Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава П. Гидравлические приводы
12. Принципиальные схемы гидропривода
По циркуляции рабочей жидкости системы гидравлики подразделяются на
системы с разомкнутой циркуляцией (рис. 38, о, б):
гидро-бак-насос-гидродвигатель-гидробак и системы с замкнутой
циркуляцией (рис. 38, в): насос-гидродвигатель-насос. Рассмотрим
характерные особенности каждой из указанных систем.
В системе с разомкнутым контуром (см. рис. 38, о) нерегулируемый насос 2
с постоянным направлением потока всасывает жидкость из бака 8 через
фильтр 1 и нагнетает ее в гидроцилиндр 7 через распределитель (4/3) 4 и
гидрозамок 5. В левой позиций распределителя жидкость поступает в левую
полость гидроцилиндра 7, перемещ поршень вправо. На линии слива жидкости
из нерабочей полости гидроцилиндра 7 установлен дроссель 6 с обратным
клапаном д" регулирования скорости. При полном открытии дросселя
скорость поршня будет наибольшей. При уменьшении открытия дросселя 6
давление перед ним и поршнем гидроцилиидра 7 будет возрастай., и часть
жидкости, подаваемой насосом 2 через переливной клапан 3, начнет
отводиться в бак 8. Скорость поршня при этом уменьшается и становится
равной нулю при полном закрытии дросселя 6.
В некоторых схемах дроссель может устанавливаться до гидродвигателя,
однако при наличии попутной с силой тяжести силы F в случае установки за
гидродвигателем он создает противодавление, предотвращающее ускорение
выходного звена (падение груза). В правой позиции распределителя 4
напорная пиния Н соединяется с отводом Б и правой полостью гидроцилиндра
7 через обратный клапан 6. В средней позиции распределителя 4 напорная
линия Я запирается, а оба отвода А и Б соединяются с баком 8, благодаря
чему гидрозамок 5 запирает полости гидроцилиндра.
В системе, показанной на рис. 38, б, установлен поворотный
гидродвигатель 14 и параллельно ему - дроссель 12. При полном открытии
дросселя частота вращения гидромотора минимальна, так как большая часть
потока жидкости отводится через него в бак, минуя гидродвигатель. По
мере закрытия дросселя 12 частотой вращения гидродвигателя 14 будет
увеличиваться и достигнет наибольшего значения при полном закрытии
дросселя. В средней позиции распределителя 13 линия насосе 9 замкнута на
бак. При перегрузке гидродвигателя 14 давление в напорной линии может
превысить допустимое значение, тогда через предохранительный клапан 10
часть жидкости будет отводиться в бак 8.
Рис. 38. Схемы гидроприводов с циркуляцией
жидкости
Вместо дросселя для регунирования гидропривода может быть использован
дроссельный распределитель. Фильтры 1 и 11 в системах с разомкнутой
циркуляцией обычно устанавливаются перед насосом или после него для
обеспечения полнопоточной фильтрации. В гидросистемах с насосами
мощностью более 6 кВт на сливной линии устанавливают охладитель жидкости
15.
В системе с замкнутым контуром циркуляции жидкости (рис. 38, в)
установлен насос 16 с регулируемой подачей. Гидромотор 23 имеет плавное
или ступенчатое регулирование рабочего объема. При подаче рабочей
жидкости насосом 16 в линию а она.является напорной и защищается от
перегрузки (высокого давления) предохранительным клапаном 22,
перепускающим в этом случае некоторое количество жидкости в сливную
линию б.
При изменении направления подачи насоса 16 меняется направление вращения
гидромотора 23. Линия б становится напорной и защищается от перегрузки
предохранительным клапаном 21. В некоторых случаях устанавливается реле
давления, отключающее или разгружающее насос (см. 27) при аварийном
повышении давления. В сливной линии поддерживается небольшое избыточное
давление, предохраняющее от подсоса воздуха через неплотности и делающее
работу насоса более устойчивой. В случае падения давления в сливной
линии ниже установленного значения насос 17 системы подпитки через
невозвратный клапан 20 заполнит ее до требуемого давления; после чего
через передивной клапан 19 рабочая жидкость от насоса 17 будет
направляться в бак 24. ,
Жидкость, подаваемая насосом 17, подвергается полнопоточной фильтрации в
фильтре 18. При необходимости в систему подпитки включается охладитель.
