дискретная гидравлика что это

Статьи по ремонту

Устройство гидрораспределителя с пропорциональным управлением

Устройство гидрораспределителя с пропорциональным управлением

Гидрораспределители релейного управления (типа «включено-выключено») при движении золотника практически весь поток рабочей жидкости сразу же направляют в гидродвигатель, который немедленно набирает максимальную скорость.

При возврате золотника в нейтральное положение поток жидкости в гидродвигатель (гидроцилиндр) резко перекрывается. В результате в начале движения и остановки исполнительного механизма возникают гидравлические удары, значительные скачки давления, негативно влияющие на работу гидросистемы.

При пропорциональном управлении движение золотника обеспечивает плавное и точное регулирование величины потока, поступающего в гидродвигатель.

Это дает возможность изменять скорость гидродвигателя в широком диапазоне – от нуля до максимума. Давление также меняется плавно, без существенных скачков. Работа гидросистемы заметно улучшается, долговечность ее возрастает.

Пропорциональное управление увеличивает степень безопасности системы, снижает величину внутренних утечек, улучшает работу всех компонентов гидропривода, повышает точность и удобство управления машиной в эксплуатации.

Пропорциональный гидрораспределитель с электроуправлением

Пропорциональное управление базируется на простых процессах. Золотник имеет высокоточные прорези на рабочих кромках, как это показано на рисунке 1. Фактически они играют роль дросселей, поэтому такие золотники называются дросселирующими.

Рис. 1. Пропорциональный распределитель и его золотник с высокоточными прорезями

Движение дросселирующего золотника осуществляется внешней силой (в данном примере силой пропорционального электромагнита).

При постепенном движении дросселирующего золотника пропорционально меняется площадь рабочих окон между его прорезями и расточками в корпусе, что позволяет управлять расходом.

Контролируемая часть расхода поступает в гидродвигатель (гидроцилиндр), а остаток жидкости сливается в гидробак. В пропорциональных гидравлических распределителях с закрытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак под давлением, превышающим открытие предохранительного клапана.

Здесь используется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным на входе в гидродвигатель, и предохранительным клапаном.

В пропорциональных гидрораспределителях с открытым центром остаток рабочей жидкости поступает в гидробак при невысоком давлении. В них применяется принцип регулирования потока рабочей жидкости с дросселем, установленным параллельно гидродвигателю.

Рис. 2. Гидросхема с гидрораспределителем, представленным в виде дросселей

1 – дроссельное окно распределителя нагнетающей магистрали; 2 – дроссельное окно гидрораспределителя сливной магистрали; 3 – дроссельное окно гидравлического распределителя параллельной магистрали

Предохранительный клапан при этом закрыт. Схема такого управления потоком представлена на рис. 2. Здесь пропорциональный гидрораспределитель с открытым центром представлен в виде дросселей.

При движении дросселирующего золотника из нейтрального положения в сторону его открытия площадь рабочих окон в линии нагнетания и слива (позиции 1 и 2, рис. 2) увеличивается, а в параллельной линии (позиция 3, рис. 2) – уменьшается. Регулирование потока этим способом более экономично по сравнению с использованием управления дросселем с предохранительным клапаном.

Это происходит потому, что часть рабочей жидкости, поступающей на слив через дроссель в параллельной линии, переводит в тепло значительно меньше энергии потока, чем при прохождении сквозь предохранительный клапан.

Таким способом регулирования обеспечивается требуемое ускоренное, равномерное или замедленное движения гидродвигателя. Гидравлические удары практически исключаются.

Рис. 3. Графики изменения расхода при релейном и пропорциональном регулировании

1 – изменение расхода при релейном управлении; 2 – изменение расхода при пропорциональном управлении.

Различная форма и размер дросселирующих прорезей в золотнике обеспечивают требуемые характеристики расхода рабочей жидкости.

На приведенных графиках (рис. 3) показано изменение расхода, направляемого в гидродвигатель, в зависимости от перемещения золотника гидравлического распределителя при релейном и пропорциональном управлении.

Эти характеристики идеальные. Здесь принято, что площадь открытия дросселирующих окон гидрораспределителя при движении золотника меняется линейно.

