Выбор управляющего устройства, давления и состояния гидросхемы

Выбор способа регулирования, а вместе с ним и управляющего устройства является довольно трудной задачей и требует значительной практики проектирования гидроприводов. Основными факторами здесь являются:

· диапазон изменения выходных скоростей;

· мощность гидропривода;

· требования надежности;

· возможность охлаждения и т.д.

Окончательный ответ на этот вопрос может дать только технико-экономический расчет нескольких гидросхем с учетом эксплуатационных затрат.

Поэтому с определенным приближением способ регулирования

Можно выбрать, определив величину выходной мощности проектируемого гидропривода. Выходная мощность рассчитывается для гидроприводов поступательного и вращательного движения соответственно по формулам:

N _вых.mах=(V _ni · R _ni)_mах и N _вых.max = (2 π · n _мi· M _мi ) _mах

Если максимальная величина выходной мощности меньше 5 кВт выбирают дроссельное регулирование, если больше 5 кВт – машинное.

При проектировании гидросхемы необходимо помнить, что в гидроприводах строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин фильтры для очистки рабочей жидкости устанавливаются чаще в сливном трубопроводе, а предохранительные клапаны применяются, как правило, непрямого действия. Причем, они используются как первичные, установленные после насоса, так и вторичные, установленные после распределителей жидкости и подключенные к обеим гидролиниям гидродвигателей. Вторичные клапаны рекомендуются применять в тех случаях, когда регулируемое давление выше давления настройки первичного предохранительного клапана. Это наблюдается тогда, когда от одного гидронасоса рабочая жидкость подается к нескольким гидродвигателям через свои распределители. Эти клапаны предохраняют гидродвигатели от перегрузок.

В гидроприводах горных машин фильтры чаще устанавливают в напорном трубопроводе и в редких случаях применяют вторичные предохранительные клапаны. Типичные схемы гидроприводов приведены на рис. 3.3. – 3.9.

В гидросхеме строительно-дорожных машин с объемным регулиро-

ванием, показанной на рис. 3.3, рабочая жидкость всасывается регулируемым гидронасосом 1 из маслоблока 10 и нагнетается им к распределителю жидкости 3, а от него в зависимости от позиций распределителя к реверсивному гидромотору 5 или к поршневой или штоковой полости гидроцилиндра 6. После чего рабочая жидкость из распределителя жидкости 3 проходит через фильтр 9, установленный в сливном трубопроводе, и сливается в маслоблок 10. При регулировании рабочего объема гидронасоса 1 регулируется расход рабочей жидкости к гидромотору 5 или гидроцилиндру 6, при этом, чем больше рабочий объем гидронасоса, тем больше частота вращения вала гидромотора или скорость поршня гидроцилиндра при неизменных параметрах силовых цилиндров и гидромоторов. Защита гидропривода от перегрузки по давлению обеспечивается первичным предохранительным клапаном 2 непрямого действия, подключённым к напорному трубопроводу сразу после гидронасоса 1, а также первичными предохранительными клапанами 4 и 7 непрямого действия, подключенными к обеим гидролиниям гидромотора 5 или гидроцилиндра 6. Вторичные предохранительные клапаны ограничивают максимальное давление, возникающее в гидродвигателях 5 и 6 от инерционных нагрузок или реактивного усилия при установке распределителя жидкости 3в нейтральную позицию (среднее положение). Для обеспечения неразрывности потока при срабатывании вторичного клапана применяются обратные клапаны 8, которые работают как подпиточные клапаны для той или иной гидролинии гидродвигателей.

В отличие от строительно-дорожных машин в гидроприводе горных машин вторичные предохранительные клапаны, а также обратные клапаны, как правило, отсутствуют (см. рис. 3.4). Кроме того, фильтр чаще все-

го устанавливается в напорном трубопроводе после гидронасоса. Регулирование скоростей гидродвигателей 3, 4 (см. рис. 3.4) аналогичное, как и в гидросхеме (рис. 3.3), с помощью регулируемого насоса.

