Механические характеристики гидроприводов

Установившийся режим работы гидропривода, так же как и электропривода, оценивается статическими механическими характеристиками ю=/(М) при вращательном и v=f(F) при поступательном движениях. Простейшая схема гидропривода с открытой циркуляцией жидкости и соответствующая ей диаграмма расхода в контуре насос — двигатель представлены на рис. 3.23, где Qr,н, Qh(p) — соответственно геометрическая и фактическая- производительности насоса, определяемые по (3.16), (3.18); Фд(р) — фактический расход жидкости через двигатель, определяемый по (3.17); <7н, *7д — утечки насоса и двигателя, пропорциональные давлению согласно (3.18). Такие системы распространены широко, хотя и обладают рядом недостатков, таких как возможность попадания воздуха через бак Б в гидромагистраль, что приводит к кавитации жидкости.
Система, как правило, не допускает обратного движения жидкости через насос; применение реверсивных двигателей возможно только с соответствующими распределителями, обеспечивающими изменение направления подачи жидкости в двигатель.
Этих недостатков лишена схема рис. 3.24,а с закрытой циркуляцией жидкости. В ней могут применяться регулируемые и нерегулируемые по объему реверсивные гидромашины. Для такой схемы диаграмма расхода приведена на рис. 3.24,б. Утечки жидкости в насосе и двигателе компенсируются дополнительным насосом HI с равной сумме утечек производительностью QK, работающего в разомкнутой системе, через обратные клапаны К01 и К02. Предохранительные клапаны ПК (см. рис. 3.23,а), ПК1 и ПК2 (рис. 3.24,а) обеспечивают перелив жидкости при повышении давления в напорных магистралях сверх давления срабатывания предохранительных клапанов.
Для приведенных схем гидропривода с учетом справедливо уравнение расхода Жидкости через двигатель
При направлении потока от насоса к двигателю в трубопроводах имеет место потеря давления
Тогда уравнение (3.29) с учетом (3.17) и (3.23) можно представить в виде, откуда получаем уравнение механической характеристики двигателя в системе насос —двигатель
Механическая характеристика при неизменных утечках и объемах гидромашин имеет вид прямой (рис. 3.25).
Характерными точками характеристики являются: скорость холостого хода двигателя o)o=(Qr,H—7нАр)/&д, при которой момент М=0, и согласно (3.23) давление в двигателе рд=0, т. е. насос развивает давление р—Ар, необходимое только для преодоления потерь в трубопроводах при подаче QH; момент при неподвижном двигателе; Точка номинального режима ю=соном и М=Мвом.
В точке номинального режима работы со скоростью а»ном при моменте на валу двигателя ЛГНом номинальный перепад скорости составляет Дй)Ном=^иом(7н+Тд)/^я- При любой другой нагрузке на валу М перепад скорости составляет Дсо==Л1('ун+7д)/&д- Мерой влияния изменений момента на изменения скорости гидроприводов является же-
Как следует из рис. 3.25, характеристика двигателя располагается в трех квадрантах координат со, М на плоскости. При этом возможны согласный и встречный режимы работы двигателя и насоса. В области ю>сбо расход через двигатель выше производительности насоса на значение утечек в машинах. Передача энергии происходит от гидродвигателя к насосу и далее через вал и приводной двигатель в сеть. Это обратимый режим гидродвигателя, аналогичный режиму рекуперативного торможения электродвигателя с рекуперацией энергии жидкости в насос.
В точке холостого хода со0 при наличии потерь давления Ар и геометрической производительности насоса Qh в нем имеют место утечки qa—Apy, а фактический и геометрический расходы через двигатель равны. Для механических характеристик вида (3.31) жесткость можно определить по формуле, привод работает в тяговом (двигательном) режиме значение утечек в насосе.
В точке стопорения со=0 вся производительность насоса равна утечкам в машинах. При to<0 направление геометрического расхода через двигатель изменяется на противоположное. В этом случае имеем режим противовращения гидродвигателя.
При возрастании момента на валу двигателя, а следовательно, и давления в нем согласно (3.23) ограничение момента двигателя достигается соответствующей настройкой предохранительных клапанов. На рис. 3.25 штриховой линией показан излом механической характеристики, наступившей при М0гр=&дРср, где рср — давление срабатывания предохранительного клапана. Обычно давление срабатывания предохранительного клапана выбирают таким, чтобы Миом во избежание больших статических и динамических перегрузок в гидросистеме.
Следует отметить, что потери давления Ар в магистралях гидроприводов ЭТУ незначительны вследствие малых расстояний передачи гидроэнергии. Это позволяет пренебречь членом Арун в (3.30). Тогда запись уравнения механической характеристики гидроприводов с вращающимися двигателями упрощается
Аналогично (3.29) —(3.32) с учетом (3.24)—(3.27) можно вывести уравнения механических характеристик гидроприводов с линейным движением штоков гидродилиндров. В одноштоковом гидроцилиндре при напоре в бесштоковую полость и свободном сливе жидкости из другой полости уравнение механической характеристики гидропривода имеет вид, где sn — площадь поршня; уц — утечки через цилиндр.
При обратном движении жидкости — напор в штоковую полость и свободный слив из бесштоковой полости — уравнение механической характеристики можно представить в виде
Уравнение механической характеристики привода с двухштоковым гидроцилиндром имеет вид (3.34) и не зависит от направления движения жидкости.
Графическое изображение механических характеристик гидроприводов с гидроцилиндрами строится в осях сила F — скорость v и имеет вид рис.