В замкнутых гидросистемах применяется объемное регулирование путем
изменения рабочего объема насоса или гидромотора в зависимости от
выбранной схемы гидропривода.
Регулирование изменением рабочего объема насоса (рис. 39, о). Схема
включает регулируемый насос и нерегулируемый гидромотор. Частота
вращения вала гидромотора пг плавно изменяется при изменении подачи
насоса. С увеличением рабочего объема насоса при постоянной нагрузке
мощность гидропривода Vr возрастает, а давление нагнетания и крутящий
момент Мг гидромотора с нерегулируемым рабочим объемом остаются
постоянными. При увеличении нагрузки давление в напорной гидролинии
возрастает до значения срабатывания предохранительного клапана.
Автоматический регулятор постоянной мощности. Устанавливается на насосе
(рис. 39, б), при повышении давления снижает подачу насоса и частоту
вращения гидромотора. Датчиком в регуляторе является пружина,
нагруженная усилием рабочего давления и воздействующая и а орган
управлений подачей. Пружина обеспечивав^ гиперболическую зависимость
между крутящим моментом Mt и частотой вращения гидромотора.
Регулирование изменением рабочего объема гидромотора (рис. 39, в)
осуществляется в системах, включающих нерегулируемый насос и
регулируемый гидромотор. Поскольку подача насоса не изменяется при
постоянной нагрузке, мощность iVr тоже будет оставаться постоянной. При
уменьшении рабочего объема гидромотора частота вращения его вала будет
увеличиваться, а крутящий момент Мг уменьшаться по гиперболической
зависимости.
Регулирование изменением рабочих объемов насоса и гидромотора (рис. 39,
г) увеличивает диапазон регулирования гидропривода. Схема включает
регулируемый насос и регулируемый (плавно или ступенчато) гидромотор.
При пуске гидропривода насос имеет нулевой рабочий объем, а гидромотор -
максныальный. Постепенное увеличение частоты впащения вала гидромотора
производится в следующем порядке: увеличивают рабочий объем насоса до
максимального, частота вращения и мощность Nr при этом возрастают
до номинального значения, крутящий момент Мг остается постоянным;
уменьшают рабочий объем гидромотора, частота вращения вала гидромотора
при этом возрастает, а крутящий момент Мг уменьшается по гиперболической
зависимости.
Гидросистемы с разомкнутой циркуляцией просты и надежны, легко
заполняются жидкостью до полного удаления воздуха, но их продолжительная
работа связана со значительными выделениями теплоты, поэтому они
применяются в гидроприводах с кратковременными режимами работы или в
установках малой мощности (до 25 кВт).
Гидросистемы с замкнутой циркуляцией не имеют цистерн, при длительном
бездействии они остаются заполненными жидкостью, что сокращает время
подготовки к действию и снижает вероятность окисления рабочей жидкости.
В этих системах легко осуществляется обратная связь между рабочим
давлением и подачей насоса, что создает условия для поддержания мощности
привода постоянной.
В следящем гидроприводе линейный или угловой управляющий сигнал
усиливается и перемещает объект управления в этом же направлении на
пропорциональную величину. Примером следящего гидропривода является
четырехходовой следящий золотниковый распределитель, предназначенный для
управления аксиально-поршневым насосом с наклонным диском, описанным в
9.
Рис. 39. Схемы объемного регулирования
Рис. 40. Следящий золотниковый распределитель
Распределитель, установленный на корпусе насоса (рис. 40), состоит из
корпуса 4, следящей втулки 5 и золотника 6, расположенных концентрично.
Верхняя кольцевая канавка на поверхности втулки 5 предназначена для
подвода масла от вспомогательного насоса через штуцер ж. Средняя канавка
через штуцер а сообщается с левой парой управляющих гидроцилиндров,
воздействующих на штоки 1 наклонного диска 2; нижняя канавка через
штуцер к сообщается с правой парой гидроцилиндров, воздействующих на
штоки 9. Золотник 6 имеет диаметральное отверстие г, сообщающееся с
осевым отверстием в для слива масла в картер насоса. Уступы
8 в верхней части золотника сообщаются с выточками, образующими с
внутренней поверхностью втулки 5 вертикальные каналы.
