропривод із замкнутою циркуляцією робочої рідини компактний, має невелику масу і допускає велику частоту обертання ротора насоса без небезпеки виникнення кавітації, оскільки в такій системі у всмоктуючій лінії тиск завжди вищий за атмосферний. До недоліків слід віднести погані умови для охолодження робочої рідини, а також необхідність зливу робочої рідини та заповнення гідросистеми при заміні або ремонті гідроапаратури.

Переваги розімкненої схеми - хороші умови для охолодження і очищення робочої рідини. Проте такі гідроприводи громіздкі і мають велику масу, а частота обертання ротора насоса обмежується швидкостями руху робочої рідини, що допускаються (з умов безкавітаційної роботи насоса), у всмоктуючому трубопроводі.

За можливостями і видом регулювання гідропривод може бути нерегульованим і регульованим, останній у свою чергу буває:

- об'ємного регулювання;

- дросельного регулювання.

За задачами регулювання, гідроприводи бувають:

- стабілізаційні;

- слідкувальної дії;

- програмного керування.

Значне поширення гідроприводів у різних галузях зумовлюється низкою істотних переваг, до яких у першу чергу належать:

- можливість одержання великих сил та обертальних моментів при порівняно малих розмірах та масі гідродвигунів;

- передача великих потужностей при малій масі гідроприводу;

- плавність рухів вихідних ланок;

- можливість безступінчастого регулювання швидкості у широкому діапазоні;

- мала інерційність;

- простота керування та автоматизації;

- висока експлуатаційна надійність та стійкість до перевантажень;

- простота реалізації основних видів рухів: обертального, зворотно-поступального і зворотно-поворотного.

При незаперечних високих якостях гідравлічного приводу слід відзначити і властиві йому недоліки:

- гідроприводи поступаються електричним у відстані транспортування енергії від джерела до споживача та швидкості передачі командних сигналів;

- у гідроприводах актуальним є питанням забезпечення герметичності порожнин, що знаходяться під тиском;

- чутливість до в'язкості робочої рідини, котра у свою чергу залежить від температури;

- нижчий к.к.д. у порівнянні з механічними передачами у приводах.

2. Регулювання об'ємного гідроприводу

гідропривід дросель об'ємний

Гідропривод, у якому відсутній пристрій для зміни швидкості руху вихідної ланки, є нерегульованим. Гідропривод, у якому швидкість вихідної ланки можна змінювати за заданим законом, є регульованим.
Застосовуються такі два способи регулювання швидкості вихідної ланки:

1 - дросельне регулювання, тобто регулювання швидкості дроселюванням потоку робочої рідини і відводом частини потоку через дросель або клапан, минаючи гідродвигун;

2 - об'ємне регулювання, тобто регулювання швидкості зміною робочого об'єму насоса або гідродвигуна або того і іншого.
Якщо в об'ємному гідроприводі швидкість регулюється одночасно двома розглянутими способами, то таке регулювання називається об'ємно-дросельним (або комбінованим).

У деяких випадках у насосному гідроприводі швидкість вихідної ланки регулюється зміною швидкості приводного двигуна (електродвигуна, дизеля і т. п.). Таке регулювання називається регулюванням приводним двигуном.

Регулювання гідроприводу може бути ручним, автоматичним і програмним. Якщо в гідроприводі швидкість вихідної ланки підтримується постійною при зміні зовнішніх впливів, то такий гідропривід називають стабілізованим.

3. Дросельне регулювання

Принцип дросельного регулювання полягає в тому, що частина подачі нерегульованого насоса відводиться через дросель або клапан на злив, минаючи гідродвигун. При дросельному регулюванні можливі два принципово різних способи включення регулюючого дроселя:

- послідовно з гідродвигуном;

- паралельно гідродвигуну.

Послідовне включення дроселя

Послідовне включення регулюючого дроселя може бути здійснене у двох варіантах: дросель, включений на вході в гідродвигуни, на виході з нього.

Гідропередача із дроселем на вході

Гідропередача з послідовним включенням дроселя на вході (рис. 1, а) допускає регулювання швидкості гідродвигуна шляхом зміни прохідного перетину дроселя тільки в тому випадку, коли напрямок дії навантаження не збігається з напрямком руху вихідної ланки (на схемі - штока робочого гідроциліндра).

Дійсно, якщо навантаження спрямоване в той бік, що і рух вихідної ланки, то при зменшенні подачі рідини через дросель поршень може переміщатися швидше, ніж буде заповнюватися порожнина гідроциліндра. Відбудеться розрив потоку в гідролінії за поршнем, що рухається.

Рис. 1. Схеми послідовного включення дроселя в гідросистему

При цьому методі дроселювання поршень переміщається під дією зовнішнього навантаження, яке буде переборювати тільки силу тертя поршня об гідроциліндр і протитиск у зливній лінії. Якщо зовнішньою силою є вага опускаючого вантажу, що може впасти, то подібну схему включення не можна застосовувати у вантажопідйомних машинах.

Перепад тиску на дроселі (без врахування втрат у комунікаціях) у цій гідропередачі визначається з рівняння

(1)

де - тиск на виході з насосу;

- тиск на вході в гідродвигун.

При цьому тиск на вході в гідроциліндр визначається з рівняння:

, (2)

де R - зусилля, що розвивається гідроциліндром;

S_н - площа поршня в нагнітальній порожнині;

- ККД механічний.

Отже перепад тисків на дроселі в гідропередачі з гідроциліндром визначається рівнянням:

(3)

Якщо в гідропередачі замість гідроциліндра є гідромотор, то рівняння (3) варто записати у вигляді:

(4)

де М - крутний момент на валу гідромотора;

- робочий об'єм гідромотора;

...