15.2. Гидроприводы с дроссельным регулированием

Дроссельный способ регулирования скорости движения выходного звена применяется в гидроприводах с нерегулируемыми гидромашинами. При этом изменение скорости выходного звена возможно за счет изменения расхода жидкости Q_т, поступающей в гидродвигатель. Поэтому в таких гидроприводах при подаче насоса Q_н часть жидкости отводится в бак, минуя гидродвигатель. Основным управляющим элементом таких приводов является регулируемый гидродроссель. В зависимости от места установки регулируемого гидродросселя по отношению к гидродвигателю различают гидроприводы с параллельным и последовательным включением гидродросселя.

15.2.1. Гидропривод с дроссельным регулированием скорости при параллельном включении гидродросселя

На рис. 15.1, а приведена принципиальная схема гидропривода, в котором регулирование скорости движения выходного звена (штока гидроцилиндра 4) обеспечивается за счет изменения площади проходного сечения S_др, регулируемого дросселя 5, включенного параллельно. Кроме отмеченных элементов, схема включает насос 1, клапан 2, гидрораспределитель 3 и бак 6.

При расходе жидкости через гидродроссель 5 Q_др расход жидкости, поступающей в гидроцилиндр 4, рассчитывается по формуле

где Q_н – подача насоса.

Расход Q_др при коэффициенте расхода μ определяется из формулы (6.7):

Так как перепад давления на дросселе Δр_др равен перепаду давления на гидроцилиндре Δр_г, найдем его из формулы (12.10) при известной нагрузке на штоке F и площади поршня S_П:

Следовательно, скорость движения поршня (штока) гидроцилиндра

Из полученной формулы видно, что скорость движения выходного звена в таком гидроприводе будет меняться при изменении площади проходного сечения регулируемого гидродросселя S_др.

Регулировочная характеристика, представляющая собой графическую зависимость регулируемой величины V от параметра регулирования S_др‚т.е. V=f(S_др), приведена на рис. 15.1, б [построена по формуле (15.3)1. На графике видно, что вторым фактором, оказывающим существенное влияние на скорость поршня гидроцилиндра, является нагрузка F.

Графическая зависимость скорости от нагрузки V=f(F), которая получила название механическая, или нагрузочная, характеристика гидропривода, приведена на рис. 15.1, в. Она построена в соответствии с формулой (15.3) для двух значений S_др в диапазоне изменения нагрузки от нуля до максимальной F_т.

В рассматриваемом гидроприводе давление р_н, на выходе насоса 1 зависит от нагрузки F и не является постоянным, поэтому такую систему регулирования называют системой с переменным давлением питания. Клапан 2, установленный в гидросистеме, является предохранительным. Гидрораспределитель 3 служит для изменения направления движения штока гидроцилиндра 4.

Одним из недостатков таких гидроприводов является то, что в них скорость регулируется только в том случае, если нагрузка создает сопротивление движению выходного звена. При помогающей нагрузке может произойти отрыв поршня от рабочей жидкости в гидроцилиндре.

15.2.2. Гидропривод с дроссельным регулированием скорости при последовательном включении гидродросселя

На рис. 15.2, а представлена принципиальная схема гидропривода с дроссельным регулированием скорости при последовательном включении гидродросселя 5 (на входе в гидроцилиндр 4). Кроме отмеченных элементов, схема включает насос 1, клапан 2, гидрораспределитель 3 и бак 6.

Так как гидродроссель 5 и гидроцилиндр 4 включены последовательно, то расход Q_т жидкости, поступающей в гидроцилиндр 4, равен расходу жидкости, проходящей через регулируемый гидродроссель 5:

где Δр_др – перепад давления на гидродросселе 5. С учетом принятых допущений

В данном гидроприводе давление на выходе насоса р_н поддерживается постоянным при помощи переливного клапана 2. Тогда скорость поршня

Анализ полученной формулы показывает, что скорость движения поршня гидроцилиндра 4, как и в гидроприводе с параллельным включением гидродросселя, является функцией двух переменных: площади проходного сечения регулируемого гидродросселя S_др и преодолеваемой нагрузки на штоке гидроцилиндра F.

На рис. 15.2, б и в приведены регулировочная и нагрузочная характеристики, построенные в соответствии с формулой (15.5).

Следует отметить, что гидропривод с гидродросселем 5 на входе в гидроцилиндр 4 (см. рис. 15.2, а), как и гидропривод с параллельным включением гидродросселя, допускает регулирование скорости выходного звена только при нагрузке, направленной против движения. При помогающей нагрузке может произойти отрыв поршня от рабочей жидкости в гидроцилиндре. Поэтому в гидроприводах, работающих в условиях знакопеременной нагрузки, для обеспечения надежного регулирования скорости выходного звена рекомендуется установка гидродросселя на выходе из гидродвигателя. В этом случае уравнение (15.4) также справедливо.