2.2.1 Дроссель на входе гидроцилиндра

Принципиальная схема гидропривода с дросселем на входе гидроцилиндра представлена на рис. 2.1.

Рисунок 2.1 – Дроссель на входе гидроцилиндра

Установка дросселя на входе гидроцилиндра допускает регулирование скорости гидродвигателя возвратно-поступательного действия (гидроцилиндра) только в том случае, если направление действия нагрузки не совпадает с направлением движения ведомого звена (штока цилиндра).

Если нагрузка направлена в ту же сторону, что и движение штока, то при уменьшении подачи через дроссель поршень может под действием нагрузки перемещаться быстрее, чем будет заполняться рабочей жидкостью полость цилиндра. Произойдет разрыв потока в гидролинии за движущимся поршнем, т.е. выходное звено привода перестает перемещаться по заданному закону. Если внешней силой является вес опускаемого груза, который может упасть, то такую схему включения применять нельзя.

Регулировочная и нагрузочная характеристики привода – это зависимости V_n=f(S_gp) и V_n=f(F).

Для вывода уравнения характеристик приравниваем расход дросселя Q_gp (1.1) расходу гидроцилиндра Q_Γ: Q_gp=Q_Γ .

Математически уравнение расходов можно представить как

 ^{, (2.1)}

где P₁=P_K, P₂=F/(S_n·η_mech^cyl).

Из уравнения (2.1) находим зависимость скорости поршня V_n от площади открытия дросселя S_gp и от нагрузки F на штоке поршня:

 ^{, (2.2)}

где μ_gp – безразмерный коэффициент расхода дросселя;

S_gp = (πd_gp²/4) – площадь открытия дросселя, м²;

d_gp – диаметр дросселя, м;

S_n – площадь поршня, м²;

ΔP_gp = P₁ – P₂ – перепад давления на дросселе, Па;

P₁=P_K – давление до дросселя (на входе дросселя), Па;

P₂=F/(S_n·η_mech^cyl) – давление после дросселя (на выходе дросселя), Па;

ρ – плотность рабочей жидкости (масла), кг/м³;

η_mech^cyl – механический КПД гидроцилиндра.

Уравнение (2.2) определяет вид характеристик гидропривода с дросселем на входе гидроцилиндра.

а) б)

а – регулировочные; б – нагрузочные

Рисунок 2.2 – Характеристики гидропривода с дросселем на входе гидроцилиндра

Если полагать, что внешняя нагрузка F постоянна, т.е. F=const, а площадь открытия дросселя переменна, т.е. S_gp=var, то из (2.2) находим вид регулировочных характеристик – это веер прямых линий, исходящих из начала координат (рис. 2.2.а). Если полагать, что площадь открытия дросселя S_gp постоянна, т.е. S_gp=const, а внешняя нагрузка F переменна, т.е. F=var, то из (2.2) находим вид нагрузочных характеристик – это семейство парабол, сходящихся в общей нижней точке на оси абсцисс F^**=P_K·S_n·η_mech^cyl (рис. 2.2.б).

Область применения гидропривода с дросселем на входе гидроцилиндра. Так как при изменении нагрузки F колеблется и скорость V_n выходного звена привода, то система может применяться в тех случаях, когда нагрузка примерно постоянна по величине F ≈ const и, что обязательно, – постоянна по направлению, т.е. F↑↓V_n.

2.2.2 Дроссель на входе гидродвигателя с неограниченным вращательным движением (гидрораспределитель в рабочей позиции II)

Как и в предыдущем случае 2.2.1, регулировка частоты вращения гидромотора возможна только в случае, если момент сопротивления на роторе гидромотора направлен в сторону, противоположную направлению вращения его ротора (рис. 2.3), т.е. n_ΓM↑↓M_C.

Рисунок 2.3 – Дроссель на входе гидродвигателя

Для получения зависимостей частоты вращения ротора гидромотора n_ΓM от площади открытия дросселя S_gp и от величины момента сопротивления M_C приравниваем расход дросселя расходу гидромотора: Q_gp=Q_ΓM .

Выражаем расход дросселя Q_gp через его параметры и расход гидромотора Q_ΓM – через параметры гидромотора:

 ^{, (2.3)}

где V_ΓΜ^vol – рабочий объем гидромотора, м³/об;

n_ΓM – частота вращения ротора гидромотора, которую регулируют изменением площади открытия дросселя (S_gp), об/с;

P₁ – давление на входе дросселя, Па (если не учитывать потери давления, то давление P₁ примерно равно давлению настройки предохранительного клапана P_K: P₁ ≈ P_K);

P₂ – давление на выходе дросселя, Па (если не учитывать потери давления, то давление P₂ зависит от нагрузки: P₂=2·π·M_C/(V_ΓΜ^vol·η_mech^ΓΜ));

η_mech^ΓΜ – механический КПД гидромотора.

Подставив значения P₁ и P₂ в уравнение (2.3), решаем (2.3) относительно частоты вращения ротора гидромотора n_ΓM (рис. 2.4):

 ^{, (2.4)}

а) б)

а – регулировочные; б – нагрузочные

Рисунок 2.4 – Характеристики гидропривода с дросселем на входе гидродвигателя

Анализируя полученную формулу ^(2.4), на рис. 2.4 строим графики зависимости n_ΓM =f(S_gp) и n_ΓM =f(M_C).

Уравнение (2.4) определяет вид характеристик гидропривода с дросселем на входе гидромотора.

Если полагать, что внешний момент M_C постоянен, т.е. M_C=const, а площадь открытия дросселя переменна, т.е. S_gp=var, то из (2.4) находим вид регулировочных характеристик – это веер прямых линий, исходящих из начала координат (рис. 2.4.а).

Если полагать, что площадь открытия дросселя S_gp постоянна, т.е. S_gp=const, а внешний момент M_C переменный, т.е. M_C=var, то из (2.4) находим вид нагрузочных характеристик – это семейство парабол на рис. 2.4.б, сходящихся в общей нижней точке на оси абсцисс M_C^**=(P_K·V_ΓΜ^vol·η_mech^ΓΜ)/2·π .