Гидроприводы с машинно-дроссельным управлением, работающие при переменном давлении
Гидроприводы, работающие при постоянном давлении на выходе из насоса, не обеспечивают в полной мере зависимость мощности, потребляемой от приводящего двигателя, от мощности, развиваемой исполнительным устройством. Большее соответствие этих мощностей обеспечивается в гидроприводах машинно-дроссельного управления, работающих при переменном давлении.
Рис. 6.6. Принципиальная схема гидропривода с машинно-дроссельным управлением, работающего при переменном давлении
Гидропривод, принципиальная гидравлическая схема которого показана на рис. 6.6, состоит из насоса Н переменной подачи, в котором перемещение регулирующего органа осуществляется с помощью регулятора. Управление скоростью движения гидроцилиндра Ц обеспечивается изменением проходного сечения дросселя ДР, устанавливаемого в напорной гидролинии насоса. Направляющий распределитель Р и предохранительный клапан К выполняют свои обычные функции.
Регулятор 3 подачи насоса (рис. 6.7) состоит из двух поршеньков равных диаметров, на торцевые поверхности которых действует разность давлений, равная перепаду давления на дросселе . На правый поршень действует усилие пружины. Поршеньки обеспечивают перемещение регулирующего органа насоса 4. В исходном положении пружина смещает поршеньки в крайнее левое положение, ставя тем самым регулирующий
Рис. 6.7. Схема регулятора подачи насоса
орган насоса в положение максимальной подачи .
Максимальная подача насоса выбирается таким образом, чтобы обеспечить наибольшую требуемую скорость движения выходного звена гидродвигателя при максимальном проходном сечении дросселя. Для уменьшения скорости движения проходное сечение дросселя прикрывается. Это приводит к увеличению давления на выходе из насоса, под действием которого поршеньки регулятора смещаются вправо, уменьшая подачу насоса. Перемещение поршеньков будет проходить до тех пор, пока не прекратит увеличиваться давление так как подача насоса будет уменьшаться.
Подача насоса уменьшится до величины, равной пропускной способности дросселя.
Таким образом, и в этом виде привода с машинно-дроссельным управлением подача насоса в каждый момент времени соответствует скорости движения выходного звена гидродвигателя, и никакого лишнего расхода жидкости нет.
Уравнение сил, действующих на поршеньки регулятора, имеет следующий вид:
(6.10)
где — усилие предварительного сжатия пружины на величину при положении поршеньков, соответствующем максимальному параметру регулирования насоса; С — коэффициент жесткости пружины; h — смещение поршеньков от исходного положения.
Из уравнения (6.10) следует, что при постоянной нагрузке на гидродвигателе привода давление будет определяться характеристикой пружины регулятора
(6.11)
С учетом уравнения расходов в гидроприводе
(6.12)
в котором — изменение подачи насоса при регулировании
получим
(6.13)
где R — плечо действия силы от поршеньков на регулятор подачи; и — рабочий объем и частота вращения вала насоса.
Таким образом, изменение давления обусловлено необходимостью изменения расхода через дроссель. Но если пружину регулятора выбрать с малой жесткостью, с тем чтобы усилия пружины было бы достаточно для преодоления сил на регулирующем органе насоса, а величину предварительного сжатия пружины выбрать много большую, чем сжатие пружины в процессе регулирования, то изменение будет незначительным. Так, в гидроприводе с аксиально-поршневым насосом типа 5Г13-3 [13] увеличивается не более чем на 3% при изменении на максимальную величину.
Из выражения (6.10) также следует, что перепад давления на дросселе будет меняться аналогично давлению на выходе из насоса
(6.14)
Таким образом, при работе гидропривода в процессе регулирования расхода, поступающего в гидродвигатель, перепад давления на дросселе (рис. 6.8) будет оставаться практически постоянным.
Рис. 6.8. Зависимость перепада давления на дросселе от расхода
Рассмотрим реакцию гидропривода на изменение нагрузки на выходном звене гидродвигателя. Пусть, например, нагрузка R увеличится. Это вызовет увеличение давления , а следовательно, и силы, действующей на поршеньки справа. Но с увеличением уменьшится пропускная способность дросселя, что приведет к росту давления и силы, действующей на поршеньки слева. Изменения давлений и должны быть одинаковыми, чтобы подача насоса оставалась неизменной.