Изменение расхода при перемещении золотника в гидрораспределителях

В релейных гидрораспределителях управление расходом затруднено. Оно происходит в узком диапазоне, который оператору сложно уловить. При небольшом перемещении золотника весь расход от насоса направляется в гидродвигатель (кривая 1).

При дальнейшем его перемещении изменения скорости гидродвигателя не происходит. В пропорциональных гидрораспределителях перемещение дросселирующего золотника постепенно открывает площадь проходного сечения.

Расход меняется плавно (кривая 2). Диапазон регулирования очень широкий. Оператор легко адаптируется к нему. И только в конце хода дросселирующего золотника площадь проходного сечения открывается полностью и весь расход насоса поступает в гидродвигатель.

Следует отметить, что от геометрической формы высокоточных прорезей дросселирующего золотника зависит конфигурация регулировочной характеристики пропорционального гидрораспределителя, а следовательно, и закон регулирования скорости гидродвигателя.

На рис. 4 показаны два золотника пропорционального гидрораспределителя. У одного из них выполнены треугольные дросселирующие прорези, а у другого – полукруглые.

Рис. 4. Конфигурация регулировочных характеристик в зависимости от геометрической формы прорезей золотника

В обоих случаях площадь открытия дросселирующих окон меняется нелинейно, но в разных пропорциях. Поэтому, как видно из графиков, при перемещении золотника характер изменения расхода, направляемого в гидродвигатель, различный.

Различной будет и скорость гидродвигателя. Таким образом, для конкретного типа машины подбором геометрической формы высокоточных прорезей можно реализовать требуемый закон изменения расхода рабочей жидкости.

В спецтехнике управление дросселирующим золотником в пропорциональных гидрораспределителях осуществляется следующими способами:

— механическим рычагом, в том числе тросиком дистанционного управления;

— гидравлическим пропорциональным джойстиком (гидравлическое сервоуправление);

Каждый способ управления дросселирующим золотником в пропорциональном гидрораспределителе имеет свои особенности. Они диктуются прежде всего соответствующей сферой применения.

Источник

Интеллектуальная гидравлика: приводы с пропорциональным управлением

Для дистанционного управления перемещением рабочих органов в гидроприводах находят применение гидрораспределители (ГР) с дискретными (включено-выключено) электромагнитами и дросселирующие гидрораспределители (ДГР). Выполняя по существу подобные функции реверса и остановки движения гидродвигателей (ДГР дополнительно с функцией регулирования скорости), эти аппараты имеют кардинальные различия.

Первые отличаются предельной простотой конструкции и, соответственно, низкой стоимостью, способны работать при повышенной степени загрязненности рабочей жидкости, однако для регулирования скорости необходима дополнительная установка дросселей или регуляторов расхода. Вторые отличаются превосходными точностными и динамическими характеристиками, однако они значительно сложнее, требуют сверхпрецизионного изготовления основных деталей и наивысшего качества очистки рабочей жидкости, что многократно увеличивает их стоимость и снижает надежность при эксплуатации.

Естественно возникает вопрос: а нельзя ли создать некоторое промежуточное конструкторское решение, позволяющее объединить преимущества ГР и ДГР, и, возможно исключить присущие им недостатки? Основой для такого решения явилось изобретение пропорционального электромагнита. В этом устройстве (рис. 1) в отличие от дискретных электромагнитов постоянного тока предусмотрена конусная вставка 1 из немагнитного материала, изменяющая форму линий магнитного поля. В результате управляющий ток в катушке 2 создает электромагнитное поле, вызывающее продольное смещение ферромагнитного якоря 3 с силой, пропорциональной силе тока. Якорь взаимодействует с подпружиненным запорно-регулирующим элементом гидроаппарата (золотником, конусом предохранительного клапана, втулкой дросселя), причем наложение линейной характеристики пружины на силовую характеристику магнита показывает, что осевое смещение (ход) якоря пропорционально току управления.

При этом пределом целесообразности соответствующих усложнений является сохранение конкурентоспособности по сравнению с ДГР.

