Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
6
Лекция 16.
РАЗДЕЛ III. Объемный гидропривод.
1. Общие положения.
Объемным гидроприводом называется совокупность:
- объемных гидромашин,
- гидроаппаратуры,
- гидролиний ( трубопроводов ),
- вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.
К числу гидромашин относятся - насосы и гидромоторы, которых может быть несколько.
Гидроаппаратура - это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений. К гидроаппаратуре относятся - дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители
(распределительная и регулирующая аппаратура).
Вспомогательные устройства - это фильтры, теплообменники (нагреватели, охладители, гидробаки, гидроаккумуляторы).
Все перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.
Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля.
Достоинства:
- бесступенчатое регулирование,
- малая удельная масса,
- надежность предохранения от перегрузок,
- малая инерционность,
- свобода компоновки.
Недостатки:
- КПД ниже, чем у механических передач,
- влияние условий эксплуатации (температуры),
- чувствительность к загрязнению,
- требования высокой технологической культуры.
Классификация гидроприводов.
Каждый объемный гидропривод содержит источник энергии, то есть источник получения жидкости под давлением.
По виду источника энергии гидроприводы разделяются на три типа:
1. Насосный гидропривод - рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого гидропривода:
- гидропривод с замкнутой циркуляцией,
- гидропривод с разомкнутой циркуляцией,
2. Аккумуляторный гидропривод - рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного аккумулятора,
3. Магистральный гидропривод - рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали. Централизованная система питания.
По характеру движения выходного звена:
1. Поступательного движения - с возвратно-поступательным движением выходного звена - гидроцилиндры.
2. Поворотного движения - с возвратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 3600.
3. Вращательного движения - с вращательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов.
По способу регулирования скорости выходного звена:
1. Гидропривод дроссельного регулирования - регулирование дросселированием потока жидкости и отводом части потока через дроссель или клапан, минуя гидродвигатель.
2. Объемное регулирование - изменение скорости за счет изменения рабочего объема насоса или гидромотора или того и другого.
3. Объемно-дроссельное регулирование - сочетание объемного и дроссельного регулирования.
По виду управления:
1. Ручное управление.
2. Автоматическое управление
- стабилизирующий гидропривод,
- следящий гидропривод.
Под регулированием подразумеваем изменение скорости выходного звена.
Дроссель - это гидравлическое сопротивление. При дроссельном регулировании используется переменное гидравлическое сопротивление.
2.1. Характеристики гидропривода дроссельного регулирования с последовательным соединением дросселя.
1 - гидродвигатель возвратно-поступательного движения,
2 - двухпозиционный распределитель,
3 - регулируемый дроссель,
4 - переливной клапан ( выполнен в схеме с функцией предохранительного клапана ),
5 - нерегулируемый насос, работающий на самовсасывании,
6 - гидробак.
Рассмотрим характеристики привода.
Подача насоса
Соотношение между и зависит от сопротивления дросселя, которое является переменным.
(1)
- скорость выходного звена гидродвигателя,
- площадь поршня,
-коэффициент расхода ,
- давление, создаваемое насосом (настройкой клапана).
Давление в рабочей камере двигателя определяется:
.................(2)
Максимальный расход в двигателе определяется (холостой ход и полностью открытый клапан):
- максимально открытый дроссель,
.....(3)
Делим выражение (1) на (3) и получаем:
Из этой универсальной характеристики могут быть построены регулировочная и механическая характеристики.
1. Регулировочная характеристика привода.
(регулирующего параметра при постоянных остальных)
- регулировочная характеристика – прямая линия.
2. Механическая характеристика.
Механическая характеристика нелинейная, привод обладает переменной жесткостью.
2.2. КПД процесса управления гидроприводом с дроссельным регулированием.
Полный КПД гидропривода определяется:
Будем анализировать только КПД процесса управления, предполагая, что КПД насоса и гидродвигателя равны 1.
Справедливы следующие соотношения:
(1)
(2)
(3)
КПД процесса управления:
(4)
Значение определяем из зависимости:
Так как:
Следовательно:
Полагая, что коэффициент расхода не зависит от степени его открытия, определим относительную скорость поршня.
Отсюда получаем:
(4а)
Теперь на основании (4) можно получить КПД процесса управления в двух вариантах:
(5а) и (5б)
Из формул следует, что максимальный КПД процесса управления получается при , то есть при полном открытии дросселя:
Оптимальные значения и находятся исследованием на максимум.
Дифференцируем (5б) при по и приравниваем производную нулю:
Отсюда оптимальная скорость:
а максимальный КПД:
Из формулы (4а) следует, что относительная нагрузка при этом:
Таким образом, даже при , с последовательным включением дросселя не может быть больше 0,385. Это значение, как следует из предыдущего:
Столь низкое значение КПД процесса управления объясняется тем, что:
- только 58% подачи насоса направляется в двигатель
- лишь 2/3 давления насоса используется в двигателе, остальное теряется в дросселе.
То есть потери мощности происходят одновременно и в дросселе и в клапане.
По зависимостям (5а) и (5б) можно построить графики:
3. Гидропривод объемно-дроссельного регулирования.
Увеличить КПД привода с последовательным соединением дросселя можно путем перехода к приводу объемно-дроссельного регулирования, в котором вместо нерегулируемого насоса используется регулируемый по давлению насос, тем самым исключаются потери энергии в переливном клапане.
В данной схеме клапан 4 является предохранительным клапаном.
КПД процесса управления этого привода определяется: