'
Новосельцев А.А.
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОПРИВОДОМ *
Аннотация:
в работе рассмотрено понятие электрогидравлического привода, его применение. Описаны преимущества и принцип работы объемного гидропривода
Ключевые слова:
система управления, электрогидравлический привод, объемный гидропривод
УДК 62-5
Новосельцев А.А.
Магистр Ульяновский государственный технический университет
(Россия, г. Ульяновск)
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОПРИВОДОМ
Аннотация: в работе рассмотрено понятие электрогидравлического привода, его применение. Описаны преимущества и принцип работы объемного гидропривода.
Ключевые слова: система управления, электрогидравлический привод, объемный гидропривод.
Приводом называют устройство, посредством которого осуществляется движение какой-либо машины или механизма. Такое устройство состоит из двигателя и аппаратуры, которое им управляет. Двигатель, приводя в движение машину или механизм, использует электрическую, тепловую или механическую энергию. Если в последнем случае рабочей средой для двигателя служит жидкость, то привод называют гидравлическим, сокращенно - гидроприводом. В зависимости от способа использования энергии жидкости гидроприводы разделяют на два вида: объемные и динамические.
Принцип действия объемного гидропривода состоит в том, что жидкость под давлением изменяет объем одной или нескольких камер двигателя, вызывая тем самым перемещение рабочего органа двигателя и связанного с ним выходного звена. Принцип работы второго вида приводов основан на гидродинамическом воздействии потока жидкости непосредственно на рабочий орган двигателя. Гидравлические, паровые и газовые турбины, вращающие валы генераторов электрического тока, насосов и компрессоров, могут служить примерами таких приводов.
Гидродинамические приводы применяют в системах управления не столь широко, как объемные, что вызвано сложностью реверсирования движения выходных звеньев и другими их конструктивными особенностями. Жидкость под давлением подводится к объемному гидроприводу от источника энергопитания, в котором находится насос или другое устройство, например баллон, заполненный сжатым газом.
Наибольшее применение в источниках энергопитания гидроприводов нашли объемные насосы. В этих насосах энергия передается жидкости «вытеснителями», приводимыми в движение электродвигателем, газовой турбиной, двигателем внутреннего сгорания или пневмомотором. К одному источнику энергопитания может быть подключено несколько гидроприводов. В таком случае источник энергопитания называют централизованным. Регулирование давления, расхода и направления движения жидкости, подводимой от источника энергопитания к гидродвигателю, осуществляют с помощью гидроаппаратов.
Гидродвигатель, источник энергопитания и гидроаппараты образуют техническую систему Такая система информационно и энергетически связана с внешней средой. Границы внешней среды выделены на схеме штриховым контуром, а взаимодействие гидропривода с внешней средой показано стрелками А, В, С.
Рис.1. Система объемный гидропривод - источник энергопитания.
Гидродвигатель, источник энергопитания и гидроаппараты образуют техническую систему (рис. 1), где 1 - источник энергопитания; 2 - гидроаппараты; 3 - гидродвигатель; А - подвод энергии; В - сигнал от выходного звена гидродвигателя; С – управление Назначение и принцип действия устройств объемного гидропривода поясняет схема, изображенная в условных обозначениях (рис. 2).
Для данного примера принято, что система состоит из трех гидроприводов, отличающихся типом гидродвигателя: гидроцилиндра 1, поворотного гидродвигателя 2, гидромотора 3. Камеры каждого из трех гидродвигателей переключением гидроаппаратов 4 - 6 могут быть соединены с напорной 7 и сливной 8 гидролиниями.
При среднем положении элементов гидроаппаратов камеры гидродвигателей не сообщаются с этими гидролиниями. В случае отклонения элементов гидроаппаратов от среднего положения, что соответствует на схеме смещению клетки влево или вправо, одна камера гидродвигателя сообщается с напорной гидролинией, а другая - со сливной.