Аппараты с пропорциональным электроуправлением применяются в основном для дистанционного управления параметрами гидропривода, возможно также их использование в качестве звеньев замкнутых систем автоматического регулирования. В комплект поставки обычно входит встроенный или расположенный отдельно электронный блок, обеспечивающий согласование с ДОС, стабильность тока управления в обмотке магнита независимо от ее нагрева и колебаний напряжения в сети, пропорциональную зависимость тока управления от входного сигнала, согласование с маломощными управляющими устройствами и стандартными полевыми шинами (CAN-bus, Profibus и др.), возможность линейного нарастания тока управления за время 0,1. 5 с при ступенчатом входном сигнале (рампа), регулирования амплитуды осцилляции и установки начального тока (настройка нуля), а также прямого подключения задающих резисторов.

Интенсивное сращивание гидроприводов с электронными системами управления, применение «интеллектуальных» гидрокомпонентов со встроенной электроникой и специальных коммутационных средств (полевых шин) с открытой структурой позволяют успешно сочетать исключительные силовые и динамические качества гидравлики с быстроразвивающимися возможностями микроэлектроники и комплексных систем управления. При этом удается легко выполнить индивидуальные требования заказчика («припассовку» гидропривода под конкретное техническое решение), открываются перспективы существенного повышения быстродействия, снижения затрат на кабели, повышения помехозащищенности, упрощения калибровки и обеспечения диагностики неисправностей. В электрогидравлических приводах растёт использование цифровых электронных устройств, обеспечивающих быструю обработку данных, простое программирование, повышенную надежность, числовое задание настроек и возможность длительного сохранения информации. Хорошие перспективы и у так называемых ШИМ-усилителей, в которых изменение выходного сигнала достигается за счет широтно-импульсной модуляции. В результате амплитуда и частота генерируемых усилителем импульсов остаются постоянными, а ширина импульса определяется величиной входного сигнала управления.

При этом пульсирующий характер сигнала, поступающего в обмотку пропорционального электромагнита, вызывает соответствующие колебания якоря и, возможно, золотника гидрораспределителя, что позволяет существенно снизить трение и улучшить характеристики аппарата в целом.

Большое значение, особенно в мобильной технике, приобретает существенное уменьшение количества и упрощение трассировки гидролиний. Если при ручном управлении в кабине располагались рукоятки всех гидрораспределителей, соединенных с гидродвигателями (цилиндрами и моторами) многочисленными трубопроводами, то в пропорциональной версии управляющая гидроаппаратура размещена в удобном месте вблизи от соответствующих гидродвигателей, а связь с пультом оператора реализуется электрическими шинами.

Рассмотрим типовые конструктивные решения элементной базы.

Поскольку расход рабочей жидкости через пропорциональный распределитель зависит от проходного сечения дросселирующих кромок золотника и перепада давлений Δр на этих кромках, распределители могут комплектоваться модульными приставками (компенсаторами), поддерживающими постоянство Δр. Типовая схема компенсатора показана на рис. 3.

В распределителях с одним пропорциональным электромагнитом могут возникнуть опасные ситуации при отказе системы управления.

Для повышения безопасности в ряде случаев применяют аппараты, в которых пружина в случае отказа устанавливает золотник в крайнюю позицию, обеспечивающую блокировку всех гидролиний. Пропорциональный гидрораспределитель фирмы Parker для мобильной техники показан на рис. 4.

На рынке появляются пропорциональные гидрораспределители, в том числе вставного и ввертного монтажа, с высочайшими характеристиками.

