Регулирование скорости движения гидроприводов

Различают объемный и дроссельный способ регулирования ско­рости движения гидроприводов. Существуют три способа объемного регулирования:

— изменением рабочего объема насоса q_н;

— изменением рабочего объема гидродвигателя q_дв;

— изменением рабочих объемов и насоса и гидродвигателя q_н и q_дв

Теоретическая частота вращения гидродвигателя, питаемого насосом, вычисляется из условия равенства объемов, описываемых рабочими элементами насоса и гидродвигателя Q_{v дв} едини­цу времени (без учета объемных потерь)

= Q_{v дв} или q_н n_н = q_дв n_дв

откуда

n_дв = n_н (q_н / q_дв) (6.6)

где n_н — частота вращения насоса в об/с.

Так как мощность гидрорпривода определяется соотношением N=∆pQv, а момент на валу гидродвигателя М _дв = ∆pq_дв то при регулировании выходной скорости вала гидродвигателя пер­вым способом, т. е. изменением рабочего объема насоса q_н при по­стоянном объеме гидродвигателя, получим при постоянном перепаде давления жидкости ∆р = const переменную расчетную мощность N_дв, но постоянный крутящий момент М_дв=const (рис. 6.14,а) (по­терями мощности пренебрегаем).

Рис. Принципиальные схемы и характеристики объемного регулирования гидроприводов

При регулировании выходной скорости гидродвигателя вторым способом получим постоянную мощность N_дв = const, но переменный крутящий момент на валу гидродвигателя (см. рис.,б).

Анализируя формулу (6.6) можно сделать вывод, что если рабочий объем гидродвигателя уменьшать, то при q_дв → 0 теоретически число оборотов двигателя n _дв можно получить бесконечно большим. Однако этого не произойдет, так как когда уменьшающийся момент гидродвигателя сравнится с моментом от нагрузки и сил внутреннего трения, двигатель остановится. Изменением рабочих объемов

и насоса и гидродвигателя диапазон регулирования значительно расширяется (рис. в), что позволяет подбирать выходные характеристики по крутящим моментам и мощностям. Основным недостатком способов объемного регулирования является большая сложность системы автоматизированного управления, особенно гидродвигателями, которые часто располагаются вдалеке от оператора. Применение объемного регулирования гидроприводом оправданнопри мощностях более 5 кВт. При меньшей мощности потребителей распространен дроссельный метод регулирования ско­рости. Идея метода заключается в установке на пути движения жидкости от насоса к гидродвигателю агрегата — дросселя, созда­ющего гидравлическое сопротивление, что позволяет изменять ве­личину расхода, а значит и скорость гидродвигателя.

Рис.. Способы включения дросселей в систему

а—дроссель на входе; б—дроссель на сливе; в—дроссель на от­ветвлении;

1—бак; 2—насос; 3—дроссель; 4—распределитель; 5— гидродвигатель; 6—предохранительный клапан

Существует три способа включения дросселя в систему гидро­привода, на входе, на выходе и на ответвлении (рис.,а, б, в). Максимальная скорость движения гидроприводов, когда дроссель подключен по первой и второй схемам, может быть получена при полностью открытом дросселе (т. е. при минимальном гидравличе­ском сопротивлении), при подключении по третьему способу, т. е. когда дроссель установлен на ответвлении, максимальная скорость привода получается, когда дроссель полностью закрыт. При измене­нии проходного сечения дросселя излишек жидкости через перелив­кой клапан 6 отводится в бак.

Схемы с дросселем, включенным на входе (см. рис.,а), и дросселем, включенным на ответвлении, имеют серьезный недоста­ток. Они работоспособны только в том случае, если направление действия нагрузки противоположно направлению движения поршня силового цилиндра. Если же нагрузка направлена в ту же сторону, что и движение поршня возможно недозаполнение полости цилинд­ра, произойдет разрыв потока, нарушится постоянство скорости вы­ходного звена. В равной мере эти схемы непригодны для работы в режиме больших ускорений выходного звена, так как поршень мо­жет перемещаться под действием силы инерции движущейся массы. При уменьшении подачи жидкости в цилиндр поршень также мо­жет некоторое время двигаться под действием силы инерции дви­жущейся массы.

Схема с дросселем-регулятором, установленном на выходе из силового цилиндра (рис.,6) обеспечивает двухстороннюю жест­кость системы. При любом направлении движения поршень будет встречать сопротивление. Сопротивление дросселя, значит и скорость перемещения поршня, регулируется открытием проходного отверстия. Закрыв отверстие, можно полностью прекратить движе­ние поршня. При дроссельном регулировании потока следует иметь ввиду, что мощность, затрачиваемая на продавливание жидкости через дроссель, пропорциональна расходу жидкости и потере дав­ления на дросселе.

Потерянная мощность вызывает нагрев жидкости. Поэтому дроссельное регулирование потока нецелесообраз­но применять при больших мощностях гидроприводов. Сравнивая три приведенных схемы подключения дросселей можно отметить, что наименьший нагрев жидкости в системе будет у схемы рис.,в, так как через дроссель идет только часть потока, а осталь­ная — идет через гидродвигатель совершая полезную работу. Кро­ме того, тепло выделившееся при прохождении жидкости через дроссель, отводится в бак, не нагревая гидродвигатель. Если пре­небречь трением в цилиндре, то условие равновесия сил, действую­щих на поршень может быть записано

p_pF = р_сл F+P,

откуда

p_p = р_сл + (6.7)

где р_р — давление жидкости в рабочей полости гидроцилиндра; F — площадь поршня; Р — нагрузка, приложенная к штоку поршня; р_сл — давление жидкости в нерабочей полости гидроцилиндра (противодавление).

При изменении нагрузки перепад давления на дросселе не остается постоянным, значит и изменяется расход через дроссель, являющийся функ­цией перепада давления. Следовательно, опи­санные способы дроссельно­го регулирования непригод­ны для переменной рабочей нагрузки. Недостаток может быть устранен, если на схе­ме рис. 6.15,б в линии перед дросселем предусмотреть ус­тановку редукционного кла­пана, который поддержива­ет постоянное давление на выходе.

Дата добавления: 2014-01-20