1.3. Вибір гідравлічних приводів динамічного та об’ємного типу
Гідравлічні приводи ділять на дві групи:
об’ємні (насосна установка, виконавчий об’ємний гідродвигун і система керування);
динамічні (двигун, що з’єднаний з гідротрансформатором або, рідше, з гідромуфтою).
Для визначення типу гідравлічного привода об'ємного або динамічного в роботі [149] було запропоновано чотири визначальні чинники. Перший – його номінальна потужність. Для потужності до 10 МВт гідропривод об'ємного типу за значенням ККД переважає над гідроприводом динамічного типу з аналогічними технічними характеристиками. В діапазоні потужності понад 10 МВт більш ефективними є гідроприводи динамічного типу. Другий чинник – характер енергії, яка передається. Якщо вхідна ланка в гідропривод – енергоносій з високою характерною швидкістю (наприклад вал з кутовою швидкістю більше 10 000 об/хв), то застосування гідромашин динамічного типу дозволить створити більш ефективний гідравлічний привод. Третім визначальним чинником є вимоги до швидкодії. У гідроприводах динамічного типу тривалості перехідних процесів на порядок більші, ніж у гідроприводах об'ємного типу тієї ж потужності. Окрім того, зі зростанням величини потужності, що передається, збільшується час перехідних процесів у гідроприводі. Так, наприклад, у хімічних насосах з регульованим приводним механізмом, що випускаються в даний час, можна змінити подачу від максимальної до нульової не менше, ніж за 1 – 10 сек. З метою поліпшення динамічних характеристик насоса і підвищення його питомої енергоємності доцільно використовувати спеціальний гідравлічний регулювальний механізм. Четвертий чинник, який визначає тип привода, – умови експлуатації і чистота робочої рідини [149].
Особливість об’ємного привода – відсутність жорсткого зв'язку між гідродвигуном і насосом – механічна енергія передається робочою рідиною. Тому як привод насоса гідросистеми можна використовувати дешеві електродвигуни загального призначення, оскільки немає небезпеки перевантаження насосної станції.
На рис. 1.2 наведена класифікація об’ємних гідроприводів за основними класифікаційними ознаками [102].
Найбільш важливою ознакою об’ємного привода є спосіб керування. Він визначає регулювання швидкості, втрати енергії та інші характеристики [45, 102].
Рис. 1.2. Класифікація об’ємних приводів [102]
Дросельне регулювання здійснюється регулювальним гідроапаратом і використовується при невеликих потужностях привода (менше 10 кВт), значна частина потужності втрачається на нагрів рідини (ККД 0,3...0,4) [45, 87]. Крім того, дросельне регулювання характеризується і високим енергоспоживанням.
Машинне керування рухом вихідної ланки (ККД 0,75...0,8) здійснюється регульованим насосом, регульованим гідромотором або одночасно двома регульованими гідромашинами. Термін “машинне керування” введений ГОСТ 17752-81 [35, 102] на заміну терміна “об’ємне регулювання”, рекомендованого ГОСТ 17752-72. Машинне керування забезпечується: зміною робочого об'єму насоса, використанням декількох паралельно з’єднаних насосів, зміною числа обертів приводного двигуна, об'ємним регулюванням гідромотора [102]. Керування приводним двигуном полягає в регулюванні швидкості руху вихідної ланки шляхом зміни його частоти обертання.
Типове використання об’ємного гідропривода в НГПА можна представити у вигляді схеми (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Типове використання об’ємного гідропривода в НГПА
В залежності від задачі керування об’ємні приводи поділяють на стабілізуючий, програмний та слідкуючий. В стабілізуючому швидкість руху вихідної ланки підтримується сталою, в програмному – змінюється за заданою програмою. В слідкуючому приводі регульований параметр вихідної ланки змінюється за певним законом в залежності від зовнішнього впливу, який заздалегідь невідомий.
Режим роботи об’ємного привода задається органом управління. Ручне керування здійснює людина-оператор, автоматичне – гідророзподільний пристрій [102].