В ряде случаев якорь пропорционального электромагнита может непосредственно воздействовать на запорно-регулирующий элемент гидроаппарата. Такое решение используется в первом каскаде усиления предохранительного клапана непрямого действия типа DBEBE [1] (рис. 5), рассчитанного на давление 35 МПа и максимальный расход до 800 л/мин. На рисунке обозначены: 1 – корпус первого каскада; 2 – пропорциональный электро-магнит; 3 – корпус второго каскада; 4 – надклапанная полость; 5. 7 – жиклеры системы управления; 8 – канал управления; 9 – втулка; 10 – запорно-регулирующий элемент (конус); 11 – линия разгрузки; 12 – линия слива управления; 13 – сервоклапан предельного давления (защищает систему от перегрузки при отказе управляющих устройств). Одним из возможных направлений развития пропорциональной техники являются аппараты с управлением от шаговых электродвигателей [2]. В качестве примера на рис. 6 показан разработанный в ЭНИМСе модульный трехлинейный редукционный клапан прямого действия, в котором в качестве задающего устройства использованы шаговый электродвигатель 1, винтовая пара 2 и пружины 3. В линейных электрогидравлических приводах стендов для испытаний гидравлических гасителей колебаний транспортных средств (рис. 7) шаговый электродвигатель ШД через винтовую пару 1 обеспечивает осевое смещение золотника 2, в результате чего шток гидроцилиндра 5 движется в соответствующем направлении и через рейку 4, шлицевое соединение 3 и винтовую пару возвращает золотник в нейтральное положение, после чего движение останавливается. Конечные выключатели КВ1 и КВ2 выдают в систему управления аварийный сигнал при чрезмерном увеличении рассогласования между заданным и фактически отработанным перемещениями штока. В данном случае применение механической обратной связи позволяет существенно упростить систему и обеспечить ее ремонтопригодность в условиях железнодорожных депо. Типичная конструкция двухлинейного регулятора расхода с пропорциональным электроуправлением мод 2FRE [1] ( р = 31,5 МПа, Q = 160 л/мин) представлена на рис. 8. Основные детали и узлы: 1 – корпус; 2 – пропорциональный электромагнит с позиционным ДОС; 3 – втулка-дроссель; 4 – регулятор; 5 – винт ограничения хода; 6 – обратный клапан.

В последние годы появились комбинированные аппараты, обеспечивающие высокоточное пропорциональное регулирование давления и расхода рабочей жидкости. В качестве примера можно указать клапан 4WREQ ( р = 31,5 МПа, Q = 180 л/мин) [1] со встроенной электронной системой управления IAC-P и датчиками давлений в линиях А и В (рис. 9). Магниты имеют быстросменные катушки; предусмотрены возможность быстрого подключения к РС с помощью программного продукта WINPED, а также управление от шин CANopen или Profibus. Аналогичные функции способен выполнять регулятор расхода и давления RPCE07 фирмы Duplomatic (р = 25 МПа, Q = 150 л/мин).

Линейный цифровой серводвигатель (линейная ось) AZP фирмы Atos (рис. 10) содержит сервоцилиндр 1 со встроенным позиционным датчиком, пропорциональный гидрораспределитель 2, цифровой блок управления 3, канал 4 обратной связи по положению штока; разъемы 5 соединения с источником питания, системой управления и сетевой шиной.

Большое влияние развитие техники пропорционального управления оказывает и на современные регулируемые насосы. Одной из новинок фирмы Parker является регулируемый насос с электрогидравлическим р/Q-управлением, в котором регулирование рабочего объема реализовано с помощью встроенного пропорционального распределителя с датчиком обратной связи по положению наклонного диска. В качестве компенсатора давления используется устанавливаемый отдельно предохранительный клапан с пропорциональным электроуправлением. Система управления имеет высокие надежность и быстродействие, она позволяет реализовать управление по давлению, а также электронное ограничение потребляемой мощности. Схема р/Q-управления радиально-поршневым насосом серии RKP фирмы Moog показа на на рис. 11.

В новейшей серии 32 насосов A10VSO фирмы Bosch Rexroth используется система SYDFEC управления от РС, позволяющая бесступенчато регулировать давление и подачу насоса, ограничивать мощность, повысить точность регулирования благодаря использованию датчиков давления и угла поворота наклонного диска, а также повысить быстродействие до уровня, сравнимого с пропорциональными гидроаппаратами.

Возможность высокоточного регулирования основных параметров гидропривода позволяет обеспечить жесткие циклы управления, например в испытательном оборудовании. Вместе с тем для большинства мобильных машин необходимая величина давления в различных переходах рабочего цикла не может быть заранее установлена. Так, при работе экскаватора даже если гарантируется постоянная скорость движения ковша, требуемое усилие определяется свойствами грунта, глубиной погружения, режущими способностями зубьев ковша, климатическими условиями и многими другими факторами. В этих случаях целесообразно использование регуляторов LS (Load Sensing – чувствительность к нагрузке), в которых перепад давлений на дросселе регулирования скорости (возможно пропорциональном) стабилизируется на уровнеΔр = 0,4. 1,2 МПа путем изменения фактической подачи насоса в режиме оnline, что обеспечивает минимизацию потерь мощности в гидроприводе.