В последующих гидросхемах мы не будем указывать вторичные предохранительные и обратные клапаны, предполагая их установку в случае необходимости.

Схемы гидроприводов поступательного движения с незамкнутой циркуляцией рабочей жидкости и с дроссельным регулированием скоростей гидродвигателей показаны на рис. 3.5 – 3.7. Этот способ менее экономичный, чем с объемным регулированием, так как часть рабочей жидкости от насоса не используется полезно и сливается в маслоблок, минуя гидродвигатель, и в гидросистемах применяется нерегулируемый гидронасос. В этих системах условные обозначения применены те же самые, что и на рис. 3.3 и 3.4, за исключением некоторых изменений, а именно:

- в гидроприводах применен нерегулируемый гидронасос 1;

- регулируемый дроссель 6 установлен на схеме (см. рис. 3.5) параллельно гидродвигателю 3 и 4;

- регулируемый дроссель 6 на рис. 3.6 установлен последовательно гидродвигателю 3 или 4 в линию нагнетания, а на рис. 3.7 – в линию слива;

- в гидросхемах с последовательно подключенным дросселем (см. рис. 3.6 и 3.7) вместо предохранительного клапана установлен переливной клапан 2′.

В гидросхеме (рис.3.5) с дросселем 6, подключенным параллельно гидродвигателю, рабочая жидкость, идущая от нерегулируемого гидронасоса 1, разделяется на два потока: один поток через распределитель жидкости 5 направляется к гидромотору 3 или гидроцилиндру 4 и совершает полезную работу, а другой поток – через регулируемый дроссель 6 и фильтр 7 на слив в маслоблок 8.

Энергия рабочей жидкости, проходящей через дроссель 6, идет только на нагрев этой жидкости. Скорости гидроцилиндра или гидромотора определяются степенью открытия дросселя. При полностью открытом дросселе и наличии нагрузки R _н на штоке гидроцилиндра скорость поршня может снизиться до нуля. При закрытом дросселе эта скорость будет максимальна. Это же происходит и с гидромотором. Давление, создаваемое насосом, будет пропорционально нагрузке гидродвигателей. Для защиты гидропривода от перегрузки по давлению предусмотрен предохранительный клапан 2.

На рис.3.6 показана схема реверсивного двигателя с последовательно включенным дросселем 6, который установлен в напорном трубопроводе после нерегулируемого гидронасоса 1. Скорость гидроцилиндра 4 или гидромотора 3 регулируется степенью открытия дросселя 6. Чем больше он закрыт, тем меньше рабочей жидкости поступает через дроссель к гидродвигателям 3 и 4 и тем меньше их скорость. При этом большая часть рабочей жидкости сливается через переливной клапан 2′ в маслоблок 8. Давление перед дросселем поддерживается постоянным за счет переливного клапана 2′ независимо от нагрузки R _н на штоке гидроцилиндра 4 или момента М _м гидромотора 3. Давление после дросселя пропорционально R _н или М _м. При равенстве давлений на входе дросселя весь поток рабочей жидкости проходит через переливной клапан и далее в маслоблок, а скорости гидродвигателей равны нулю. Поэтому скорости гидродвигателей зависят не только от степени открытия дросселя, но и от нагрузки R _н или М _м гидродвигателей.

В гидросхеме, показанной на рис. 3.7, дроссель 6 установлен в сливном трубопроводе после распределителя жидкости 5. Скорости гидродвигателей определяются объемом рабочей жидкости, который проходит через дроссель в маслоблок. Поэтому, как и в предыдущем случае, чем больше открыт дроссель, тем больше скорость

гидродвигателей 3 и 4. Переливной клапан 2′ поддерживает постоянным давление гидронасоса 1, которое пропорционально не только полезной нагрузке R _н и М _м гидродвигателей, но и противодействию, возникающему перед дросселем 6. Поэтому такой способ регулирования менее экономичен, чем регулирование дросселем, установленным в напорном трубопроводе. При установке дросселя в сливном трубопроводе давление после дросселя близко к нулю и равно потерям давления в сливном трубопроводе.