При нулевой или установившейся подаче насоса взаимное расположение
втулки 5 и золотника 6 соответствует совмещению отверстий д и г. Масяо,
поступающее от насоса в верхнюю кольцевую канавку через сверления д, г и
в, сливается в картер насоса.
При повороте рычага 7 с золотником 6 на некоторый угол против часовой
стрелки (это положение показано на рис. 40) масло через уступ 8,
вертикальный канал золотника 6, сверление е нижней канавки втулки и
штуцер к поступит к правой паре гидроцилиндров управления, штоки
9 которых будут поворачивать вокруг вертикальной оси наклонный диск 2.
Масло, вытесняемое штоками I и поршнями из левой пары гидроцилиндров,
через штуцер о, отверстия бв, г будет сливаться в картер насоса. Вместе
с наклонным диском 2 поворачивается его верхняя цапфа 3, выступ которой
входит в зацепление со следящей втулкой 5. Поворот втулки происходит
относительно золотника 6 до совмещения отверстий д и г, после чего
подводимое через штуцер ж масло поступит на слив. При этом положении
следящей втулки 5 и золотника 6 штуцеры 4 и к заперты, благодаря чему
будет зафиксировано положение наклонного диска 2 при заданной подаче
насоса.
В качестве рабочих жидкостей в судовом гидроприводе применяются
минеральные масла. Выбор масла для конкретной гидросистемы зависит от ее
конструктивных особенностей, условий эксплуатации й диапазона
эксплуатационных температур. Фирмы, производящие гидрооборудование, в
большинстве случаев рекомендуют, чтобы при оптимальных эксплуатационных
температурах 45-55 °С вязкость масла находилась в пределах 13-50 мм2/с.
При низкой вязкости рабочее жидкости происходит увеличение утечек, при
высокой - возрастание потерь на трение, увеличение времени на
срабатывание гидроарматуры. Указанным требованиям отвечают масла:
индустриальное, турбинное, веретенное, зарубежные гидравлические масла -
турбинное* марки М, промышленные.
Для повышения качеств к маслам добавляются присадки, улучшающие
смазывающие свойства, химическую устойчивость, антикоррозионные
свойства, способность к деэмудьгации, а также понижаютщие температуру
застывания.
От чистоты рабочей жидкости зависит надежность работы гидропривода. В
трубопроводах гидросистем могут оказаться металлические стружки,
окалина, продукты изнашивания и пыль из воздуха, которые должны
улавливаться фильтрами. Тонкость фильтрации зависит от применяемого
оборудования: для дистанционно управляемых золотниковых распределителей
она должна быть 10-15 мкм, а для некоторых типов насосов - до 160 мкм.
На всасывающей линии устанавливаются фильтры грубой очистки, на
нагнетательной и при необходимости на сливной - фильтры тонкой очистки.
Магнитные элементы устанавливаются в корпусах фильтров или баках. Их
необходимо периодически чистить щеткой или промывать в растворителе.
В разомкнутых гидросистемах осуществляется полнопоточная фильтрация, в
замкнутых - профильтрованное масло, поступающее на замещение, должно
составлять подачу насоса в течение не менее 20 мин.
В процессе циркуляции в гидросистеме рабочая жидкость подвергается
дросселированию в клапанах и золотниковых распределителях. При этом она
нагревается и вязкость ее становится ниже оптимальной. Повышенная
температура способствует окислению масла..
В большинстве гидросистем охлаждение рабочей жидкости осуществляется
естественным путем в трубопроводах и баках. При невозможности отвода
теплоты таким путем устанавливаются воздушные или водяные охладители.
В гидросистемах, работающих при низких температурах окружающей среды,
могут устанавливаться подогреватели, так как во время пуска
радиально-поршневых и аксиально-поршневых насосов при вязкости масла,
превышающей 770-800 мм2/с, может произойти выход их из строя. Подогрев
масла следует осуществлять при его циркуляции в режиме холостого хода.