Насосы с энергосберегающими LS-регуляторами широко используются всеми ведущими инофирмами в гидроприводах мобильных машин. При остановке технологических операций центральный контроллер подает команду на электронный блок двигателя и насосы. В результате снижаются обороты коленвала до частоты холостого хода и устанавливаются подачи насосов, близкие к нулевым. Возобновление технологической операции сопровождается увеличением частоты вращения коленвала и установкой дросселя системы LS в рабочее положение; при этом давление на выходе из насоса стабилизируется на уровне действующего сопротивления нагрузки плюс Δр.

В постсоветском пространстве насосы с пропорциональным электроуправлением предлагают, в частности, РУП «ГСКТБ ГА» (г. Гомель, Беларусь) и ОАО «Пневмостроймашина». Последнее к началу 2009 г. освоило серийное производство гидромашин с наклонным блоком, а к концу 2009 г. — с наклонным диском; создаются также электронные системы управления для всех видов мобильной техники.

В современных гидроприводах техника пропорционального управления широко применяется и для решения простейших задач, например, плавного изменения законов разгона и торможения гидродвигателей, замены группы электрически переключаемых регуляторов расхода или давления одним пропорциональным аппаратом и т. п.

На выставке «Интердрайв-2008» в экспозиции фирмы Thomas Magnete, специализирующейся на пропорциональном управлении мобильной гидравликой, демонстрировалась действующая гидрофицированная модель экскаватора с управлением от джойстиков (специальных рукояток с задающими потенциометрами), которые используются в кабине реальной машины (рис. 12). В модели размещена миниатюрная насосная установка, блок вставных пропорциональных распределителей первого каскада экскаватора и «силовые» гидроцилиндры. Единственным проколом можно считать электрические приводы гусеничного хода и поворота платформы, впрочем, для их гидравлической реализации потребовались бы сверхминиатюрные гидромоторы. В процессе демонстрации модели было наглядно показано, что после небольшого тренинга копать насыпанный в поддон гравий могли даже дети, которых невозможно было оторвать от этой замечательной игрушки, рекламирующей доступность и увлекательность пропорционального электроуправления.

Новейшая система дистанционного управления IQAN фирмы Parker (рис. 13), содержащая системный блок, отдельные модули управления, джойстики, педали, датчики и развитое программное обеспечение, дает возможность существенного расширения функций управления машиной как на стадии ее проектирования, так и в процессе эксплуатации. Дополнительные функции могут быть легко внесены в модули управления при помощи портативного или карманного компьютера, причем для этого не нужно быть программистом.

В заключение хочется отметить, что гидроприводы с пропорциональным электроуправлением находятся в стадии интенсивного развития. Более того, наличие этих изделий в программах поставок свидетельствует о престижности фирм–производителей гидрооборудования.

Более подробные сведения об отечественной и импортной пропорциональной гидроаппаратуре и регулируемых насосах с полной расшифровкой кодовых обозначений и указанием габаритных и присоединительных размеров приведены в работе [3].

Литература:

1. Электронный каталог «Гидравлические компоненты». Bosch Rexroth. RDE00112-CD/11.05.
2. Иванов Г. М., Свешников В. К., Орлик И. В. Цифровая электрогидравлическая автоматика нового поколения // Гидравлика и пневматика. 2006. № 21. С. 3–8.
3. Свешников В. К. Гидрооборудование: международный справочник. Номенклатура, параметры, размеры, взаимозаменяемость. В 3-х кн. М.: ООО «Изд. центр «Техинформ» МАИ». Кн. 1. Насосы и гидродвигатели. Первое издание 2001. 360 с.; второе издание 2010. 552 с. Кн. 2. Гидроаппаратура. 2002. 508 с. Кн. 3. Вспомогательные элементы гидропривода. 2003. 480 с.

