В качестве регулируемых насосов и гидромоторов получили распространение роторно-поршневые и пластинчатые гидромашины, описанные выше. Введем в рассмотрение безразмерный параметр е регулирования гидромашины, равный отношению текущего значения рабочего объема V'„ к максимальному его значению V0, т. е. е = V'JVa. Регулирование изменением рабочего объема иасоса (см. рис. 3.91) заключается в плавном изменении скорости движения выходного звена гидродвигателя путем изменения параметра еи. Минимальное его значение соответствует минимальному рабочему объему F,'IH насоса и, следовательно, минимальной скорости выходного звена. Максимальная скорость последнего получается при ен = 1, т. е. при V'un = Voa. При закрытом предохранительном клапане скорость выходного звена гидропривода определяется размерами машин, их объемными КПД и изменяется пропорционально параметру регулирования ен, т. е. для гидропривода поступательного движения в соответствии с формулой (3.78) где объемный КПД гидропривода ri0 = т]0 hti0 г является линейно убывающей функцией давления в системе, т. е. нагрузки на выходном звене. Кроме того, объемный КПД несколько уменьшается с уменьшением параметра е„, так как расход утечек мало зависит от рабочего объема, но этот расход относится к идеальной подаче насоса, убывающей с уменьшением параметра е„. Таким образом, при постоянном еи и увеличении нагрузки на выходном звене гидродвигателя скорость этого звена несколько убывает из-за влияния утечек в насосе и гидродвигателе. Однако ввиду того что объемные КПД современных гидромашин достаточно высоки, это уменьшение скорости выходного звена невелико. При установке нескольких значений ен = const нагрузочные характеристики гидропривода, т. е. зависимости vn от F для поступательного движения поршня гидроцилиндра или пг от Мт для вращательного движения вала гидромотора имеют вид, показанный на рис. 3.94 (область ОЕВС). При некотором предельном значении нагрузки (максимальном давлении в системе) срабатывает предохранительный клапан или автомат изменения рабочего объема насоса и скорость выходного звена круто уменьшается до нуля (ветвь ВС), так как происходит торможение гидродвигателя под нагрузкой. Нагрузочные характеристики показывают так называемую просадку гидропривода, т. е. снижение скорости выходного звена, обусловленное нагрузкой. При использовании гпдромотора полная просадка гидропривода при закрытом предохранительном клапане равна отношению частот Сжимаемость рабочей жидкости увеличивает просадку гидропривода и тем больше, чем выше давление. Мощность, развиваемая гидроприводом при постоянном давлении в системе возрастает при регулировании (увеличении рабочего объема) насоса. Скорость выходпого звена при этом возрастает, а усилие на штоке гидроцилиндра или момент на валу гидромотора остаются постоянными (рис. 3.95, а). Реверс гидродвигателя, т. е. изменение направления движения выходного звена гидропривода при регулируемом насосе, можно осуществить двумя способами: с помощью гидрораспределителей (см. рис. 3.91) или изменением направления подачи (реверсом подачи насоса). Второй способ возможен лишь в гидроприводах с замкнутой циркуляцией жидкости и осуществляется сначала уменьшением рабочего объема насоса до нуля, а затем изменением знака эксцентриситета в шиберных и радиальных роторно-поршневых насосах или изменением знака угла отклонения диска (блока) р в аксиальных роторно-поршневых насосах. При переходе через нулевой рабочий объел приходится проходить зону нечувствительности, на границах которой гидромотор останавливается, так как вся подача насоса идет на компенсацию утечек. Внутри этой зоны насос не способен компенсировать утечки. Поэтому вместе с частотой вращения гидромотора давление в гидроприводе постепенно уменьшается до пуля. На рис. 3.96 показана зависимость частоты вращения гидромотора пг от параметра ен при р — О (прямая а) и при р = const (кривая Ь), а также зона нечувствительности с. Регулирование изменением рабочего объема гидромотора воз- можно лишь в гидроприводах вращательного движения. Если насос работает при постоянных частоте вращения и давлении, то регулирование гидропривода осуществляется при постоянной мощности насоса (рис. 3.95, б). При уменьшении рабочего объема F„r гидромотора от максимального его значения (ег = 1) до минимального (ег — ег1„|П) частота вращения его вала пг будет увеличиваться. Крутящий момент Мг на валу гидромотора ввиду примерного постоянства развиваемой мощности, равной Nn r = Мгсог, будет убывать приблизительно обратно пропорционально сог, т. е. по гиперболическому закону. Вследствие переменности КПД гидромотора действительный закон изменения Мг будет несколько отличаться от гиперболического. При таком регулировании частота вращения гидромотора При уменьшении рабочего объема гидромотора и увеличении момента Мт (давления рг) объемный КПД гидропривода г]0 = Ло.