Гидравлика и гидропривод

Рис. 13.6. Графический способ определения рабочих режимов гидромотора и асинхронного двигателя

Рабочий режим гидромотора определяется точкой пересече­ ния характеристик Мд= /(я) и MM=f(n) (см. рис. 13.6, точка с) при £/„= 1. Для определения рабочего режима электродвигателя (точка е) достаточно воспользоваться координатами точки с и уравнением (13.18).

При регулировании подачи насоса (£/„=vаг) момент на валу гидромотора почти не изменяется (см. рис. 13.5,6), поэтому также почти неизменным останется общий вид характеристики MA= f(n). При изменении частоты вращения за счет уменьшения параметра £/„ происходит параллельное перемещение этой ха­ рактеристики влево (см. рис. 13.6, искусственные характеристи­ ки при £/„= 0,7 и £/н = 0,4). В действительности с уменьшением подачи насоса значения моментов несколько уменьшаются вследствие увеличения значений AM. Однако, Мдтах при этом имеет достаточно большое значение. Этим пользуются на прак­ тике для увеличения пускового момента гидромотора при вклю­ чении его под нагрузкой.

При изменении рабочего объема гидромотора момент на его

£/д=0,7. Дальнейшее уменьшение рабочего объема гидромото­ ра может привести к еще большему снижению значения Мл,

причем настолько, что работа привода с такой нагрузкой станет невозможной (например, при (/д=0,4).

При дроссельном регулировании силовая характеристика выходного звена гидродвигателя является одновременно при­ веденной характеристикой электродвигателя (см. рис. 13.1,6, 13.2,6 и 13.3,6). Рабочий режим гидродвигателя определяется точкой пересечения характеристик приведенной и нагрузочной (Рд, Од), рабочий режим электродвигателя приближенно можно рассчитать следующим образом.

_ Подставляя численные значения Рд и од в уравнения (11.48)

значения КПД гидродвигателя примем номинальными. Наконец, по параметрам рабочего режима насоса определим его входную мощность, а следовательно, и мощность на валу электродвига­ теля: PHQH/T\b.

При последовательном расположении дросселя и гидродвига­ теля мощность насоса, а следовательно, и электродвигателя, постоянна при изменении нагрузки на выходном звене гидродви­ гателя (при AQ>0), поэтому электродвигатель работает с по­ стоянными моментом и скоростью на валу, зависящими от давления, на которое настроен переливной клапан. При распо­ ложении дросселя параллельно гидродвигателю мощность насоса, а следовательно, и электродвигателя изменяется при изменении нагрузки на выходном звене гидродвигателя, поэтотому происходит также некоторое изменение частоты вращения вала электродвигателя и подачи насоса. Таким образом, при изменении нагрузки характеристику, приведенную к выходному звену гидродвигателя, можно считать постоянной только приб­ лиженно.

13.6. Основы проектирования гидропривода

Проектирование —это этап создания изделия. При проектирова­ нии разрабатывают принципиальные схемы, технические харак­ теристики, рассчитывают основные рабочие и конструктивные параметры отдельных элементов, составляют рабочую докумен­

тацию.

Проектирование начинается с технико-экономического обос­ нования и разработки технического задания (ТЗ). ТЗ на разра­ ботку гидравлического привода составляют на основе техни­

ческих характеристик проектируемого изделия, нормативных документов отрасли и предприятия и научно-технического опы­ та. ТЗ на проектирование гидропривода должно содержать полные характеристики нагрузки, режим работы, условия эксплуатации, требования охраны труда и окружающей среды. Там же должны быть указаны число, тип и характер движения исполнительных механизмов для привода их гидродвигателями, взаиморасположение и взаимозависимость этих механизмов, а также необходимость их регулирования или фиксации в про­ странстве. В некоторых случаях необходимо составить цикло­ грамму (или гистограмму) нагрузок Ря на гидроцилиндре или моментов Мя на гидромоторе, скоростей выходного звена оя или частоты его вращения пя. Если между исполнительным ор­ ганом и гидродвигателем имеется механическая передача, то указанные параметры должны быть пересчитаны для звена после этой передачи. Для сложных ответственных изделий иногда последовательно выполняют все стадии проектирования:

ТЗ, техническое предложение, технический проект, рабочая до­ кументация. Однако, чаще ограничиваются только некоторыми из них. Например, ТЗ, технический проект, рабочая документа­ ция.

