Устройство гидропривода. Описание

Устройство гидропривода. Гидроприводом в настоящее время оборудовано более 400 типоразмеров строительных и дорожных машин. В гидростатическом (или объемном) приводе жидкость используется как промежуточное тело для передачи давления на исполнительный орган, например поршень в цилиндре.

В гидродинамическом приводе преобразуется кинетическая энергия жидкости, за счет которой вращается колесо турбины. В обоих случаях первичной гидромашиной является насос, приводимый в действие основным двигателем.

Объемный гидропривод проще гидродинамического и обладает тем достоинством, что позволяет вращательное движение преобразовывать в поступательное и наоборот. Гидронасос и гидроцилиндр (или гидродвигатель) соединены трубопроводами и шлангами (рукавами), могут быть установлены на достаточном удалении один от другого.

Благодаря этому сравнительно простой объемной гидропередачей можно заменить любую механическую трансмиссию со всеми ее многочисленными узлами и деталями. Объемная гидропередача к тому же способна обеспечить исключительно большие передаточные числа.

Простейшим объемным гидроприводом (рис. 2.47) является система сообщающихся гидроцилиндров, в которой согласно закону Паскаля давление на поршни одинаково. Поэтому отношение сил, действующих на поршни, обратно пропорционально отношению их площадей или же скоростей перемещения поршней. Следовательно, передаточное число получается как частное от деления площади большего на площадь меньшего поршней.

Рис. 2.47. Простейший объемный гидродвигатель

Если представить в схеме на месте малого цилиндра 1 гидронасос, система сообщающихся сосудов превратится в объемный гидропривод, который широко применяется для передачи поступательного движения во многих строительных машинах и гидроинструменте. Большой цилиндр 2 будет играть роль гидродвигателя, подобного тем, которые применяются в гидропередачах скреперов, бульдозеров, экскаваторов и т. д. Для создания напора жидкости применяют насосы вращательного (шестеренные, винтовые пластинчатые) и возвратно-поступательного (плунжерные, поршневые) действий.

Регулирование скорости ведомого звена возможно за счет изменения частоты вращения вала насоса, но такой способ нецелесообразен. Гидропередачу для того и применяют, чтобы обеспечить наиболее благоприятный режим работы двигателя внутреннего сгорания при постоянной частоте вращения вала. Существуют способы регулирования скорости ведомого звена в самой гидросистеме.

Можно, например, выпустить часть жидкости через регулируемое гидравлическое сопротивление — дроссель 3. Выпускаемая жидкость поступает в запасный резервуар 4, откуда снова направляется в систему. Существуют и другие способы изменения скорости ведомого звена, например, применяют регулируемые насосы, позволяющие плавно менять ход плунжера при постоянном числе рабочих циклов в единицу времени.

В строительных машинах встречаются также вращательные объемные гидродвигатели, например, радиальные роторно-поршневые, способные развивать высокие крутящие моменты. Такие гидродвигатели встраивают в колеса тяжелых тягачей и скреперов, получая исключительно компактные комбинации двигателя и движителя — мотор-колеса.

При гидродинамическом приводе центробежный насос и турбина компактно объединены в общем корпусе, но кинематически не связаны. Передача энергии осуществляется рабочим телом — движущейся жидкостью. Поэтому гидроприводы динамического типа весьма удобны для «мягкой» передачи вращательного движения от двигателя внутреннего сгорания к механической трансмиссии. В этом случае их называют гидромуфтами (рис. 2.48). Большим достоинством динамического гидропривода является его простота и надежность работы.

Рис. 2.48. Гидромуфта

Угловая скорость ω₂ вала 4 колеса турбины 1 отличается от аналогичной скорости ω₁ вала 3 колеса насоса 2. Отношение і_п = ω₂/ω₁ представляет собой уже известное передаточное число; величина S = 1- i_п называется скольжением. Чем меньше скольжение, тем меньше момент, передаваемый муфтой. Если выходной вал 4 не нагружен, скольжение практически равно нулю и момент не передается (равен нулю); если вал заторможен, скольжение максимально, как и момент, который ведущим звеном передается на ведомое. Следовательно, передаточное отношение гидромуфты, как и величина скольжения, зависит от момента на валу турбины.

Добавление гидромуфты к двигателю внутреннего сгорания существенно повышает его приспособляемость к внешним нагрузкам. При постоянной частоте вращения вала двигателя нагрузочный момент может расти за счет уменьшения частоты вращения выходного вала 4. Но к. п. д. при высоком скольжении гидромуфты оказывается сравнительно невысоким, а крутящий момент не поддается регулированию.

У гидротрансформаторов в отличие от гидромуфт между насосом и турбиной помещен направляющий аппарат, за счет изменения параметров которого удается регулировать моменты на ведущем и ведомом валах. Практически интервал регулирования невелик, так как определенному передаточному отношению соответствует максимальный к. п. д., получаемый при наиболее благоприятном режиме работы гидромашины.