Файл: РиП ГМиГПА лаб. раб..doc

3. Гидроприводы объёмного регулирования

Гидроприводом с объёмным регулированием называют регулируемый гидропривод, в котором регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя осуществляется регулируемым насосом или регулируемым гидромотором или обеими регулируемыми гидромашинами (насосом и гидромотором).

На рис.6 показаны простейшие схемы гидроприводов вращательного движения с объёмным регулированием.

Рис.6. Простейшие схемы гидроприводов вращательного движения

с объёмным регулированием и их характеристики

Частота вращения вала насоса, постоянная для гидроприводов с объёмным регулированием, изменяется лишь в гидроприводах с регулированием приводящим двигателем (двигателем внутреннего сгорания или дизелем). Следовательно, регулировать частоту вращения гидромотора в гидроприводах с объёмным регулированием возможно тремя способами: изменяя рабочий объем насоса или гидромотора, или одновременно изменяя и рабочие объемы насоса и гидромотора. Первый способ изменения рабочего объёма насоса применяют в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движения, второй и третий — только в гидроприводах вращательного движения.

Гидропривод с регулируемым насосом и нерегулируемым гидромотором (рис. 6, а) является самым распространенным видом гидропривода с объёмным регулированием. Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При включении приводящего электродвигателя ЭД насос Н нагнетает рабочую жидкость по напорной линии 1 в гидромотор М, вал которого под действием крутящего момента вращается в определенном направлении. Из гидромотора рабочая жидкость по сливной линии 2 снова поступает в насос.

Частоту вращения гидромотора регулируют, изменяя рабочий объем насоса, а направление вращения вала гидромотора изменяют благодаря реверсированию потока рабочей жидкости, создаваемого насосом. При этом вначале подачу насоса уменьшают до нуля, а затем увеличивают, но в противоположном направлении. В результате функции гидролиний меняются: линия 2 становится напорной, а линия 1 — сливной.

На рис. 6, а показаны характеристики такого гидропривода с учётом следующих условий: n_н == const; V_0м = const и Δр = const. Основные параметры гидропривода определяют по следующим формулам:

(1)

Следовательно, частота вращения гидромотора и его мощность изменяются в рассматриваемом гидроприводе прямо пропорционально рабочему объёму насоса, а крутящий момент гидромотора (без учёта потерь) является постоянным.

Гидропривод с регулируемым гидромотором и нерегулируемым насосом (рис. 6, б) применяют значительно реже по сравнению с гидроприводами, которые имеют регулируемые насосы. На рис.6, б показаны характеристики такого гидропривода с учётом следующих условий: n_н == const; V_0н = const и Δр = const. Основные параметры гидропривода определяют по формулам:

(2)

Частота вращения гидромотора изменяется в рассматриваемом гидроприводе обратно пропорционально рабочему объёму гидромотора. Например, чтобы увеличить частоту вращения гидромотора, необходимо уменьшить его рабочий объём (при этом уменьшается его крутящий момент). Теоретическая мощность привода (без учёта потерь) в данном гидроприводе является постоянной. К недостаткам гидропривода с регулируемыми гидромоторами следует отнести сложность управления гидромоторами в случае их значительного удаления от операторов и ограничение минимального рабочего объема гидромотора, при котором момент, развиваемый гидромотором, становится равным или меньше момента внутреннего трения (самоторможение).

Для гидропривода с регулируемыми насосом и гидромотором (рис. 6, в) характерен больший диапазон регулирования частоты вращения и момента, развиваемого гидромотором. Обеспечение такой характеристики М = f(п_м), как показано на рис. 6, в, дает возможность использовать этот гидропривод в транспортных средствах, где необходимо осуществлять трогание машины с моментом М_мах при очень малой скорости п_м 0.По мере разгона момент должен снижаться, а частота вращения увеличиваться. Это достигается уменьшением (регулированием) рабочего объема гидромотора. Применение регулируемого насоса увеличивает диапазон регулирования привода, но из-за сложности двойного регулирования такой гидропривод пока не нашел широкого применения.

На рис. 7 показана принципиальная схема гидропривода с замкнутой циркуляцией и дополнительной гидросистемой подпитки. Основные элементы гидропривода: регулируемый реверсивный насос HI, приводящий электродвигатель ЭД1 (n_дв = п_н = const) и нерегулируемый реверсивный гидромотор М. Компенсация утечек рабочей жидкости в замкнутой гидросистеме (Н1—1—М—2—Н1) обеспечивается дополнительной гидросистемой подпитки Б—Н2—3—КО. В эту систему входят подпиточный насос Н2, приводящий электродвигатель ЭД2, переливной клапан К, поддерживающий постоянное давление подпитки р = 0,3 ... 0,5 МПа в напорной линии 3, и два обратных клапана К01 и К02, включенных параллельно в напорную линию 3. Под­питка всегда происходит в сторону сливной линии, поэтому одно­временно с подпиткой производится подпор рабочей жидкости в сливной линии, что существенно улучшает условия работы насоса HI на всасывание (кавитационную характеристику). Если линия 1 является напорной линией замкнутой

Рис. 7. Принципиальная схема гидропривода с объёмным

регулированием и системой подпитки.

