Принципові схеми гідроприводів
За циркуляції робочої рідини системи гідравліки підрозділяються на системи з розімкненим циркуляцією (рис. 38, а, б): гидробак-насос-гідродвигун-гидробак і системи з замкнутою циркуляцією (рис. 38, в): насос-гідродвигун-насос. Розглянемо характерні особливості кожної із зазначених систем.
В системі з розімкненим контуром (див. Рис. 38, а) нерегульований насос 2 з постійним напрямком потоку всмоктує рідину з бака 8 через фільтр / і нагнітає її в гідроциліндр 7 через розподільник (4/3) 4 і гідрозамок 5. У лівій позиції розподільника 4 рідина надходить в ліву порожнину гідроциліндра 7, переміщаючи поршень вправо. На лінії зливу рідини з неробочої порожнини гідроциліндра 7 виявлено дросель 6 зі зворотним клапаном для регулювання швидкості. При повному відкритті дроселя швидкість поршня буде найбільшою. При зменшенні відкриття дроселя 6 тиск перед ним і поршнем гідроциліндра 7 буде зростати, і частина рідини, що подається насосом 2 через переливний клапан 3, почне відводитися в бак 8. Швидкість поршня при цьому зменшується і стає рівною нулю при повному закритті дроселя У деяких схемах дросель може встановлюватися до гідродвигуна, однак при наявності попутної з силою тяжіння сили F в разі установки за гідродвигуном він створює протитиск, що запобігає прискорення вихідної ланки (падіння вантажу). У правій позиції розподільника 4 напірна лінія Н з'єднується з відведенням Б і правої порожниною гідроциліндра 7 через зворотний клапан 6. У середній позиції розподільника 4 напірна лінія Я закривається, а обидва відведення А і Б з'єднуються з баком 8, завдяки чому гідрозамок 5 замикає порожнини гідроциліндра .
Мал. 38. Схеми гідроприводів з циркуляцією рідини
В системі, показаної на рис. 38, б, встановлений поворотний гідродвигун 14 і паралельно йому - дросель 12. При повному відкритті дроселя частота обертання гідромотора мінімальна, тому що більша частина потоку рідини відводиться через нього в бак, минаючи гідродвигун. У міру закриття дроселя 12 частота 'обертання гідродвигуна 14 буде збільшуватися і досягне найбільшого значення при повному закритті дроселя. У середній позиції розподільника 13 лінія насоса 9 замкнута на бак. При перевантаженні гидродвигателя 14 тиск у напірної лінії може перевищити допустиме значення, тоді через запобіжний клапан 10 частина рідини буде відводитися в бак
Замість дроселя для регулювання гідроприводу може бути використаний дросельний розподільник. Фільтри 1 та 11 в системах з розімкненим циркуляцією зазвичай встановлюються перед насосом або після нього для забезпечення повнопотоковий фільтрації. У гідросистемах з насосами потужністю понад 6 кВт на зливний лінії встанов-вают охолоджувач рідини 15.
В системі із замкнутим контуром циркуляції рідини (рис. 38, в) встановлено насос 16 з регульованою подачею. Гидромотор 23 має плавне або ступінчасте регулювання робочого об'єму. При подачі робочої рідини насосом 16 в лінію а вона є напірної і захищається від перевантаження (високого тиску) запобіжним клапаном 22, яка спрямовується в цьому випадку деяка кількість рідини в зливну лінію б.
При зміні напрямку подачі насоса 16 змінюється напрямок обертання гідромотора 23. Лінія б стає напірної і захищається від перевантаження запобіжним клапаном 21. У деяких випадках встановлюється реле тиску, що відключає або розвантажувати насос (див. § 27) при аварійному підвищенні тиску. У зливний лінії підтримується невеликий надлишковий тиск, що охороняє від підсосу повітря через нещільності і робить роботу насоса більш стійкою. У разі падіння тиску в зливний лінії нижче встановленого значення насос 17 системи підживлення через безповоротний клапан 20 заповнить її до необхідного тиску, 'після чого через переливний клапан 19 робоча рідина від насоса 17 буде направ-ляться в бак 24.