На основе изложенного выше принципа действия регулятора насоса можно отметить следующую особенность гидропривода. Насос создает такую подачу и работает при таком давлении, которые необходимы для заданных в каждый момент времени скорости и усилия на выходном звене гидродвигателя.
Статические характеристики гидропривода приведены на рис. 6.9. Они получены с учетом допущения о постоянстве давления на выходе из насоса при изменении расхода через дроссель. Наибольшая нагрузка, развиваемая гидроприводом (см. рис. 6.9, а) определяется настройкой предохранительного клапана и равна
При нагрузке происходит полное торможение гидродвигателя. Нагрузочная характеристика (рис. 6.9, б) имеет такой же вид, как и в гидроприводе с дроссельным управлением с регулятором расхода
(6.15)
Кривые мощностей приведены на рис. 6.9, в. Мощность на выходе из насоса пропорциональна мощности, развиваемой гидродвигателем. Потери мощности во всем диапазоне изменения нагрузки постоянны и равны потерям на дросселе.
Рис. 6.9. Статические характеристики гидропривода с машинно-дроссельным управлением, работающего при переменном давлении
При полном торможении гидродвигателя расход через дроссель равен нулю, и регулятор ставит регулирующий орган насоса в положение максимальной подачи. Весь расход жидкости от насоса поступает на слив через предохранительный клапан. В этом режиме работы насос потребляет максимальную мощность, равную
Рассмотрим КПД гидропривода в виде
Так как , и с учетом (6.14)
(6.16)
График изменения КПД от нагрузки приведен на рис. 6.9, г. Из него видно, что характер изменения КПД такой же, что и в гидроприводе с дроссельным управлением, в котором регулирование скорости осуществляется регулятором расхода, состоящим из дросселя и напорного клапана. Но отличие состоит в том, что в гидроприводе с машинно-дроссельным управлением не происходит снижения КПД при уменьшении проходного сечения дросселя, т. е. при уменьшении скорости движения выходного звена гидродвигателя. Следовательно, гидропривод работает всегда с предельно возможным КПД.
Таким образом, гидропривод с машинно-дроссельным управлением, работающий при переменном давлении, является весьма экономичным видом гидропривода. Его применение способствует значительному снижению объема гидробака насосной установки. Вместе с тем надо иметь ввиду, что такой гидропривод может быть использован лишь в качестве автономного привода ввиду переменности давления на выходе из насоса, определяемого нагрузкой на гидродвигателе.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем состоит основное преимущество гидропривода с машинно-дроссельным управлением по сравнению с гидроприводом дроссельного управления?
2. Что определяет изменение подачи насоса в гидроприводе с машинно-дроссельным управлением?
3. Как выбирается подача насоса в гидроприводе с машинно-дроссельным управлением?
4. Объясните вид расходно-перепадной характеристики насоса в гидроприводе, работающем при мало изменяющемся давлении.
5. Каким образом может быть понижена неравномерность давления в гидроприводе с машинно-дроссельным управлением?
6. С какой целью применяются предохранительные клапаны в гидроприводе, работающем при мало изменяющемся давлении?
7. Каким образом применение в регуляторе подачи гидроусилителя уменьшает неравномерность давления?
8. Объясните влияние неравномерности давления на КПД в гидроприводе с мало изменяющимся давлением.
9. Перечислите и обоснуйте преимущества и недостатки гидропривода, работающего при переменном давлении, по сравнению с гидроприводом, работающим при мало изменяющемся давлении.
10. Что обеспечивает точность поддержания постоянства перепада давления на дросселе в гидроприводе, работающем при переменном давлении?
11. Почему КПД гидропривода с машинно-дроссельным управлением не зависит от изменения проходного сечения управляющего дросселя?
12. Обоснуйте целесообразные области применения гидроприводов с машинно-дроссельным управлением.
Дата добавления: 2021-02-19; просмотров: 569;