Сравнивая объемное и дроссельное регулирование, необходимо отметить, что первое – более экономичное, т.к. мощность, потребляемая регулируемым насосом, пропорциональна нагрузкам R _н и М _м гидродвигателей. Из дроссельного регулирования наиболее экономичным является тот случай, когда дроссель подключен параллельно гидродвигателю, т.к. давление нерегулируемого насоса будет пропорционально нагрузкам гидродвигателей, а подача его постоянная. При последовательно подключенном дросселе мощность, потребляемая нерегулируемым насосом, будет постоянная. Хотя недостатки схемы с дросселем, подключенным последовательно гидродвигателю, очевидны, такое регулирование из-за своей простоты часто встречается для обеспечения торможения рабочих органов машин. Например, дроссель, последовательно подключенный в линию слива, обеспечивает плавность опускания стрелы экскаватора и т.д.

Большая часть рабочего оборудования строительно-дорожных и горных машин приводится в движение с помощью гидропривода с объёмным регулированием насоса. Однако встречаются случаи, когда вместо регулируемого насоса применяется регулируемый гидромотор. Таким гидроприводом обеспечивается вращение барабана подъемной лебедки у ряда подъемных кранов. Схема гидропривода вращательного движения с незамкнутой циркуляцией рабочей жидкости с объемным регулированием гидромотора показана на рис. 3.8.

В отличие от схемы, показанной на рис. 3.3, здесь при постоянной подаче гидронасоса 1 будет постоянным расход через гидромотор 3. Поэтому при уменьшении рабочего объема гидромотора его частота вращения увеличивается. Для подъемного крана это режим, когда груза нет ил он минимальный.

В ряде случаев применяются гидроприводы вращательного движения с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости и объемным регулированием. Это прежде всего гидропривод хода погрузчиков, гидропривод подающей части угольных комбайнов. Такая реверсивная гидросхема показана на рис. 3.9.

Она включает в себя: регулируемый и реверсивный гидронасос 1, реверсивный гидромотор 5, два предохранительных клапана 3 и 4, дренажные трубопроводы 6 и 14, маслобак 12 и два основных трубопровода 2 и 7, соединяющих между собой гидронасос 1 и гидромотор 2, вспомогательный подпиточный гидронасос 13 со своим фильтром 10 и предохранительным клапаном 11, обратные клапаны 8,9. Реверсирование работы гидромотора 5 обеспечивается реверсивным гидронасосом 1. Защиту гидропривода осуществляют предохранительные клапаны 3,4, включающиеся

В работу в зависимости от направления движения жидкости в основных трубопроводах 2 и 7. Для компенсации утечек жидкости в гидронасосе и гидромоторе по дренажным трубопроводам 6 и 14 предусмотрен вспомогательный подпиточный насос 13, который подает рабочую жидкость из маслобака 12 в основной гидропривод через обратные клапаны 8 и 9. Регулирование частоты вращения вала гидромотора 5 обеспечивается за счет регулируемой подачи гидронасоса 1.

Выбор величины рабочего давления в гидроприводе определяется:

- областью применения гидропривода;

- исходными данными 9(величиной усилия R _н на штоке гидроцилиндра или момента на валу гидромотора М _м).

После анализа перечисленных выше условий необходимо выбрать давление Р _ном (МПа) из номинального ряда давлений согласно ГОСТ 12445-80: 2,5; 4; 6,3; 10; 12,5; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63.

Так, например, для основного гидропривода строительно-дорожных машин давление необходимо принимать 20 и 32 МПа, а для гидросистем управления гидроприводом – 3 МПа.