Рідина, що подається насосом 17, піддається повнопотоковий фільтрації у фільтрі 18. При необхідності в систему підживлення включається охолоджувач.
У замкнутих гидросистемах застосовується об'ємне регулювання шляхом зміни робочого об'єму насоса або гідромотора в залежності від обраної схеми гідроприводу.
Регулювання зміною робочого об'єму насоса (рис. 39, а). Схема включає регульований насос і нерегульований гідромотор. Частота обертання валу гідромотора пг плавно змінюється при зраді-ванні подачі насоса. Зі збільшенням робочого об'єму насоса при посто-начення навантаженні потужність гідроприводу Nr зростає, а тиск нагнітання і крутний момент Мг гідромотора з робочим обсягом залишаються постійними. При збільшенні навантаження тиск в напірній гідролінії зростає до значення спрацьовування запобіжного клапана.
Автоматичний регулятор постійної потужності. Встановлюється на насосі (рис. 39, б), при підвищенні тиску знижує подачу насоса і частоту обертання гідромотора. Датчиком в регуляторі є пружина, навантажена зусиллям робочого тиску і впливає на орган управління подачею. Пружина забезпечує гіперболічного залежність між крутним моментом Мг і частотою обертання гідроми-тора.
Регулювання зміною ра-бочего обсягу гідромотора (рис. 39, в) здійснюється в системах, що включають нерегулі-руемой насос і регульований гідромотор. Оскільки подача насоса не змінюється при постійному навантаженні, потужність NT теж буде залишатися незмінною. При зменшенні робочого об'єму гідромотора частота обертання його вала буде збільшуватися, а крутний момент Мг умень-тися по гіперболічної зави-ності.
Регулювання зміною робочих обсягів насоса і гідромотора (рис. 39, г) збільшує діапазон регулювання гідроприводу. Схема включає регульований насос і регульований (плавно або ступенча-то) гідромотор. При пуску гідроприводу насос має нульовий робочий об'єм, а гідромотор - максимальний. Поступове збільшення часто-ти впащенія вала гідромотора проводиться в наступному порядку: збільшують робочий об'єм насоса до максимального, частота об-ня пг і потужність Nr при цьому зростають до номінального значення, крутний момент МГ залишається постійним; зменшують робочий об'єм гідромотора, частота обертання валу гідромотора при цьому зростає, а крутний момент Мг зменшується по гіперболічної залежності.
Гідросистеми з розімкненим циркуляцією прості і надійні, легко заповнюються рідиною до повного видалення повітря, але їх тривала робота пов'язана зі значними виділеннями теплоти, тому вони застосовуються в гідроприводах з кратковремен-ними режимами роботи або в установках малої потужності (до 25 кВт).
Гідросистеми із замкнутою циркуляцією не мають цистерн, якщо бездіяльності вони залишаються заповненими рідиною, що скорочує час підготовки до дії і знижує ймовірність окислення робочої рідини. У цих системах легко здійснюється зворотний зв'язок між робочим тиском і подачею насоса, що створює умови для підтримки потужності приводу постійної.
У стежить гідроприводі лінійний або кутовий керуючий сигнал посилюється і переміщує об'єкт управління в цьому ж на-правлінні на пропорційну величину. Прикладом следящегогідропрівода є чотирьохходовий стежить золотниковий розподільник, призначений для управління аксіально-поршні-вим насосом з похилим диском, описаним в § 9.
Розподільник, встановлений на корпусі насоса (рис. 40), сос-тоит з корпусу 4, яка стежить втулки 5 і золотника 6, розташованих концентрично. Верхня кільцева канавка на поверхні втулки 5 призначена для підведення масла від допоміжного насоса через штуцер ж. Середня канавка через штуцер а повідомляється з лівої парою керуючих гідроциліндрів, що впливають на штоки 1 нахил-ного диска 2; нижня канавка через штуцер до повідомляється з правого парою гідроциліндрів, впливаю-щих на штоки 9. Золотник 6 має діаметральне отвір г, повідомляю-щееся з осьовим отвором в для зливу масла в картер насоса.