Владимир Свешников, к. т. н., заведующий лабораторией гидросистем станков ЭНИМС

Фотографии предоставлены: Bosh Rexroth, Atos, Moog, Parker

Источник

Популярность гидравлического оборудования обусловлена ​​очень большим количеством энергии, которое может передаваться через небольшие трубки и гибкие шланги, а также высокой удельной мощностью и широким набором приводов, которые могут использовать эту мощность, а также огромным увеличением сил, которые может быть достигнута путем приложения давления на относительно большие площади. Один недостаток по сравнению с машинами, в которых используются шестерни и валы, заключается в том, что любая передача мощности приводит к некоторым потерям из-за сопротивления потоку жидкости через трубопровод.

СОДЕРЖАНИЕ

История

Джозеф Брама запатентовал гидравлический пресс в 1795 году. Работая в магазине Брамы, Генри Модсли предложил упаковку из кожи для чашки. Поскольку гидравлический пресс давал превосходные результаты, он в конечном итоге вытеснил паровой молот для ковки металла.

Для подачи крупномасштабной энергии, что было непрактично для отдельных паровых двигателей, были разработаны гидравлические системы центральной станции. Гидравлическая энергия использовалась для работы кранов и другого оборудования в британских портах и ​​других странах Европы. Самая большая гидравлическая система была в Лондоне. Гидравлическая энергия широко использовалась в производстве бессемеровской стали. Гидравлическая энергия использовалась также для лифтов, для управления шлюзами каналов и вращающихся секций мостов. Некоторые из этих систем использовались и в двадцатом веке.

Умножение силы и крутящего момента

Фундаментальной особенностью гидравлических систем является возможность приложения силы или увеличения крутящего момента простым способом, независимо от расстояния между входом и выходом, без необходимости использования механических шестерен или рычагов, либо путем изменения эффективных площадей в двух соединенных цилиндрах, либо эффективное смещение (куб.см / об) между насосом и двигателем. В обычных случаях гидравлические передаточные числа комбинируются с механической силой или передаточным числом крутящего момента для оптимальной конструкции машины, такой как движения стрелы и гусеничные приводы для экскаватора.

Примеры Два гидроцилиндра соединены между собой

Если гидравлический роторный насос с рабочим объемом 10 куб. См / об подключен к гидравлическому роторному двигателю с объемом вращения 100 куб. (об / мин) для двигателя также составляет лишь одну десятую скорости вала насоса. Эта комбинация фактически представляет собой тот же тип умножения силы, что и пример с цилиндром, только линейная сила в этом случае является вращательной силой, определяемой как крутящий момент.

Оба этих примера обычно называют гидравлической трансмиссией или гидростатической трансмиссией с определенным гидравлическим «передаточным числом».

Гидравлические схемы

Схема состоит из следующих компонентов:

Чтобы гидравлическая жидкость выполняла работу, она должна течь к приводу и / или двигателям, а затем возвращаться в резервуар. Затем жидкость фильтруется и повторно перекачивается. Путь, по которому проходит гидравлическая жидкость, называется гидравлическим контуром, который бывает нескольких типов.

