2020-04-12
351
Принцип работы объемного гидропривода основан на законе Паскаля, по которому всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные ее точки без изменения (рис.1.2).
Насосом 1 рабочая жидкость подается в напорную гидролинию 3 и далее через распределитель 5 к гидродвигателю 2. При одном положении гидрораспределителя совершается рабочий ход гидродвигателя, а при другом положении - холостой. Из гидродвигателя жидкость через распределитель поступает в сливную гидролинию и далее или в гидробак 9, или во всасывающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости, см. рис.1.2, а). В резервуаре жидкость охлаждается и снова поступает в гидросистему. Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости фильтрами 8.
Регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя может быть дроссельным или объемным. При дроссельном регулировании в гидросистеме устанавливаются нерегулируемые насосы, а изменение скорости движения выходного звена достигается изменением расхода рабочей жидкости через дроссель 6. При объемном регулировании скорость движения выходного звена гидродвигателя изменяется подачей регулируемого насоса либо за счет применения регулируемого гидромотора.
Защита гидросистемы от чрезмерного повышения давления обеспечивается предохранительным 4а или переливным 4б клапанами, которые настраиваются на максимально допустимое давление. Если нагрузка на гидродвигатель возрастает сверх установленной, то весь поток рабочей жидкости будет идти через предохранительный или переливной клапаны, минуя гидродвигатель. Контроль за давлением на отдельных участках гидросистемы осуществляется по манометрам 11.
Работа гидроагрегатов сопровождается утечками рабочей жидкости. В гидросистемах с замкнутой циркуляцией утечки компенсируются специальным подпитывающим насосом 1а (рис.1.2, а).
23
Ри.1.2. Варианты принципиальных схем гидроприводов:
а - с объемным регулированием; б - с дроссельным регулированием;
в - нерегулируемый; г - с дроссельным регулированием рабочего и холостого ходов
К основным преимуществам гидропривода относятся:
l возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки;
l простота управления и автоматизации;
l простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; например, если усилие на штоке гидроцилиндра становится слишком большим (такое возможно, в частности, когда шток, соединённый с рабочим органом, встречает препятствие на своём пути), то давление в гидросистеме достигает больших значений — тогда срабатываетпредохранительный клапан в гидросистеме, и после этого жидкость идёт на слив в бак,
и давление уменьшается;
l надёжность эксплуатации;
l широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена; например, диапазон регулирования частоты вращения гидромотора может составлять от 2500 об/мин до 30-40 об/мин, а в некоторых случаях, у гидромоторов специального исполнения, доходит до 1-4 об/мин, что для электромоторов трудно реализуемо;
l большая передаваемая мощность на единицу массы привода; в частности, масса гидравлических машин примерно в 10-15 раз меньше массы электрических машин такой же мощности;
l самосмазываемость трущихся поверхностей при применении минеральных и синтетических масел в качестве рабочих жидкостей; нужно отметить, что при техническом обслуживании, например, мобильных строительно-дорожных машин на смазку уходит до 50% всего времени обслуживания машины, поэтому самосмазываемость гидропривода является серьёзным преимуществом;
l возможность получения больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;
l простота осуществления различных видов движения — поступательного, вращательного, поворотного;
l возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;
l возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;
l упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.
К недостаткам гидропривода относятся:
l утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких
значениях давления в гидросистеме, что требует высокой точности изготовления деталей гидрооборудования;
24
l нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости и увеличению утечек, поэтому в ряде случаев необходимо применение специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;
l более низкий КПД чем у сопоставимых механических передач;
l необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости, поскольку наличие большого количества абразивных частиц в рабочей жидкости приводит к быстрому износу деталей гидрооборудования, увеличению зазоров и утечек через них, и, как следствие, к снижению объёмного КПД;
l необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха, наличие которого приводит к нестабильной работе гидропривода, большим гидравлическим потерям и нагреву рабочей жидкости;
l пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах;
l зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;
l в сравнении с пневмо- и электроприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора
в гидролиниях на единицу длины.
Параметры, характеризующие работу гидродвигателя с возвратно-поступательным движением выходного звена:
напор, потребляемый гидродвигателем Н гд, м— полная удельная энергия,отбираемаягидродвигателем у потока рабочей жидкости;
Равен разности полных напоров на входе гидродвигателя и на выходе из него.
где индекс 1 относится к параметрам потока на входе, а индекс 2 — на выходе гидродвигателя.
Основной величиной, определяющей значение напора Нгд, потребляемого гидродвигателем, является разность пьезометрических высот [второе слагаемое в формуле]. Разность давлений на входе и выходе гидродвигателя называют давлением, потребляемым гидродвигателем, или перепадом давления на гидродвигателе или потерей давления в гидродвигателе. ргд.
расход, потребляемый гидродвигателем Q гд, м3/с— объем жидкости,потребляемыйгидродвигателем из трубопровода в единицу времени; (см §2)
скорость поступательного движения выходного штока v, м/с; (см§2)
нагрузка (сила) на штоке гидродвигателя F, Н; (см§2)
потребляемая мощность гидродвигателя N, Вт— мощность,отбираемая гидродвигателем употока жидкости, проходящего через него;
Потребляемой мощностью для гидродвигателя является мощность, подводимая к нему с потоком жидкости:
полезная мощность гидродвигателя Nп,Вт— мощность,развиваемая на выходном звенегидродвигателя;
где F — сила сопротивления движению выходного звена; v — скорость перемещения выходного звена.
коэффициент полезного действия (КПД) гидродвигателя η гд —отношение полезноймощности гидродвигателя к потребляемой.
Гидродвигатель может характеризоваться как полным η гд, так и частными КПД, которые взаимосвязаны зависимостью η гд= η г· η о· η м
Частные КПД учитывают три основных вида потерь энергии.
25
1. Гидравлические потери —это потери напора на движение жидкости в каналах внутригидромашины. (гидравлический КПД η г).
гд гд
гд
где Н т — теоретический напор гидродвигателя; ∑h — суммарные потери напора на движение жидкости внутри гидродвигателя.
2. Объемные потери —это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутригидро-машины из области высокого давления в область низкого (объемный КПД η 0).
гд гд
гд
где Q T — теоретическая подача гидродвигателя; q ут — суммарная утечка жидкости из области нагнетания в область низкого давления.
3. Механические потери —это потери на механическое трение в уплотнениях гидромашины,(механический КПД ηм).
где N тр — мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в уплотнениях гидродвигателя; N г — гидравлическая мощность — мощность, которую насос создал бы, если бы не было объемных и гидравлических потерь.
