содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..

РЕГУЛИРОВАНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ гидравлических экскаваторов (ЭО-3322А и ЭО-4121)

Дроссели представляют собой гидравлические сопротивления, устанавливаемые на пути потока жидкости. Регулирование расхода жидкости достигается изменением проходного сечения отверстия дросселя. Дросселирование потока связано с нагревом жидкости, потерей напора и снижением КПД гидропривода. Однако дроссельное регулирование отличается (по сравнению с объемным) незначительными усилиями, необходимыми для управления.

В гидросистемах дроссель устанавливают на напорной (регулирование на входе) или сливной (регулирование на выходе) гидролиниях или параллельно гидродвигателю. Схема регулирования на входе показана на рис. 125, а. Рабочая жидкость от насоса 1 постоянной подачи поступает через дроссель 3 и гидрораспределитель 4 в одну из полостей гидроцилиндра 5. На напорной линии до дросселя 3 установлен предохранительный клапан 2, с помощью которого ограничивается давление до дросселя. При регулировании скорости движения выходного звена (штока гидроцилиндра) часть жидкости поступает через дроссель в гидроцилиндр, а другая часть — через предохранительный клапан на слив. Расход жидкости, поступающий в гидроцилиндр, зависит от проходного сечения дросселя и перепада давления до и после него.

Давление до дросселя всегда постоянно и зависит только от настройки предохранительного клапана, а давление после дросселя определяется усилием, приложенным к штоку гидроцилиндра, величина которого может в процессе работы изменяться. С увеличением усилия на штоке повышается давление в гидроцилиндре, перепад давления на дросселе уменьшается, в результате чего уменьшается скорость перемещения поршня. При уменьшении усилия на штоке давление в гидроцилиндре понижается, перепад давления на дросселе увеличивается и скорость поршня возрастает. Следовательно, установка дросселя на напорной линии не обеспечивает постоянной скорости при изменении нагрузки, приложенной к гидродвигателю, и данном проходном сечении дросселя.

При дроссельном регулировании на выходе дроссель устанавливают на сливной гидролинии (рис. 125,б). Давление, создаваемое насосом, ограничивается настройкой предохранительного клапана.

125 Схема установки дросселей в гидросистемах:
а — на входе,
6 — на выходе, в—параллельно гидродвигателю;
1 — насос,
2 — предохранительный клапан,
3 — регулируемый дроссель,
4 — трехпозиционный четырехходовой гидро распределитель,
5 — гидроцилиндр

Если дроссель создает достаточное сопротивление, то давление в поршневой (левой) полости гидроцилиндра в любом случае ограничится настройкой предохранительного клапана. Давление в штоковой полости зависит от нагрузки, приложенной к штоку гидроцилиндра. Чем больше нагрузка, тем меньше давление в правой полости цилиндра и перепад давления на дросселе, следовательно, тем меньше и скорость перемещения поршня. Таким образом, установка дросселя на выходе также не обеспечивает постоянной скорости перемещения поршня при изменении нагрузки, приложенной к штоку. Иногда применяют схемы с дросселем, устанавливаемым параллельно гидродвигателю (рис. 125, в). В этой схеме предохранительный клапан и дроссель установлены параллельно напорной гидролинии. При полностью закрытом дросселе вся жидкость, подаваемая насосом, нагнетается в гидроцилиндр и с максимальной скоростью перемещает поршень. При полностью открытом дросселе вся жидкость через дроссель поступает в бак и поршень перемещаться не будет. При частично открытом дросселе поток разделяется: часть жидкости поступает в гидроцилиндр, а другая часть через дроссель — в бак. Давление, развиваемое насосом при такой схеме, зависит от сопротивления перемещению штока гидроцилиндра. Чем больше сопротивление, тем больше давление перед дросселем и тем меньше скорость перемещения поршня. Следовательно, и в этом случае скорость перемещения поршня зависит от величины внешней нагрузки.

Потери энергии на дросселирование в такой схеме значительно меньше, чем при установке дросселя на входе и выходе, так как насос большую часть времени работает при давлении, меньшем, чем то, на которое настроен предохранительный клапан.

По принципу действия дроссели (рис. 126) бывают вязкостного сопротивления, в которых потери напора определяются вязкостным сопротивлением; инерционного, в которых потери напора определяются деформацией потока жидкости; комбинированного, в которых используется и вязкостное, и инерционное сопротивления.

126 Дроссели вязкостного (а), инерционного (6) и комбинированного (в) сопротивления

127 Обратный клапан с дросселем:
1 — корпус, 2 — клапан, 3 — пружина, 4 — шайба, 5 — штуцер, 6 — уплотнительное кольцо

По виду регулирования дроссели подразделяют на управляемые (проходное сечение дросселирующего отверстия в процессе работы может быть увеличено или уменьшено машинистом) и неуправляемые (при работе проходное сечение остается неизменным).