Цепи разомкнутого контура

Замкнутые контуры

Замкнутый контур: Возврат двигателя подключен непосредственно к впускному отверстию насоса. Для поддержания давления на стороне низкого давления в контурах есть нагнетательный насос (небольшой шестеренчатый насос), который подает охлажденное и отфильтрованное масло на сторону низкого давления. Замкнутые контуры обычно используются для гидростатических передач в мобильных приложениях. Преимущества: Отсутствие гидрораспределителя и лучший отклик, контур может работать при более высоком давлении. Угол поворота насоса охватывает как положительное, так и отрицательное направление потока. Недостатки: насос нельзя легко использовать для какой-либо другой гидравлической функции, а охлаждение может быть проблемой из-за ограниченного обмена потоком масла. Системы с замкнутым контуром большой мощности обычно должны иметь вмонтированный в контур «промывочный клапан», чтобы обменивать поток, намного превышающий основной поток утечки из насоса и двигателя, для улучшенного охлаждения и фильтрации. Промывочный клапан обычно встроен в корпус двигателя, чтобы получить охлаждающий эффект для масла, которое вращается в самом корпусе двигателя. Потери в корпусе двигателя из-за эффекта вращения и потери в шарикоподшипниках могут быть значительными, поскольку скорость двигателя достигает 4000-5000 об / мин или даже больше при максимальной скорости автомобиля. Поток утечки, а также дополнительный поток промывки должны обеспечиваться нагнетательным насосом. Таким образом, большой нагнетательный насос очень важен, если трансмиссия рассчитана на высокое давление и высокие скорости двигателя. Высокая температура масла обычно является серьезной проблемой при использовании гидростатических трансмиссий на высоких скоростях транспортного средства в течение более длительных периодов времени, например, при транспортировке машины с одного рабочего места на другое. Высокие температуры масла в течение длительного времени резко сокращают срок службы трансмиссии. Чтобы поддерживать температуру масла на низком уровне, давление в системе во время транспортировки должно быть снижено, а это означает, что минимальный рабочий объем двигателя должен быть ограничен до разумного значения. Рекомендуемое давление в контуре при транспортировке составляет около 200-250 бар.

Системы постоянного давления и измерения нагрузки

Гидростатические трансмиссии для землеройных машин, таких как гусеничные погрузчики, часто оснащены отдельной « дюймовой педалью », которая используется для временного увеличения оборотов дизельного двигателя при одновременном снижении скорости транспортного средства, чтобы увеличить доступную гидравлическую мощность для рабочих. гидравлику на малых оборотах и ​​увеличивают тяговое усилие. Эта функция аналогична остановке гидротрансформатора при высоких оборотах двигателя. Дюймовая функция влияет на предварительно заданные характеристики «гидростатического» передаточного числа в зависимости от числа оборотов дизельного двигателя.

Системы постоянного давления (CP)

Контуры с закрытым центром существуют в двух основных конфигурациях, обычно связанных с регулятором для регулируемого насоса, который подает масло:

Системы измерения нагрузки (LS)

Системы измерения нагрузки (LS-система) генерируют меньше потерь мощности, поскольку насос может уменьшать как расход, так и давление, чтобы соответствовать требованиям нагрузки, но требует большей настройки, чем CP-система, в отношении стабильности системы. LS-система также требует дополнительных логических клапанов и компенсирующих клапанов в направляющих клапанах, поэтому технически она сложнее и дороже, чем CP-система. LS-система генерирует постоянные потери мощности, связанные с регулируемым падением давления для регулятора насоса:

Среднее значение составляет около 2 МПа (290 фунтов на кв. Дюйм). Если подача насоса высока, дополнительные потери могут быть значительными. Потери мощности также увеличиваются, если давление нагрузки сильно меняется. Зоны цилиндров, смещения двигателя и механические моментные рычаги должны быть спроектированы так, чтобы соответствовать давлению нагрузки, чтобы снизить потери мощности. Давление насоса всегда равно максимальному давлению нагрузки, когда несколько функций выполняются одновременно, а потребляемая мощность насоса равна (макс. Давление нагрузки + Δ p _LS ) x сумма расхода. Δ п L S <\ displaystyle \ Delta p_ >

Пять основных типов систем измерения нагрузки

проходное сечение клапана для более быстрого реагирования, повышенной стабильности и меньших потерь в системе. Это новый тип LS-системы, еще не полностью разработанный.

Технически установленный ниже по потоку компенсатор в клапанном блоке может быть физически установлен «выше по потоку», но работать как нисходящий компенсатор.

Компоненты

Гидронасос

Гидравлические насосы подают жидкость к компонентам системы. Давление в системе возникает в ответ на нагрузку. Следовательно, насос, рассчитанный на 5000 фунтов на квадратный дюйм, способен поддерживать поток при нагрузке 5000 фунтов на квадратный дюйм.

Насосы имеют удельную мощность примерно в десять раз больше, чем электродвигатель (по объему). Они приводятся в действие электродвигателем или двигателем, соединенным с помощью шестерен, ремней или гибкой эластомерной муфты для уменьшения вибрации.

