Механика гидро - и пневмоприводов

Регулирование источников энергопитания

Эффективность использования энергии в системе источ­ник энергопитания — гидропривод, как показано в предыду­щем параграфе, возрастает, если согласованы потребление и затраты энергии, обеспечивающие выполнение приводом тре­буемых операций. С этой целью в источниках энергопита­ния гидроприводов применяют насосы с регулируемой подачей. Регулирование осуществляется различными способами в зави­симости от того, какая величина и в каких пределах должна поддерживаться. Могут поддерживаться близкими к постоян­ным значения давления на выходе из насоса, расход жидкости или мощность потока жидкости (см. § 1.4).

Перечисленные способы регулирования отражаются в ха­рактеристиках насосов, связывающих давление рнас и расход Qнас жидкости на выходе из насоса при установившемся ре­жиме его работы. В той части характеристики, которая соот­ветствует нерегулируемой подаче объемного насоса при посто­янной частоте вращения вала, расход QKас изменяется только вследствие утечек и переноса жидкости из камер с высоким да­влением в камеры с низким давлением. Без учета такого изме­нения Qнас характеристика насоса будет представлена парал­лельной оси абсцисс прямой (рис. 3.24, а, штриховая линия). С учетом снижения реальной подачи насоса при увеличении давления рнас характеристика близка к наклонной прямой I, ограниченной справа прямой 2, если насос имеет автоматиче­ский регулятор давления.

При наличии автоматического регулятора расхода значе­ния фнас путем изменения рабочего объема поддерживаются в пределах, показанных на рис. 3.24, б прямыми 1 и 2. В этом случае давление рНас ограничивает предохранительный кла­пан, который открывается при давлении pHacl и пропускает на слив всю подачу насоса при давлении рНас2 (линия 3). При­менив оба способа, можно получить характеристики (3.24, в), позволяющие осуществлять так называемое чувствительное к нагрузке (load sensing) регулирование подачи насоса.

В ряде случаев насос снабжают регулятором мощности, поддерживающим произведение фнасРнас близким к постоян­ному значению. При этом характеристика насоса состоит из

Двух или трех участков прямых, приближающихся к гипербо­ле 1 (рис. 3.24, г, штриховые линии 2).

Упрощенная схема регулятора насоса дана на рис. 1.26, в. В более общем виде схема регулятора давления изображена на рис. 3.25, а. Регулятор имеет чувствительный элемент, совме­щенный с золотником I, и гидроцилиндр 2, поршень которого соединен с регулирующим органом насоса 3. Золотник под дей­ствием давления Рнас смещается от среднего положения, когда значение этого давления превышает заданное значение, пред­варительно установленное с помощью нагружающей золотник пружины. При смещении золотника возрастает давление жид­кости в поршневой полости гидроцилиндра 2 и его поршень перемещает регулирующий орган насоса так, чтобы умень­шилась подача насоса. По мере перемещения поршня увели­чивается сила, приложенная к поршню со стороны пружины. Регулирующий орган насоса занимает новое равновесное по­ложение при давлении рнас, которое будет несколько больше

А

SHAPE \* MERGEFORMAT

Рис. 3.25. Схемы насоса с регулятором давления (а), с регуля­тором расхода (б), с регулятором мощности (в)

Начального давления. При близкой к нулю подаче насоса да­вление рнас достигает максимального значения.

Схема регулятора расхода жидкости на выходе из насо­са дана на рис. 3.25, б. В этом случае для измерения расхо­да жидкости устанавливают дроссель, изменяя сопротивление которого можно изменять настройку регулятора. Перепад да­вления на дросселе, зависящий от расхода фНас, действует на золотник I, управляющий, как у предыдущего регулятора, да­влением в поршневой полости гидроцилиндра 2. При увеличе­нии фнас перепад давления на дросселе возрастает, вызывая такое смещение золотника, при котором давление в поршне­вой полости увеличивается. При этом поршень гидроцилин­дра будет перемещать регулирующий орган насоса в сторону, соответствующую уменьшению фнас - Процесс регулирования заканчивается, когда расход на выходе из насоса достигнет значения, при котором перепад давления на дросселе умень­шится настолько, что золотник 1 займет положение, обеспечи­вающее необходимое для равновесия поршня гидроцилиндра 2 давление.

Общим для описанных выше схем регуляторов давления и расхода является принцип гидравлического усиления мощно­сти сигналов управления насосом. Это усиление достигается
за счет использования энергии, отбираемой от потока жидко­сти на выходе из насоса и подводимой через золотник к гидро­цилиндру. Регулятор прямого действия (рис.3.25, в) предна­значен для поддержания постоянного значения мощности пото­ка жидкости, подаваемой насосом. В гидроцилиндре 1 регуля­тора установлены две пружины, одна из которых дополнитель­но нагружает поршень гидроцилиндра при перемещении его под действием давления рнас на величину, равную части пол­ного хода. В результате суммирования сил двух пружин при дальнейшем перемещении поршня потребуется большее при­ращение давления Рнасэ поэтому характеристика насоса будет состоять из двух участков (см. рис. 3.24, г, штриховые линии). Если в гидроцилиндре установлены три пружины, то характе­ристика будет иметь три участка, лучше аппроксимирующих требуемую характеристику.

Способы регулирования источников энергопитания пнев­моприводов во многом определены тем, какими техническими средствами получен под давлением воздух или другой газ под давлением. Пневмоприводы станков, роботов и другого техно­логического оборудования обычно снабжают воздухом под да­влением от пневмосети, подключенной к компрессорной уста­новке, автоматическое регулирование которой является само­стоятельной задачей, решаемой с учетом потребления сжатого воздуха не только пневмоприводами, но и другими устройства­ми. При питании приводов газом под давлением от энергетиче­ских установок, которыми могут быть, например, реактивные двигатели летательных аппаратов или ядерные реакторы, па­раметры газа также, в основном, зависят от принятых для этих установок режимов работы. Если для питания приво­дов используют автономные источники, генерирующие газ под давлением при сгорании жидкого или твердого топлива, то за­дачи автоматического регулирования источников энергопита­ния необходимо рассматривать совместно с характеристиками приводов, так как расход и давление газа, поступающего в при­вод, могут существенно повлиять на скорость горения топлива, а тем самым и на количество вырабатываемого газа.