Общие понятия и определения

Под гидроприводом понимают совокупность устройств — гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости. По принципу действия гидромашин гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические.

Гидродинамический привод (передача) состоит из лопастных гидромашин — насосного и турбинного колес, предельно сближенных друг с другом и расположенных соосно (см. гл. 20).

Гидропривод, содержащий объемные гидромашины, называется объемным. Принцип действия простейшего объемного гидропривода основан на практической несжимаемости капельной жидкости и передаче давления по закону Паскаля.

В состав объемного гидропривода входят источник энергии, объемный гидродвигатель (исполнительный механизм), гидроаппаратура (устройства управления) и вспомогательные устройства (кондиционеры и др.).

По виду источника энергии гидроприводы делят на три типа.

1. Насосный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого привода. Насосный гидропривод наиболее широко используется во всех отраслях машиностроения. В зависимости от характера циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы бывают с замкнутой циркуляцией, в которых жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса, и с разомкнутой циркуляцией, в которых жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак.

Наряду с понятием насосный гидропривод в практике широко применяется также понятие объемная гидропередача — часть насосного привода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигателя к машинам и механизмам.

В качестве приводящего двигателя в насосном гидроприводе могут использоваться электродвигатели, турбины, дизели, карбюраторные двигатели внутреннего сгорания и т. п. В связи с этим если в понятие насосного гидропривода включают также приводящий двигатель, то в зависимости от типа этого двигателя различают: электрогидропривод, турбогидропривод, дизель-гидропривод, мотогидропривод и т. п.

2. Аккумуляторный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковременным рабочим циклом.

3. Магистральный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали. Поток рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы:

а) поступательного движения — с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;

б) поворотного движения — с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол менее 360°;

в) вращательного движения — с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.

Если в объемном гидроприводе отсутствуют устройства для изменения скорости выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы являются нерегулируемыми.

Гидроприводы, в которых скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называются регулируемыми. По способу регулирования скорости гидроприводы делят на следующие два типа:

1) с дроссельным регулированием, в которых регулирование скорости осуществляется путем дросселирования потока рабочей жидкости и отвода части потока, минуя гидродвигатель;

2) с объемным регулированием, в которых регулирование скорости осуществляется за счет изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя или обеих гидромашин одновременно.

Если в гидроприводе регулирование скорости осуществляется одновременно двумя рассмотренными способами, то он называется гидроприводом с объемно-дроссельным регулированием.

В некоторых случаях в насосном гидроприводе регулирование осуществляется за счет изменения скорости приводного двигателя (электродвигателя, дизельного двигателя и т. п.). Такие гидроприводы называются гидроприводом с регулированием приводящим двигателем.

Регулирование скорости может осуществляться вручную — гидропривод с ручным регулированием; автоматически — гидропривод с автоматическим регулированием; по заданной программе — программный гидропривод.

Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называется стабилизированным.

Особое место среди регулируемых гидроприводов занимает следящий гидропривод, в котором скорость движения выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия, величина и характер которого заранее неизвестны.

Регулируемые гидроприводы в настоящее время широко применяются в качестве приводов станков, дорожных и строительных машин, прокатных станов, прессового и литейного оборудования, транспортных и сельскохозяйственных машин и т. п. Такое повсеместное использование гидроприводов объясняется их достоинствами, к которым следует отнести:

а) возможность создания больших передаточных чисел и бесступенчатого регулирования скорости и усилий в широком диапазоне;

б) высокую удельную мощность — малый вес, приходящийся на единицу передаваемой мощности и составляющий не более 2—ЗН на 1 кВт;

в) малую инерционность, обеспечивающую быструю смену режимов работы (пуск, реверс, останов); момент инерции подвижных частей гидродвигателей в 5—6 раз меньше момента инерции подвижных частей электромашин той же мощности;

г) возможность простого и надежного предохранения гидропривода и машины от перегрузок при условии заданного силового режима работы.

Недостатки гидроприводов;

а) транспортировка энергии связана с потерями, значительно превышающими потери в электропередачах;

б) влияние эксплуатационных условий (температуры) на характеристики гидропривода;

в) снижение к. п. д. за счет внутренних и наружных утечек рабочей жидкости, которые увеличиваются по мере выработки технического ресурса.

Гидроаппаратура

Классификация. Гидроаппаратом называется устройство, предназначенное для изменения параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их заданного значения. Основным элементом всех гидроаппаратов является запорно-регулирующий орган — подвижный элемент, при перемещении которого частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата. В зависимости от конструкции запорно-регулирующего органа гидроаппараты бывают: золотниковые — запорно-регулирующим органом является золотник; крановые — запорно-регулирующий орган выполнен в виде крана; клапанные — запорно-регулирующий орган выполнен в виде клапана.

Если гидроаппарат изменяет параметры потока рабочей жидкости путем частичного открытия или закрытия проходного сечения, то он является регулирующим. Если гидроаппарат изменяет направление потока путем полного открытия или полного закрытия проходного сечения, то он является направляющим. Гидроаппараты, в которых степень открытия проходного сечения (положение запорно-регулирующего органа или силовое воздействие на него) может быть изменена в процессе работы воздействием извне, называются регулируемыми. Если изменить указанные параметры можно только в нерабочем состоянии, то такие гидроаппараты называются настраиваемыми.

Более аодробные сведения о гидроаппаратах приведены в главе 6 «Проектирование гидропривода» )п.п. 6.1.7 – 6.1.9).