Объёмный гидропривод - расчёт, схема, элементы, принцип действия и основные понятия

Гидроприводы в зависимости от типа используемых в них гидромашин делятся на объёмные гидроприводы и гидродинамические передачи. Объемный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объемные гидромашины. Принцип действия объемного гидропривода основан на практической несжимаемости рабочей жидкости и на ее свойстве передавать давление по всем направлениям в соответствии с законом Паскаля. Рассмотрим работу простейшего объемного гидропривода, принципиальная схема которого приведена на рис. 1.

Объёмный гидропривод схема

 

 

Он состоит из двух гидроцилиндров 1 и 2, расположенных вертикально. Нижние полости в них заполнены жидкостью и соединены трубопроводом.

Пусть поршень гидроцилиндра 1, имеющий площадь S1, под действием внешней силы F1 перемещается вниз с некоторой скоростью V1 При этом в жидкости создается давление P = F1/S1. Если пренебречь потерями давления на движение жидкости в трубопроводе, то это давление передается жидкостью по закону Паскаля в гидроцилиндр 2 и на его поршне, имеющем площадь S2, создает силу, преодолевающую внешнюю нагрузку       F2 = P*S2.

Считая жидкость несжимаемой, можно утверждать, что количество жидкости, вытесняемое поршнем гидроцилиндра 1 (расход Q =V1*S1), поступает по трубопроводу в гидроцилиндр 2, поршень которого перемещается со скоростью V2=Q/S2, направленной вверх (против внешней нагрузки F2). Если пренебречь потерями энергии в элементах гидропривода, то можно утверждать следующее. Механическая мощность N1 = F1*V1, затрачиваемая внешним источником на перемещение поршня гидроцилиндра 1, воспринимается жидкостью, передается ею по трубопроводу и в гидроцилиндре 2 совершает полезную работу в единицу времени против внешней силы F2 со скоростью V2 (реализуется мощность N2 = F2*V2). Этот процесс можно представить в виде следующего уравнения мощностей:

N1=F1*V1=P*S1*V1=P*Q=P*S2*V2=F2*V2=N2

Таким образом, гидроцилиндр 1 в рассмотренном случае работает в режиме насоса, т. е. преобразует механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости, а гидроцилиндр 2 совершает обратное действие — преобразует энергию потока жидкости в механическую работу, т.е. выполняет функцию гидродвигателя. На основании анализа работы этого простейшего объемного гидропривода, а также принимая во внимание задачи, которые необходимо решать по управлению гидроприводом и обеспечению его работоспособности, можно заключить, что реальный объемный гидропривод обязательно должен включать в себя следующие элементы или группы элементов (число перечисленных ниже элементов в составе гидропривода не ограничивается):

энергопреобразователи — устройства, обеспечивающие преобразование механической энергии в гидроприводе: гидромашины, гидроаккумуляторы и гидропреобразователи;

гидросеть — совокупность устройств, обеспечивающих гидравлическую связь элементов гидропривода: рабочая жидкость, гидролинии, соединительная арматура и т.п.;

кондиционеры рабочей среды — устройства для поддержания заданных качественных показателей состояния рабочей жидкости (чистота, температура и т.п.): фильтры, теплообменники и т.д.;

гидроаппараты — устройства для изменения или поддержания заданных значений параметров потоков (давления, расхода и др.): гидродроссели, гидроклапаны и гидрораспределители.

По виду источника энергии жидкости объемные гидроприводы делятся на три типа:

1. Насосный гидропривод — в нем источником энергии жидкости является объемный насос, входящий в состав гидропривода. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак, из которого всасывается насосом) и с замкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает сразу во всасывающую гидролинию насоса).

2. Аккумуляторный гидропривод — в нем источником энергии жидкости является предварительно заряженный гидроаккумулятор. Такие гидроприводы используются в гидросистемах с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов (например гидропривод рулей ракеты).

3. Магистральный гидропривод — в этом гидроприводе рабочая жидкость поступает в гидросистему из централизованной гидравлической магистрали с заданным располагаемым напором (энергией).

Гидроприводы подразделяются также по виду движения выходного звена.

Выходным звеном гидропривода считается выходное звено гидродвигателя, совершающее полезную работу. По этому признаку выделяют следующие объемные гидроприводы:

поступательного движения — в них выходное звено совершает возвратно-поступательное движение;

вращательного движения — в них выходное звено совершает вращательное движение;

поворотного движения — в них выходное звено совершает ограниченное (до 360°) возвратно-поворотное движение (применяются крайне редко).

Если в гидроприводе имеется возможность изменять только направление движения выходного звена, то такой гидропривод называется нерегулируемым. Если в гидроприводе имеется возможность изменять скорость выходного звена как по направлению, так и по величине, то такой гидропривод называется регулируемым.