Уступи 8 у верхній частині золотника повідомляються з виточками, що утворюють з внутрішньою поверхнею втулки 5 вертикальні канали.
При нульовій або встановила-ся подачі насоса взаємне располо-ються втулки 5 і золотника 6 соот-ветствует поєднанню отворів д і р Масло, яке надходить від насоса в верхню кільцеву канавку через свердління д, г і в, зливається в кар-тер насоса.
При повороті важеля 7 з золото-ником 6 на деякий кут проти годинникової стрілки (це положення по-казано на рис. 40) масло через уступ 8, вертикальний канал золотника 6, свердління в нижній канавки втулки і штуцер до надійде до правої парі гідроциліндрів управління , штоки 9 яких будуть повертати навколо вертикальної осі похилий диск 2. Масло, що витісняється штоками 1 і поршнями з лівої пари гідро-циліндрів, через штуцер а, отвори б, в, г буде зливатися в картер насоса. Разом з похилим диском 2 повертається його верхня цапфа 3, виступ якої входить в зачеплення з стежить втулкою 5. Поворот втулки відбувається відносно золотника 6 до суміщення отворів д і г, після чого підводиться через штуцер ж масло надійде на слив. При цьому положенні стежить втулки 5 і золотника 6 штуцери а й до замкнені, завдяки чому буде зафіксовано положення нахил-ного диска 2 при заданій подачі насоса.
В якості робочих рідин в судновому гідроприводі застосо- вуються мінеральні масла. Вибір масла для конкретної гідросистеми залежить від- її конструктивних особливостей, умов експлуатації та діапазону експлуатаційних температур. Фірми, що виробляють гід-рооборудованіе, в більшості випадків рекомендують, щоб при опти-мальних експлуатаційних температурах 45-55 ° С в'язкість масел перебувала в межах 13-50 мм 2 / с. При низькій в'язкості робочої рідини відбувається збільшення витоків, при високій - зростання втрат на тертя, збільшення часу на спрацьовування гідроармату-ри. Зазначеним вимогам відповідають масла: індустріальне, турбінне, веретенне, зарубіжні гідравлічні масла - турбінне, марки М, промислові.
Для підвищення якості до мастил додаються присадки, послабшають шує змащувальні властивості, хімічну стійкість, антикор-розіонние властивості, здатність до деемульгаціі, а також знижую-щие температуру застигання.
Від чистоти робочої рідини залежить надійність роботи гідро-приводу. У трубопроводах гідросистем можуть виявитися металеві стружки, окалина, продукти зношування і пил з повітря, які повинні вловлювати фільтрами. Тонкість фільтрації залежить від застосовуваного обладнання: для дистанційно керованих золото-ників розподільників вона повинна бути 10-15 мкм, а для Незнач-яких типів насосів - до 160 мкм.
На всмоктуючої лінії встановлюються фільтри грубої очистки, на нагнітальної і при необхідності на зливний - фільтри тонкого очищення.
Магнітні елементи встановлюються в корпусах фільтрів або баках. Їх необхідно періодично чистити щіткою або промивати в розчиннику.
У розімкнутих гидросистемах здійснюється повнопотоковий фільтрація, в замкнутих - профільтровану олію, яке надходить на заміщення, має становити подачу насоса протягом не менше 20 хв.
У процесі циркуляції в гідросистемі робоча рідина подвер-гается Дроселювання в клапанах і золотникових розподільниках. При цьому вона нагрівається і в'язкість її стає нижче оптимальної. Підвищена температура сприяє окисленню олії.
У більшості гідросистем охолодження робочої рідини здійс-ствляется природним шляхом в трубопроводах і баках. При неможливе можности відведення теплоти таким шляхом встановлюються повітряні або водяні охолоджувачі.
У гідросистемах, що працюють при низьких температурах навколишнього-щей середовища, можуть встановлюватися підігрівачі, так як під час пуску радіально-поршневих і аксіально-поршневих насосів при в'язкості масла, що перевищує 770- 800 мм 2 / с, може статися вихід їх з ладу. Підігрів масла слід здійснювати при його циркуляції в режимі холостого ходу.