Составление принципиальной схемы предшествует расчетам и выбору элементов гидропривода. Желательно одновременно с гидравлической схемой составлять кинематическую схему ме­ ханизмов (иногда, электрическую) проектируемого изделия.

Схема определяется исходными данными, на базе которых принимается решение о системе циркуляции рабочей жидкости, числе насосов, гидродвигателей, гидроаппаратов, их располо­ жении в схеме. При этом следует всегда ориентироваться на серийно выпускаемое оборудование.

Важно выбрать оптимальный способ регулирования; если он необходим. Дроссельное регулирование, как правило, применя­ ется в системах с гидроцилиндрами, объемное — в системах с гидромоторами. Дроссельное регулирование с последователь­ ным включением дросселя и гидродвигателя менее экономично, чем с параллельным включением. Регулирование с последова­ тельным включением имеет больший диапазон регулирования при малых нагрузках на гидроцилиндр, с параллельным включе­ нием— при больших нагрузках. Объемное регулирование в горном машиностроении, как правило, осуществляется только

кую схему включают дополнительный насос, но при этом необ­ ходимо предусмотреть выключение, этого насоса из схемы (чаще всего, сбросом жидкости в гидробак и переводом насоса на холостой ход) во время основной работы гидропривода. Ана­

моментах й частоте вращения вала, изменяющейся в большой диапазоне (пд=204-1800 мин-1), — аксиально-поршневые. Пла­ стинчатые и шестеренные гидромоторы рекомендуются при ча­ стоте вращения не менее 300 мин- 1 и сравнительно малом мо­ менте (Мд< 2 0 0 Н-м), причем, первые имеют несколько больший момент, чем вторые, но могут работать при давлении не более

ются большие подача и давление насоса, нет необходимости в его регулировании и отсутствуют ограничения в габаритах машины, то рекомендуются эксцентриковые поршневые насосы. Если к указанным требованиям добавляется регулирование подачи, то — радиально-поршневые. Аксиально-поршневые насо­ сы более компактны, чем радиально-поршневые, позволяют соз­ дать большое давление (до 32 МПа), но требуют более каче­ ственной очистки масла. Пластинчатые и шестеренные насосы создают меньшие подачу и давление, чем поршневые. Так как шестеренные насосы — нерегулируемые, они применяются чаще всего на вспомогательных операциях.

Если в схеме несколько гидродвигателей, работающих не одновременно, то перед выбором насосов необходимо предвари­ тельно построить гистограмму расходов, определить число па­

учитывая требования окружающей среды, выбирают рабочую жидкость.

По значениям давления и расхода, соответствующим месту установки в схеме, выбирают серийные гидроаппараты, фильтры, гидробак, манометры. Если необходимо определить потери дав­ ления в гидроаппарате или в кондиционере при отсутствии соответствующих коэффициентов сопротивлений в справочнике, то потери определяют из условия автомодельности потока жид­ кости по формуле:

А р ы — Д р м . н о м ( Q M/ Q M. H O M ) *>

\

где Дрм, Дрм.ном — соответственно потери давления при данном расходе QMи номинальном (паспортном) Q M .H O M -

Внутренний диаметр труб определяют по уравнению расхода и в соответствии с оптимальными значениями скорости, рекомен­ дуемыми: для напорных гидролиний — Зч-5 м/с, для сливных — 2-г-З м/с, для всасывающих — 0,74-1,2 м/с. Необходимая расчет­ ная толщина стенки трубы

6p|= 6l + 62.

номинальное давление 20 МПа, номинальный расход 18 л/мин; регулятор

часть толщины, обеспечивающая необходимую долговечность трубы. По ус­

Мощность гидромотора при заданных Мл и яд

3,14-30

max'3 5-10$— —— =з15,7 кВт,

UV

Расход гидромотора

Сд га1п=^дЛд/ЛА О= 3,6*5/0,92=19,6 л/мин,

Сд шах= 3,6 *30/0,92 = 117,2 л/мин.

Потери давления в гидролинии (ориентировочно) Дрл= 0 ,0 1рд= 0,01*9,22=0,0922 МПа.

Так как давление, развиваемое насосом, больше давления гидромотора на величину потерь давления в гидролинии, то

насос, предохранительные и обратные клапаны, фильтры, поэтому необхо­ димость в выборе гидроаппаратуры отпадает.

Вопросы для самопроверки

гидромоторами.

6 . Перечислите преимущества и недостатки гидроприводов с дроссель­

последовательной установке дросселя и гидродвигателя; при параллельной установке.