По конструкции неуправляемые дроссели бывают прямого действия, у которых расход жидкости зависит от перепада давления до и после дросселя, и регуляторы скорости, поддерживающие постоянный расход жидкости независимо от величины нагрузки. Неуправляемые дроссели часто применяют в сочетании с другими регулирующими устройствами. На рис. 127 показан конусный обратный клапан со встроенным в него неуправляемым дросселем прямого действия. Назначение дросселя — ограничивать скорость опускания стрелы под действием нагрузки от массы рабочего оборудования.

Обратный клапан с дросселем установлен в линии питания полости гидроцилиндра. При нагнетании жидкости в эту полость стрела поднимается. При подъеме стрелы (направление потока рабочей жидкости при этом указано на рис. 127 стрелкой) жидкость поднимает полый клапан 2, сжимая слабую пружину 3, почти не создающую сопротивления потоку. При опускании стрелы, когда поток жидкости движется в противоположном направлении, коническая поверхность клапана 2 прижимается к кромке корпуса 1 пружиной 3 и воздействием самого потока, скорость прохождения которого через клапан ограничивается проходным сечением дроссельного отверстия А. Это устройство не позволяет регулировать скорость опускания стрелы, которая при определенных массе и положении рабочего оборудования и вязкости жидкости будет зависеть только от величины дроссельного отверстия А.

В системах гидроприводов некоторых экскаваторов (например, ЭО-4121) устанавливают управляемый машинистом дроссель, позволяющий регулировать скорость опускания стрелы, что более удобно в работе.

Для регулирования скорости гидродвигателя независимо от внешних нагрузок применяют регулятор скорости (рис. 128, а), состоящий из неуправляемого дросселя (величина проходного сечения которого во время работы не изменяется) и редукционного клапана, обеспечивающего постоянный перепад давления на дросселе, а значит постоянный расход через него независимо от нагрузки в механизме и давления в системе.

Расход жидкости устанавливается дросселем 4, а постоянный перепад давления до и после дросселя обеспечивается клапаном 2, на который воздействует пружина 1. Жидкость подводится в отверстие Г, проходит через кольцевую щель, образованную редукционным клапаном 2 и корпусом Зх в полость Б и далее через дроссель 4 щелевого типа в отверстие А. Из полости Б по каналам жидкость подводится к нижнему торцу и заплечикам клапана 2, а полость В соединена каналом Д с отверстием А после дросселя. При равновесном положении клапана 2 на него с одной стороны действует давление жидкости после дросселя (в полости А) и усилие пружины 1, рассчитанной на небольшое давление (2—3 кгс/см2), а с другой — давление жидкости в полости Б.

При увеличении давления в полости Г в начальный момент увеличивается давление и в полости Б, а также давление, действующее на клапан 2. Так как давление в полостях А (внешняя нагрузка) и В остается неизменным, то клапан 2, перемещаясь вверх, уменьшает проходное сечение, образованное буртиком клапана 2 и корпусом 3. Перепад давления между полостями Г и Б увеличивается, и давление в полости Б уменьшается до начального (изменением усилия на пружине 1 при этом можно пренебречь). Таким образом, перепад давления на дросселе 4 поддерживается постоянным, что определяет и постоянный расход через него.

Аналогично действует клапан 2 при снижении внешней нагрузки на гидродвигателе (уменьшении давления в полости А): клапан поднимается, перекрывая проход и увеличивая перепад давления между полостями Г и Б до тех пор, пока перепад давления на дросселе 4 не станет равным заданной величине. При уменьшении давления в полости Г в начальный момент уменьшается давление и в полости Б. Клапан под действием давления в полости В и пружины 1 перемещается вниз, щель увеличивается и давление в полости Б становится равным расчетному. Так же действует клапан при повышении давления в полости А.

Таким образом, независимо от давления в проводящей и отводящей гидролиниях автоматически поддерживается постоянный перепад давления до и после дросселя, а следовательно, и неизменный расход через дроссель при данном проходном сечении.

На рис. 128, б показано комбинированное регулирующее устройство, включающее в себя не только неуправляемый дроссель 4 и редукционный клапан 2, но и предохранительный клапан 5, ограничивающий давление в гидросистеме.

Жидкость подается по каналу Г в полость В и далее через дроссель 4 и полость А направляется в гидродвигатель. Через дроссель 4 проходит определенный объем жидкости, а излишек ее — через кольцевую щель, образованную кромкой клапана 2 и корпусом 5, отводится из полости В в полость Д и далее в бак. Кроме того, через каналы, соединенные с полостью В, жидкость воздействует на нижние торцы клапана 2, а через канал, соединенный с полостью А после дросселя 4, — на торец клапана 2 со стороны пружины 1.

Благодаря этому клапан 2 с одной стороны находится под давлением жидкости, развиваемым насосом, а с другой — под воздействием пружины и давления в гидролинии гидродвигателя (полости А).

