Объемный гидропривод.
Гидроприводы бывают гидростатические и гидродинамические. В первом давление создается насосом и передается на исполнительный орган (гидроцилиндр или гидромотор) через рабочую жидкость как через промежуточное тело, а движение рабочего органа осуществляется за счет перемещения объема жидкости в замкнутом пространстве. Во втором рабочая жидкость приводится во вращение ведущим колесом (насосом) и передает свою кинетическую энергию ведомому колесу (турбине). В этом случае жесткой связи между ведущим и ведомым звеньями нет. Гидродинамические передачи применяются в автомобилях, тракторах и дорожных машинах, тепловозах, дрезинах и заменяют механическую коробку передач и сцепление.
В путевых машинах применяется объемный открытый гидропривод. «Открытый» означает, что жидкость после прохождения силового элемента поступает в бак, находящийся под атмосферным давлением. В закрытых системах внутренние полости не сообщаются с атмосферой. Закрытые системы обладают большим к. п. д., однако в них затруднено регулирование привода, так как оно осуществляется регулированием объема двигателя либо насоса, что усложняет конструкцию и затрудняет обслуживание.
По характеру движения ведомого звена гидростатические передачи разделяются на передачи вращательного, возвратно-поступательного и возвратно-поворотного действия. Вращательное движение осуществляется гидромоторами, возвратно-поступательное — гидроцилиндрами, а возвратно-поворотное — моментными гидроцилиндрами.
К достоинствам объемного гидропривода относятся:
независимость расположения узлов и возможность разветвления мощности;
простота преобразования вращательного движения в поступательное;
простота создания больших передаточных чисел и возможность бесступенчатого регулирования скоростей и усилий в широком диапазоне;
легкость реверсирования движения исполнительного механизма;
высокая компактность передачи и малая масса металла, приходящаяся на единицу мощности;
легкость предохранения привода и элементов машины от перегрузок;
легкость стандартизации и унификации элементов и схем гидропривода;
легкая приспособляемость привода к восприятию неравномерных нагрузок и значительных сил инерции.
Особенно ярко достоинства гидропередачи проявляются при высоких давлениях (30 МПа и выше). К недостаткам объемного гидропривода относятся: сложность изготовления и обслуживания гидроаппаратуры и коммуникаций (трубопроводов и рукавов высокого давления, особенно в местах их соединений);
внутренние и наружные утечки жидкости, снижающие к. п. д. привода;
зависимость характеристик гидросистемы от температуры жидкости;
растворимость воздуха в жидкости и выделение его при снижении давления в системе.
Простейшая система объемного гидропривода.
Она состоит (рис. 9, а) из двух цилиндров 1 и 3 с разными площадями поршней и соединяющего их трубопровода 2. По закону Паскаля, давление
где N1 и N2 — силы, действующие на поршень; F1 и F2 — площади поршней.
Рис. 9. Простейшие системы гидропривода
Силы, действующие на поршни, прямо пропорциональны давлению и обратно пропорциональны их площадям.
Усилие, прикладываемое к маленькому поршню, создает усилие на большом поршне в F2/F. В системе гидравлического домкрата (рис. 9, б) для получения значительных перемещений цилиндра 7 поршень 4 работает в качестве насоса, а жидкость для подпитки гидросистемы поступает из бака 5. При движении поршня 4 вниз клапан 9 закрывается, а клапан 8 открывается, и жидкость из поршневой полости цилиндра 4 поступает в поршневую полость цилиндра 7, поршень которого начинает перемещаться. Верхние (штоковые) полости цилиндров связаны c атмосферой. При движении поршня цилиндра 4 вверх клапан 9 открывается, а клапан 8 закрывается.
Жидкость из бака 5 поступает в поршневую полость цилиндра 4. Затем процесс повторяется. Работа происходит при закрытом вентиле 6, т. е. система закрыта.
Рис. 10. Схемы включения дросселя
1 — гидроцилиндр, 2 — управляющий золотник, 3 — дроссель, 4 — предохранительный клапан, 5 — гидронасос, 6 — бак
Для возврата поршня цилиндра 7 в исходное положение вентиль 6 открывается и сообщает поршневую полость цилиндра 7 с баком. Жидкость при этом перетекает в бак, т. е. это открытая система.
Системы дроссельного регулирования.
В объемном открытом гидроприводе чаще всего применяют дроссельное регулирование скорости исполнительных органов. Существует три способа включения дросселя в систему гидропривода: на входе (рис. 10, а) — дроссель расположен на напорной линии; на выходе (рис. 10, б) — дроссель расположен на сливной линии и на ответвлении (рис. 10, в) — дроссель расположен на линии, параллельной гидродвигателю.
В гидросистемах путевых машин чаще всего применяется первая схема. Ее особенностью является постоянство расхода (при постоянных оборотах гидронасоса), не зависящее от внешней нагрузки на рабочий орган. Вторая и третья схемы применяются чаще в схемах с автоматическим гидрорегулированием. В путевых машинах автоматизация осуществляется электро- и электронной аппаратурой, поэтому эти схемы не нашли широкого применения.