Объемное регулирование скорости гидроприводов

Объемное регулирование скорости гидроприводов имеет высокие показатели качества регулирования, но требует применения специальных гидромашин с регулируемым объемом, которые значительно сложнее по конструкции и дороже, чем нерегулируемые по объему машины. Поэтому такой способ регулирования применяется только для ответственных приводов, требующих широкого и плавного диапазона регулирования скорости, например вращения ванн рудно-термических печей, перемещения изделий в печах сопротивления при сложных режимах термообработки.
При использовании гидромашин с нерегулируемым рабочим объемом регулирование скорости гидродвигателей достигается включением местных гидросопротивлений — дросселей и получило название дроссельного регулирования. Схемы последовательного и параллельного включения дросселей представлены на рис. 4.18.
Последовательное включение дросселя выполняют обычно на сливной магистрали, а не на напорной, как показано штриховой линией на рис. 4.18,а. Это связано с тем, что при включении дросселя на напорной магистрали при значительных активных нагрузках на валу двигателя или при резком увеличении гидросопротивления дросселя поршень гидроцилиндра или вал двигателя может двигаться со скоростью, превосходящей скорость, обусловленную расходом жидкости. Вследствие этого может возникнуть аварийный режим разрыва потока и гидролинии между дросселем и гидродвигателем.
В схеме рис. 4.18,а в гидролинии насос — дроссель параметры дросселя и предохранительного клапана выбирают таким образом, что обеспечивается постоянство давления po=const. Действительно, при постоянстве производительности насоса расход жидкости через дроссель согласно его напорно-расходным характеристикам (см. рис. 3.15) может быть обеспечен только при повышении давления в гидролинии насос — дроссель на соответствующее значение ЛрДр. Давление срабатывания ро предохранительного клапана ПК, обеспечивающего перелив избытка жидкости в гидробак или в гидролинию низкого давления, выбирают таким, чтобы при расходе через дроссель и разных гидросопротивлениях дросселя в напорной магистрали поддерживалось постоянство давления. Это обстоятельство имеет тот недостаток, что при отсутствии нагрузки на валу гидродвигателя приводной асинхронный двигатель насоса М будет работать под нагрузкой с моментом Л1а,д=Агро-ЬАМп, где АМп — момент потерь в приводном двигателе М и гидронасосе.
Составляющими давления р0 будут потери давления в гидромагистрали Ар, в дросселе АрДР и давление в двигателе.
Вследствие малой длины гидроприводов в ЭТУ потерн движения в гидромагистрали Ар несоизмеримо малы по сравнению с другими составляющими, и ими можно пренебречь. Тогда
Через дроссель переливается фактический расход рабочей жидкости двигателя и его утечки.
С учетом (3.17), (3.23), (3.28) и (4.4) уравнение можно представить в виде, откуда получим уравнение механических характеристик гидропривода при последовательном включении дросселя.
При линейной напор-расходной характеристике дросселя а=1 получаем линейные механические характеристики, приведенные на рис. 4.19,а. Здесь со0 = /едр — скорость холостого, хода привода. Поскольку давление в напорной магистрали po=const, то все искусственные характеристики пересекаются в одной точке.
Отклонение напорно-расходной характеристики дросселя от линейной приводит к отклонению от линейных и механических характеристик гидропривода, как это показано на рис. 4.19,6 при параболических напорно-расходных характеристиках дросселей.
Как следует из (4.7), (4.8) и рис. 4.19, последовательное включение дросселя может обеспечить регулирование скорости вниз от основной плавно или ступенчато в зависимости от типа применяемого дросселя и способа регулирования его гидросопротивления. Диапазон регулирования скорости при этом может достичь 10:1. Способ весьма надежен и распространен широко. Он обладает тем недостатком, что приводной двигатель насоса должен быть принят несколько завышенной мощности, удовлетворяющей условию -4-Мп)сопом=&пРо(Опом независимо от режима работы гидропривода, где (Оном — скорость насоса, т. е. номинальная скорость асинхронного двигателя.
Параллельное включение дросселя эквивалентно увеличению дополнительной утечки через гидронасос.
Эго означает, что в правой части (3.32) появится дополнительный член определяемый утечками на дросселирование. Уравнение механической характеристики в этом случае принимает вид и перепад скорости на искусственной характеристике составит при той же скорости холостого хода со =<2г,н/£д, т. е. при параллельном включении дросселей все характеристики пересекаются в точке холостого хода.
Вид механических характеристик гидропривода при параллельном включении дросселя зависит от напорно-расходной характеристики дросселя. На рис. 4.20 приведены механические характеристики гидропривода при параллельном включении дросселей с различными напорно-рас-ходными характеристиками.
При а=1 механические характеристики гидропривода имеют тот же вид, что и механические характеристики двигателей постоянного тока независимого возбуждения при реостатном регулировании. Показатели регулирования скорости также аналогичны: регулирование вниз от основной скорости с диапазоном D^z2: 1; плавность регулирования может быть обеспечена только при плавном изменении Лдр. Увеличение потерь энергии при регулировании здесь понимается как снижение общего КПД гидропривода вследствие постоянства потерь энергии ( в приводном двигателе гидронасоса при снижении полезной мощности гидронасоса ! с ростом диапазона регулирования. Действительно, при увеличении диапазона регулирования при постоянном моменте на валу двигателя полезная мощность Рпол=М(0=Адрдй) будет уменьшаться, в то время как мощность на валу приводного асинхронного двигателя остается неизменной и составит Ра,д=Мсоном = £пРдО), поскольку рд = const и СОпом == const. Физически это означает, что для переноса утечек жидкости через дроссель в гидробак или магистраль низкого давления, не производящих полезной работы и поэтому являющихся потерями в гидросистеме, мощность потребляется с вала приводного асинхронного двигателя насоса А.