нПо.г уменьшается. Поэтому нагрузочные характеристики гидропривода в данном случае (область ABED на рис. 3.94) изображаются линиями, наклон которых в сторону оси абсцисс с уменьшением параметра ег увеличивается. Кривая АВ ограничивает область возможных режимов работы, определяемую настройкой предохранительного клапана. Как следует из формулы (3.84), при ег —у 0 частота вращения гидромотора стремится к бесконечности. Допускать слишком малые значения рабочего объема гидромотора нельзя. При этом возникает сначала неустойчивая работа, а затем и самоторможение гидромотора. Момент Мг, развиваемый гидромотором, при F|ir = а (см. рис. 3.97) становится равным моменту трения внутри его механизма и последний останавливается даже при отсутствии нагрузки. Чаще всего регулирование с помощью гидромотора применяется в системах, где регулируемым также является и насос. Регулирование изменением рабочих объемов насоса и гидромотора (рис. 3.95, в) осуществляется с целью расширения диапазона регулирования гидропривода. Регулирование выполняется последовательно. Если требуется постепенно увеличить скорость вращения вала гидромотора (например, при трогании с места и разгоне транспортного средства), то регулирование выполняется в следующем порядке: 1) насос устанавливают в положение нулевого рабочего объема, а гидромотор — в положение максимального, приводящий двигатель выводят на заданную постоянную частоту вращения; 2) рабочий объем насоса постепенно увеличивают до максимума, вследствие чего скорость выходного звена возрастает до значения, соответствующего номинальной мощности привода; 3) увеличивают скорость выходного звена уменьшением рабочего объема гидромотора до минимального значения, определяемого началом неустойчивой работы. Рис. 3.96. Зона нечувствительности гидромотора при реверсе подачи насоса
Первый этап разгона происходит при постоянном моменте Мг и возрастающей мощности привода. Для второго характерно уменьшение крутящего момента и постоянная мощность. КПД объемного гидропривода с объемным регулированием определяют так же, как и в случае нерегулируемого привода, формулой (3.80). В отличие от нерегулируемого гидропривода КПД гидромашин помимо давления, частоты вращения и вязкости существенно зависят еще и от параметров регулирования еп и ет. Максимальный КПД гидропривода имеет место в области максимальных рабочих объемов насоса и гидромотора, т. е. при еа = ег = 1. Рис. 3.97. Зона самоторможения гидромотора
Экспериментальные характеристики регулируемого объемного гидропривода обычно изображают в виде ряда кривых зависимости момента М, на валу гидромотора от частоты его вращения пг. Их строят для нескольких постоянных значений давления рг, используемого гидромотором (рис. 3.98). Прямая ME отделяет область I регулирования насоса (слева) от области II регулирования гидромотора (справа). Кривые Мг = / (гег) при рг = const в I области представляют собой горизонтальные прямые, а во II — спадающие кривые, близ¬кие к гиперболам. На том же графике нанесены наклонные прямые зависимости Мт от пг при постоянных значениях рабочего объема или, что то же, при ен = const и ег = const. Эти прямые представляют нагрузочные характеристики гидропривода, которые были показаны на рис. 3.94. Их наклон характеризует уменьшение частоты вращения выходного вала гидропривода (просадку) с возрастанием давления рг из-за утечек и сжимаемости жидкости. По этим значениям на поле моментных характеристик наносят кривые постоянных значений КПД. Эти кривые определяют области наиболее рациональной эксплуатации гидропривода. Таким образом получают топографическую характеристику гидропривода, аналогичную такой же характеристике (см. рис. 3.22) роторного насоса. На ней линия АБС соответствует оптимальному давлению рг = = 20 Mi la. Для согласования гидропривода (гидропередачи) с приводящим двигателем помимо моментных характеристик при р = const и У0 = const целесообразно иметь на графике еще кривые Мг = / (пг), соответствующие постоянным значениям развиваемой мощности. Они представляют собой гиперболы. На рис. 3.98 одна из этих гипербол 'С, обозначенная также N0, наилучшим образом проходит через область максимальных КПД. Следовательно, эта кривая соответствует оптимальной для данной гидропередачи мощности. Соответствующая ей кривая КПД г)гп гидропривода также нанесена на графике. Гипербола KL отделяет область предельных режимов эксплуатации гидропривода при данной настройке предохранительного клапана. Точка К соответствует началу открытия клапана (р = 30 МПа), а линия К J — характеристике клапана. В точке J вся подача насоса идет через предохранительный клапан. Линии, показанные штрихами, при данной настройке клапана реализовать нельзя.
