Введение. Гидроприводы, благодаря меньшей металлоемкости, глубокому бесступенчатому регулированию скорости, малой инерционности привода

 

Введение

 

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 150900 “ Механизация перегрузочных работ”.

Его цель - оказать помощь студентам при самостоятельной проработке соответствующих разделов курса “Гидравлика и гидропривод” и “Эксплуатация гидравлического оборудования портовых машин”. В пособии основное внимание уделено описанию принципа действия конструкций и характеристик гидроцилиндров, гидравлической аппаратуры и гидропривода в целом, а также выбору его основных элементов.

Раздел “Объемные насосы и гидромоторы” курса “Гидравлика и гидропривод”, в данном пособии не освещается, т.к. эти материалы достаточно полно представлены в конспектах лекций Гривнина Ю.А. “Основы расчета и проектирования гидравлических систем ПТМ” и Бородкина Б.С., Гривнина Ю.А. “Гидравлические машины речных портов”.

 

I. Основные понятия и положения

 

Под гидроприводом понимается гидравлическая система, служащая для передачи на расстояние посредством жидкости механической энергии и преобразования ее в кинетическую энергию на выходе системы. При этом одновременно может осуществляться регулирование и реверсирование скорости выходного звена, а также преобразование одного вида движения в другой.

Принцип действия гидропривода основан на практической несжимаемости жидкости и преобразовании сил по закону Паскаля. Для рассмотрения основных кинематических и силовых зависимостей обратимся к расчетной схеме гидропривода (рис. 1.1).

Рис 1.1

При перемещении поршня 1 на величину h₁ жидкость из левого цилиндра по трубопроводу 3 вытесняется в правый цилиндр и перемещает поршень 2 на величину h₂. Если пренебречь гидравлическими потерями и трением поршней, то по закону Паскаля давление р₁ = р₂

 

где F₁, F₂ - площади поршней 1 и 2. Отсюда вытекает следующее соотношение между силами давления, действующими на поршни

 

 

При условии полной герметичности цилиндров и практической несжимаемости жидкости h₁F₁ = h₂F₂, откуда вытекает следующее соотношение между перемещением поршней

 

 

Выражение для мощности может быть записано как произведение силы, действующей на поршень 1, и скорости его перемещения или

N = P₁V₁ = pF₁V₁

Так как F₁V₁ = Q_т - теоретический объемный расход жидкости, то

N = pQ_т

Отсюда следует, что выгодно повышать мощность гидропривода увеличением давления жидкости, так как в этом случае увеличение размеров и веса привода, вызванное необходимостью повышения прочности, незначительно.

В состав гидропривода входят следующие основные части:

- насос;

- гидродвигатель (гидромотор, гидроцилиндр);

- аппаратура управления (распределители, клапаны, дроссели);

- трубопроводы (гидролинии);

- вспомогательное оборудование (маслобаки, кондиционеры, фильтры).

 

Структурная схема гидропривода представлена на рис. 1.2.

Рис 1.2

 

По своему назначению гидроприводы разделяются на два вида:

1. силовой гидропривод предназначен для передачи и трансформации потока мощности;

2. гидропривод систем управления предназначен для привода в действие

органов управления различными исполнительными устройствами.

Так как в силовом гидроприводе управление потоком мощности

 

производится непрерывно, то при его эксплуатации очень важно иметь высокий уровень КПД. В отличие от этого для гидропривода систем управления главным является качество процесса управления, которое характеризуется такими показателями как быстродействие, чувствительность, точность и устойчивость работы.

Если в объемном гидроприводе отсутствует устройство для изменения скорости выходного звена (штока гидроцилиндра или вала гидромотора), то такой гидропривод является нерегулируемым. Гидропривод, в котором скорость выходного звена можно изменять по заданному закону, является регулируемым.

Существуют два способа регулирования скорости выходного звена объемного гидропривода. При дроссельном регулировании изменение скорости осуществляется изменением гидравлического сопротивления линии и отводом части потока от насоса в сливной бак, минуя гидродвигатель. При объемном регулировании изменение скорости осуществляется изменением рабочего объема насоса или гидродвигателя или того и другого.

Частным случаем регулируемого гидропривода является следящий гидропривод, в котором скорость движения выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия на звено управления.

По характеру движения выходного звена различают гидроприводы:

- возвратно-поступательного движения с гидродвигателями в виде силовых гидроцилиндров;

- возвратно-поворотного движения с гидродвигателями в виде моментных гидроцилиндров;

- вращательного движения с гидродвигателями в виде гидромоторов.