Если под воздействием каких-то внешних причин перепад давления между полостями В и А увеличивается, клапан 2 поднимается, уменьшая давление в полости В. При уменьшении перепада давления между полостями В и А клапан 2 уменьшает сечение кольцевой щели между полостями В и Д, вследствие чего давление в полости поднимается. Следовательно, если пренебречь небольшим изменением усилия пружины 1 при перемещении клапана, то перепад давления до и после дросселя всегда остается постоянным. Таким образом, и расход жидкости через него — величина постоянная и не зависит от давления в системе и нагрузки.

128 Регулятор скорости простой (о) и комбинированный (6): 1 — пружина, 2 — редукционный клапан, 3 — корпус, 4 — дроссель, 5 — предохранительный клапан

При чрезмерном повышении давления на выходе из дросселя (в полость А) предохранительный клапан 5 открывается и перепускает жидкость из полости Б в бак, в результате чего давление в этой полости падает. Равновесие действующих на клапан 2 сил нарушается, он поднимается вверх и соединяет полости Г и Д. Жидкость под давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана 5, отводится на слив.

Таким образом, применение дросселей с регуляторами, выполненных по описанным схемам, позволяет регулировать расход (скорость рабочего движения) независимо от величины сопротивления, преодолеваемого гидродвигателем.

На рис. 129, а представлена схема гидропривода с регулятором скорости, установленным на входе. Жидкость от насоса 1 через регулятор 4 скорости и гидрораспределитель 6 поступает в одну из полостей гидроцилиндра 7. Часть жидкости постоянно (через предохранительный клапан 2) отводится на слив. Давление перед регулятором скорости 4 поддерживается всегда постоянным и не зависит от нагрузки на штоке гидроцилиндра 7.

Разность давлений до и после дросселя 5 поддерживается постоянной в результате применения редукционного клапана 3 и не зависит от давления в напорной гидролинии гидроцилиндра. Следовательно, и скорость перемещения штока гидроцилиндра не зависит от величины прилагаемой нагрузки. Однако описанная система не является жесткой, так как одна из полостей гидроцилиндра всегда соединена со сливом без соответствующего подпора, что может привести к некоторым изменениям скорости при знакопеременных и пульсирующих внешних нагрузках на шток.

Более стабильные скорости обеспечивает схема гидропривода с регулятором скорости, установленным на выходе (рис. 129, 6). От насоса жидкость поступает через гидрораспределитель в одну из полостей гидроцилиндра. На гидролинии между гидрораспределителем и баком установлен регулятор скорости. Насос постоянно работает под давлением, определяемым настройкой предохранительного клапана.

С изменением нагрузки на штоке гидроцилиндра изменяется давление в сливной полости гидроцилиндра и, следовательно, перед регулятором скорости. Давление в напорной полости гидроцилиндра остается постоянным. Редукционный клапан создает постоянный перепад давления в дросселе, не зависящий от давления на входе, в результате чего на скорость перемещения поршня не влияет изменение внешней нагрузки. Установка регулятора скорости на выходе позволяет создать постоянное противодавление, что обеспечивает плавное перемещение поршня при пульсирующих и знакопеременных нагрузках на штоке гидроцилиндра.

При установке регуляторов скорости на входе или на выходе количество жидкости, подаваемой насосом, превышает расход жидкости через гидродвигатель. Избыток жидкости постоянно отводится в бак через предохранительный клапан. Ввиду того что насос постоянно работает под максимальным давлением, не зависящим от нагрузки на рабочем органе, а при малых рабочих скоростях почти вся расходуемая энергия теряется на дросселирование жидкости, КПД такой гидросистемы весьма низкий. Гидропередачи этого типа могут быть применены только в системах малой мощности и в основном для вспомогательных операций, например для разворота Konecv установки выносных опор, включения стабилизатора и т. п.

В системах привода основных рабочих операций следует применять гидросистемы с регулятором скорости, устанавливаемым параллельно гидродвигателю (рис. 129, в). В этом случае давление на насосе определяется только нагрузкой, прикладываемой к штоку гидроцилиндра. Предохранительный клапан работает эпизодически и только предотвращает перегрузки гидросистемы. Регулятор скорости подключен к напорной гидролинии и позволяет необходимую часть жидкости отводить под рабочим давлением на слив. Редукционный клапан создает постоянный перепад давлений на дросселе независимо от давления в системе и тем самым обеспечивает постоянную скорость поршня гидроцилиндра.

Эту схему наиболее широко применяют в гидроприводах экскаваторов с крановым оборудованием, так как она дает возможность получать необходимые скорости движения рабочего органа при сравнительно высоком КПД гидропривода.

129 Схемы установки регуляторов скорости в гидросистемах:

а — на входе,

б — на выходе, в — параллельно гидродвигателю;

1 — насос,

2 и 3 — предохранительный и редукционный клапаны,

4 — регулятор скорости,

5 — дроссель,

6 — гидрораспределитель,

7 — гидроцилиндр

130 Гидрораспределители:
а — двухходовые, б — трехходовые, в — четырехходовые, г — трехпозиционные, д — четырехпозиционные

содержание   ..  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  ..