Гідропривід (рис. 5.1) складається з реверсивного регулюються-руемого насоса Н. з'єднаного за замкнутою схемою з нерішучість-гуліруемим гидромотором М. Запобіжні клапани
Мал. 5.1. Принципова схема гідроприводу з регулюючи-мим насосом
КП1 і КП2 обмежують максимальний тиск в соот-ветствующей напірної гідролінії до значення. Підживлюючий насос НП розташований в корпусі основного насоса, їх вали з'єднані між собою зубчастої передачею і при-водяться в рух від одного приводить двигуна. Дав-ешніе підживлення, яке складає зазвичай 0,8-1,1 МПа [10], визначається настроюванням клапана тиску К. працює в режимі переливного клапана. Подача робочої рідини для заповнення витоків у гідромашинах проводиться у всмоктувальну гідролінію через один з лічильників води КО. другий клапан закритий тиском напірної гідролінії. Джерелом подачі робочої рідини служить підживлюючий насос НП. тиск на виході з якого підтримує-ся переливним клапаном К. Надмірний тиск у всмоктувальній гідролінії насоса покращує умови всмоктування, [Забезпечуючи бескавитационной режим роботи насоса і надійне заповнення рідиною його робочих камер. Від підживлювального насоса частина робочої рідини може відводити-ся потоком для харчування гідравлічних пристроїв изме-нения робочого об'єму насоса.
Замкнуте потік робочої рідини дозволяє здійснювала-вити реверс вихідної ланки гідродвигуна за рахунок зраді-ня напряму подачі насоса без використання направ-ляющих розподільників.
Рівняння рівноваги ротора гідромотора має дотримуюся-щий вигляд:
де - теоретичний момент, що розвивається гідромото-ром, який визначається тиском напірної гідролінії; - момент, що витрачаються на подолання зовнішнього навантаження; - момент, що витрачаються на подолання механічних втрат в гідромоторі; - момент, що витрачаються на пре-подолання підпору в зливній гідролінії.
Підставивши в (5.1) вираз для складових момен-тов, отримаємо
звідки зв'язок між тисками в гідроприводі без урахування втрат в гідролінії матиме такий вигляд:
де - перепад тиску, який визначається механічні-кими втратами в гідромоторі; - робочий об'єм гідро-мотора.
З виразу (5.2) видно, що тиск в напірній гідролінії визначається зовнішнім навантаженням на валу гідроми-тора і пропорційно їй. Залежність тиску від питомої-ної зовнішньої навантаження
представлена на рис. 5.2, а.
Найбільший момент від зовнішнього навантаження, який мо-же подолати гідромотор, дорівнює
Теоретична частота обертання валу гідромотора. визначається виразом (3.1).
Мал. 5.2. Статичні характеристики гідроприводу з регулюючи-мим насосом
Уявімо робочий об'єм насоса у вигляді
де параметр регулювання насоса (= 0-1). Підставивши (5.4) в (3.1), отримаємо
Таким чином, теоретично частота обертання валу гідромотора не залежить від навантаження. Отже, структурну побудову гідроприводу з машинним управлінням дає жорстку навантажувальну характеристику (рис. 5.2, б, криві 1). При збільшенні навантаження спрацьовує пре-дохранітельний клапан, пропускаючи частину витрати рідини з напірної гідролінії в зливну. При вся подача насоса направляється в зливну гідролінію.
З урахуванням витоків робочої рідини в насосі і гідро-моторі. які можна вважати пропорційними пе-репаду тиску в зовнішніх гідролінії [2], частота вра-щення вала гідромотора визначається з наступного виразу:
де і - коефіцієнти об'ємних втрат в насосі і гідромоторі.
Вираз (5.6) може бути представлено також у вигляді
Навантажувальна характеристика гідроприводу з урахуванням уте-чек представлена на рис. 5.2, б, криві 2.
З виразу (5.6) випливає, що гідропривід з машин-ним управлінням має зону нечутливості при изме-нении положення регулюючого органу насоса. Визначимо нечутливість гідроприводу. поклавши в (5.6):
Найбільший вплив на нечутливість приводу ока-викликають витоку робочої рідини в гідромашинах. Поет-му при збільшенні зовнішнього навантаження на валу гідромотора нечутливість збільшується.