системы, то подпитка происходит через клапан К02 в сторону сливной линии 2. Другой обратный клапан К01 в это время закрыт под действием давления жидкости, проходящей по напорной линии 1. При изменении направления потока жидкости в замкнутой гидросистеме на противоположное функции клапанов К01 и К02 меняются. В гидроприводе имеются предохранительные клапаны К1 и К2, которые предохраняют гидросистему от давления, превышающего установленное. При заданном направлении потока рабочей жидкости в гидросистеме выполняет свои функции тот предохранительный клапан, который соединен с напорной линией, например клапан К1, если напорной линией является линия 1.

Преимущества и недостатки гидроприводов с объёмным регулированием. Поскольку гидравлические потери гидроприводов с объёмным регулированием по сравнению с гидроприводами с дроссельным регулированием меньше (из-за отсутствия дросселирования потока рабочей жидкости), то КПД их сравнительно высок (= 0,75 ... 0,95). В гидроприводах с объёмным регулированием обеспечивается более плавное реверсирование и торможение гидродвигателя по сравнению с распределением рабочей жидкости с помощью гидрораспределителей. Благодаря перечисленным преимуществам рассмотренный способ объёмного регулирования применяется в гидроприводах средней и большой мощности (обычно свыше 3 кВт).

К основным недостаткам гидроприводов с объёмным регулированием относится сложность системы автоматического изменения рабочих объёмов регулируемых насосов и гидромоторов. Для перемещения элементов регулирования насосов и гидромоторов тре­буются значительные усилия, которые создаются с помощью двухкаскадных гидроусилителей мощности, имеющих низкий КПД.

Содержание отчёта

1. Нарисовать принципиальные схемы ГП с дроссельным регулированием.

2. Описать принципы работы ГП с дроссельным регулированием.

3. Описать структуру (качественный состав) ГП с дроссельным регулированием.

4. Отметить достоинства и недостатки ГП с дроссельным регулированием.

5. Нарисовать принципиальные схемы ГП с объёмным регулированием.

6. Описать принципы работы ГП с объёмным регулированием.

7. Описать структуру (качественный состав) ГП с объёмным регулированием.

8. Отметить достоинства и недостатки ГП с объёмным регулированием.

9. Сделать выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Нарисовать гидравлическую схему ГП с дроссельным регулированием.

2. Основные элементы и особенности работы ГП с дроссельным регулированием.

3. Классификация ГП с дроссельным регулированием.

4. Основные характеристики ГП с дроссельным регулированием.

5. Достоинства и недостатки ГП с дроссельным регулированием.

6. Нарисовать типовую гидравлическую ГП с объёмным регулированием.

7. Основные элементы и особенности работы ГП с объёмным регулированием.

8. Классификация ГП с объёмным регулированием.

9. Основные характеристики ГП с объёмным регулированием.

10. Достоинства и недостатки ГП с объёмным регулированием

Лабораторная работа № 2. Основные технические требования к гидроприводам и гидропередачам при проектировании

Цель работы: изучение технических требований, предъявляемых к гидроприводам и гидропередачам при их проектировании

1. Общие конструктивные требования к гидроприводам и гидропередачам

Эти требования к гидроприводам устанавливает ГОСТ 17411—72. Часть требований — общемашиностроительные, остальные определены особенностями гидроприводов, в которых используется для передачи энергии рабочая среда под давлением. В связи с этим к гидравлическим изделиям предъявляют высокие требования к герметичности и прочности. В гидроприводах не допускаются утечки рабочей жидкости через неподвижные соединения. Утечки рабочей среды через подвижные соединения ограничивают при помощи уплотнительных устройств и обычно указывают в технических условиях на изделие.

Комплектующие элементы гидроприводов должны быть прочными при пробном давлении не менее 1,5 номинального давления. Нормы и методы расчёта на прочность стенок, дна и крышек сосудов и аппаратов общего применения устанавливает ГОСТ 14249—73.

Элементы гидроприводов, подверженные коррозии вследствие воздействия рабочей жидкости, должны быть изготовлены из конструкционных материалов, стойких к воздействию рабочих сред, или иметь защитные покрытия. Рекомендуется для прецизионных деталей типа золотников, дросселей и т. д., работающих при высоких давлениях, применять конструкционные материалы, не требующие защитных покрытий, например, сталь 18ХГТ. Лакокрасочные покрытия поверхностей внутренних полостей изделий должны быть устойчивыми к рабочей жидкости. Наружные необработанные поверхности изделий приводов, не имеющие защитных покрытий, должны быть загрунтованы, зашпатлеваны (при необходимости) и окрашены.

К конструктивным требованиям, предъявляемым к гидроприводам, следует отнести также требования к массе изделий и, при необходимости, её ограничению; габаритным, установочным и присоединительным размерам изделий; взаимозаменяемости их составных частей; составу комплектов запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) и др. На корпусах гидравлических устройств должны быть нанесены условные графические обозначения: стрелки, указывающие направление вращения валов (насосов, гидромоторов); стрелки, указывающие единственно правильное направление потока рабочей среды, проходящего через устройства (фильтры, обратные клапаны и т. д.).

Гидроприводы должны быть оборудованы устройствами для очистки рабочей жидкости от загрязнений, удаления воздуха из гидросистемы и контроля давления рабочей жидкости (или должны быть предусмотрены места для подключения средств контроля).

Конкретные виды гидроприводов проектируют исходя из определенных типов рабочей жидкости. В связи с этим при конструировании прецизионных деталей гидроприводов рабочие зазоры изделий должны быть рассчитаны исходя из заданного интервала вязкости рабочей жидкости.