Общие типы гидравлических насосов для гидравлических машин:

Регулирующие клапаны

Направленные регулирующие клапаны направляют жидкость к желаемому приводу. Обычно они состоят из катушки внутри чугунного или стального корпуса. Золотник перемещается в разные положения в корпусе, а пересекающиеся канавки и каналы направляют жидкость в зависимости от положения золотника.

Золотник имеет центральное (нейтральное) положение, поддерживаемое пружинами; в этом положении подаваемая жидкость блокируется или возвращается в резервуар. Сдвигая золотник в сторону, гидравлическая жидкость направляется к приводу и обеспечивает обратный путь от привода к резервуару. Когда золотник перемещается в противоположном направлении, пути подачи и возврата переключаются. Когда золотник может вернуться в нейтральное (центральное) положение, пути жидкости привода блокируются, блокируя его положение.

Направленные регулирующие клапаны обычно спроектированы так, чтобы их можно было штабелировать, с одним клапаном на каждый гидроцилиндр и одним входом жидкости, питающим все клапаны в стопке.

Допуски очень жесткие, чтобы выдержать высокое давление и избежать утечки, золотники обычно имеют зазор с корпусом менее одной тысячной дюйма (25 мкм). Блок клапанов будет установлен на раме машины с использованием трехточечной схемы, чтобы избежать деформации блока клапанов и заклинивания чувствительных компонентов клапана.

Приводы

Резервуар

В резервуаре гидравлической жидкости содержится избыток гидравлической жидкости для компенсации изменений объема в результате: расширения и сжатия цилиндра, расширения и сжатия, вызванного температурой, и утечек. Резервуар также предназначен для отделения воздуха от жидкости, а также для работы в качестве аккумулятора тепла для покрытия потерь в системе при использовании пиковой мощности. Инженеры-проектировщики всегда вынуждены уменьшать размер гидравлических резервуаров, в то время как операторы оборудования всегда ценят резервуары большего размера. Резервуары также могут помочь отделить грязь и другие твердые частицы от масла, поскольку частицы обычно оседают на дно резервуара. Некоторые конструкции включают динамические проточные каналы на обратном пути жидкости, что позволяет использовать резервуар меньшего размера.

Аккумуляторы

Примерами использования гидроаккумуляторов являются резервное питание для рулевого управления или тормозов, или в качестве амортизатора для гидравлического контура.,

Гидравлическая жидкость

Помимо передачи энергии, гидравлическая жидкость должна смазывать компоненты, взвешивать загрязнения и металлические опилки для транспортировки к фильтру и хорошо функционировать при температурах до нескольких сотен градусов по Фаренгейту или Цельсию.

Фильтры

Трубки, трубы и шланги

Перед вводом системы в эксплуатацию трубы и трубы для гидравлических систем смазываются изнутри. Обычно стальные трубы окрашиваются снаружи. Если используются раструб и другие соединения, краска удаляется под гайкой, и это место, где может начаться коррозия. По этой причине в морских приложениях большая часть трубопроводов изготовлена ​​из нержавеющей стали.

Уплотнения, фитинги и соединения

Компоненты гидравлической системы [источники (например, насосы), элементы управления (например, клапаны) и приводы (например, цилиндры)] нуждаются в соединениях, которые будут содержать и направлять гидравлическую жидкость без утечки или потери давления, которое заставляет их работать. В некоторых случаях компоненты могут быть скреплены болтами со встроенными жидкостными трактами. Однако в большинстве случаев для направления потока от одного компонента к другому используются жесткие трубки или гибкие шланги. Каждый компонент имеет точки входа и выхода для задействованной жидкости (называемые портами), размер которых зависит от того, сколько жидкости, как ожидается, пройдет через него.

Фитинги служат нескольким целям;

Типичный механизм или тяжелое оборудование может иметь тысячи герметичных точек подключения и нескольких различных типов:

Эластомерные уплотнения (втулка уплотнительного кольца и торцевое уплотнение) являются наиболее распространенными типами уплотнений в тяжелом оборудовании и способны надежно герметизировать давление жидкости 6000+ фунтов на квадратный дюйм (40+ МПа ).

Источник