Объемным гидроприводом называется совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости. Рис. 3.90. Схема простейшего гидропривода
К числу гидромашин относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько. Гидроаппаратура — это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители — устройства для изменения направления потока жидкости. Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие ее качество и состояние. Это различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы. Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость. Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля. Рассмотрим простейший гидропривод (рис. 3.90). Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены между собой трубопроводом. Поршень цилиндра 1 под действием силы Fx пере¬мещается вниз, вытесняя жидкость в цилиндр 2. Поршень цилиндра 2 при этом перемещается вверх и преодолевает нагрузку (силу) F2. Если пренебрегать потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 1 и 2 будет одинаковым и равным p — F1/S1 = Fi/Si, где Sx и S2 — площади поршней цилиндров 1 и 2.
Мощность, затрачиваемая на перемещение поршня в цилиндре 1, выражается соотношением N — = p2Sxvx. Так как величина Sxvx является расходом жидкости Q, то условие передачи энергии можно (при отсутствии сил трения) представить в виде Fxvx = pQ = F2v2, где pQ — мощность потока жидкости; F2v2 — мощность, развиваемая поршнем цилиндра 2, т. е. работа выходного звена системы, отнесенная к единице времени. Каждый объемный гидропривод содержит источник энергии, т. е. жидкости под давлением. По виду источника энергии гидроприводы разделяют на три типа. 1. Насосный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого гидропривода. Он применяется наиболее широко. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с замкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак). Термин насосный гидропривод включает понятие объемная гидропередача. Это часть насосного гидропривода, состоящая из насоса, гидродвигателя (одного или нескольких) и связывающих их гидролиний. Гидропередачи, таким образом, это силовая часть гидропривода, через которую протекает основной поток энергии. Для привода насоса в насосном гидроприводе могут быть использованы различные двигатели. В связи с этим, если в понятие насосного гидропривода включают также приводящий двигатель, то в зависимости от типа этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизельгидропривод, мотогидропривод и т. п. 2. Аккумуляторный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидро- аккумулятора. Такие гидроприводы используют в системах с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов. 3. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали. Напор рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, состоящей из одного или нескольких насосов и питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).
По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы: поступательного движения — с возвратно-поступательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидроцилиндров; поворотного движения — с возвратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 360° и с поворотными гидродвигателями; вращательного движения — с вращательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов. Если в объемном гидроприводе отсутствует устройство для изменения скорости выходного звена, то такой гидропривод является нерегулируемым. Гидропривод, в котором скорость выходного звена можно изменять по заданному закону является регулируемым.
Применяются следующие два способа регулирования скорости выходного звена объемных гидроприводов: 1) дроссельное регулирование, т. е. регулирование скорости дросселированием потока рабочей жидкости и отводом части потока через дроссель или клапан, минуя гидродвигатель; 2) объемное регулирование, т. е. регулирование скорости изменением рабочего объема насоса или гидродвигателя или того и другого.
Если в объемном гидроприводе скорость регулируется одновременно двумя рассмотренными способами, то такое регулирование называется объемно-дроссельным. В некоторых случаях в насосном гидроприводе скорость выходного звона регулируется изменением скорости приводного двигателя (электродвигателя, дизеля и т. п.). Такое регулирование называется регулированием приводящим двигателем. Регулирование гидропривода может быть ручным, автоматическим и программным. Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называют стабилизированным. Следящим, гидроприводом называют такой регулируемый гидропривод, в котором выходное звено повторяет движения звена управления. Регулируемые гидроприводы широко используются в качестве приводов станков, прокатных станов, прессового и литейного оборудования, дорожных и строительных машин, транспортных и сельскохозяйственных машин и т. п. Такое широкое их применение объясняется рядом преимуществ (по сравнению с механическими и электрическими передачами), к которым относятся: бесступенчатое регулирование передаточного числа в широком диапазоне и возможность создания больших передаточных отношений; малая удельная масса, т. е. масса гидропривода, отнесенная к передаваемой мощности (0,2—0,3 кг на 1 кВт); возможность простого и надежного предохранения приводящего двигателя от перегрузок; малая инерционность вращающихся частей, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, разгон, реверс, остановка); простота преобразования вращательного движения в возвратно-покупательное; возможность расположения гидродвигателя на удалении от источника энергии и свобода компоновки. Необходимо также считаться с недостатками гидропривода, а именно: КПД объемного гидропривода несколько ниже, чем КПД механических и электрических передач, и, кроме того, оп снижается в процессе регулирования; условия эксплуатации гидропривода (температуры) влияют на его характеристики; КПД гидропривода несколько снижается по мере выработки его ресурса из-за увеличения зазоров и возрастания утечек жидкости (падение объемного КПД); чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость достаточно высокой культуры обслуживания.