Потужність, що розвивається гидромотором. відрізняється від споживаної насосом від приводить двигуна, на ве-личину, яка витрачається на привід насоса підживлення
де - подача підживлювального насоса.
З урахуванням втрат потужності в гідромашинах вираз (5.9) набуває вигляду
Криві потужності показані на рис. 5.2, в. Криві 1 з-зауважують приводу без урахування втрат в гідромашинах, кри-ші 2 - з урахуванням втрат.
ККД приводу з машинним управлінням, який визначається самим принципом регулювання швидкості, дорівнює одиниці. Якщо привід виконаний із замкнутим потоком робочої жид-кістки, і, отже, до його складу входить насос підживлення, то
Підставивши в (5.11) вираз (5.9), отримаємо
Залежність ККД від навантаження показана на рис. 5.2, г (крива 1). З огляду на, що потужність, споживана подпиточной насосом, як правило, не перевищує 5% [10] від максимальної потужності, що передається гідроприводом, ККД приво-ду в великому діапазоні зміни навантаження досить високий. З урахуванням втрат потужності в гідромашинах зраді-ня ККД приводу відповідає кривої 2.
Розглянемо регулювальні характеристики гідроприводу з регульованим насосом, які представляють собою залежність вихідних параметрів гідроприводу від параметра регулювання. Для отримання якісних зависи-мостей пренебрежем втратами потужності в приводі.
Залежність частоти обертання валу гідромотора від параметра регулювання визначається виразом (5.5). Момент, що розвивається гидромотором
є постійна величина. Потужність, що розвивається гідроми-тором, дорівнює
На рис. 5.3 представлені графічні залежності рас-смотренних характеристик. З них видно, що гідропривід
Мал. 5.3. Регулювальні характеристики гідроприводу з регу-ліруемим насосом
з регульованим насосом розвиває постійний при заданий-ний навантаженні момент, незалежний від частоти обертання ва-ла гідромотора, а розвивається їм потужність пропорциональ-на частоті обертання.
Діапазон регулювання швидкості в розглянутому гідроприводі, що виражається відношенням максимальної годину-тоти обертання валу гідромотора до мінімальної,
теоретично дорівнює нескінченності, так як при.
Насправді гидромотор стійко працює лише починаючи з частоти обертання валу. Це пов'язано з на-наявністю витоків і перетоків рідини в гідромоторі і «па-дає» характеристикою механічного тертя (рис. 5.4).
Так, якщо при регулюванні необхідно зменшувати частоту обертання валу, то при деякому можна досягти (крива 1), але при встановленні "<' увеличивается давление, необходимое для преодоления механических потерь в
Мал. 5.4. Характеристика механічного-ських втрат в гідромоторі
гідромоторі. При цьому збільшуються і витоку жид-кістки, в результаті чого частота обертання валу знижується, що призводить до ще більшого збільшення і так далі поки вал гідромотора не зупиниться. Таким чином, . Для серійно випускаються аксіально-поршневих гідромоторів типу Г15-2 [13] = 52,5-90. Пластинчасті гідромотори мають більш низький діапазон регулювання.
Діапазон регулювання може бути збільшений за рахунок зниження механічних втрат при швидкостях обертання валу гідромотора близьких до нуля. Наприклад, в ролико-лопатевих гідромоторах [8] за рахунок гідростатичної розвантаження робочих органів залежність втрат від частоти обертання не має ділянки з яка подає характеристикою (крива 1 рис. 5.4), завдяки чому ці гідромотори можуть стійкості-під працювати з = 0,5 1 об / хв.
Гідроприводи з регульованим насосом знайшли наиболь-шиї застосування в класі приводів з машинним управ-ням. Вони застосовуються там, де силові можливості гід-ропрівода не повинні залежати від швидкості руху ви-хідних ланок. Наприклад, вони застосовуються в гідропріво-дах верстатів, колісно-гусеничних машин, поворотних спо-жений і т. П.