Под действием создавшейся в камерах разности давлений перемещается поршень гидроцилиндра, вращаются лопасть поворотного гидродвигателя, и вместе с ротором вал гидромотора.
Рис.2 Схема системы с тремя гидроприводами
Гидроаппаратом 4 управляет электромагнит, причем так, что в зависимости от значения электрического тока, подаваемого в обмотки электромагнита, пропорционально изменяется положение золотника, регулирующего проходные сечения каналов, которые соединяют полости гидроцилиндра с напорной и сливной гидролиниями. Аналогичное изменение проходных сечений каналов получают в гидроаппарате 5 с ручным управлением.
Электромагнит гидроаппарата 6 дискретно устанавливает золотник или заменяющий его клапан в одно из трех положений: среднее и два крайних. Напорная гидролиния подключена к гидроаккумулятору 9, в котором поступающая от насоса 12 жидкость сжимает газ, создавая тем самым необходимое для работы гидропривода давление жидкости.
Кроме того, за счет сжатого газа в гидропривод может поступать дополнительное количество жидкости, необходимой для обеспечения требуемых динамических характеристик гидропривода без увеличения подачи насоса. Вместо газа в некоторых конструкциях гидроаккуму-ляторов применяют механические пружины, но такие аккумуляторы вследствие наличия в них поршня по своим динамическим характеристикам хуже аккумуляторов с газовой подушкой. От насоса к гидроаккумулятору жидкость подводится через обратный клапан 10 и фильтр 11.
Насос может иметь регулятор 13, который увеличивает или уменьшает подачу насоса соответственно при снижении или повышении давления жидкости в напорной гидролинии. На схеме показан насос, вал которого приводится во вращение от электродвигателя 14. Для защиты напорной гидролинии и гидроаккумулятора от чрезмерного повышения давления служит предохранительный клапан 15. Жидкость, которую всасывает насос, находится в баке 16 при атмосферном или повышенном давлении.
Необходимость в таком увеличении давления зависит от условий эксплуатации гидропривода. При низких давлениях окружающей среды, а также недопустимом для используемой жидкости температурном диапазоне в насосе и гидроаппаратах может возникать кавитация, для предотвращения которой увеличивают давление в баке. В нормальных условиях температура жидкости поддерживается в допустимых пределах теплообменником 17.
Подводимое к электродвигателю насоса напряжение, линейные и угловые перемещения выходных звеньев гидродвигателей, сигналы управления гидроаппаратами, а также сигналы, вызванные нештатными ситуациями, определяют взаимодействие гидроприводов с внешней средой, которое показано на рис. 1 стрелками. Давление, необходимое для работы объемного гидропривода, обычно создает насос, который применяют как с аккумулятором (см. рис. 2), так и без него.
В обоих случаях подачу насоса выбирают исходя из циклограммы работы всех гидроприводов и требуемых значений расходов жидкости, обеспечивающих заданные скорости движения выходных звеньев гидродвигателей. При этом мощность насоса определяют с учетом КПД гидродвигателей, потерь энергии в гидролиниях и гидроаппаратах. Мощность двигателя, от которого приводится насос, должна быть не меньше потребляемой насосом мощности, вычисленной с учетом его КПД. Отношение суммарной мощности гидродвигателей к мощности двигателя насоса характеризует энергетическую эффективность системы гидроприводов с централизованным источником питания. Энергетическую эффективность одного гидропривода, имеющего свой собственный источник энергопитания, оценивают по отношению мощностей гидродвигателя и двигателя насоса.
Кроме того, показателем энергетической эффективности одного гидропривода может служить коэффициент, определяемый отношением мощности, развиваемой выходным звеном, к мощности, необходимой для управления гидроаппаратом. Конструкции устройств, из которых состоит гидропривод, очень разнообразны, их вид во многом зависит от назначения гидропривода. Объемные гидроприводы применяют в различных станках, летательных аппаратах, на морских и речных судах, в строительно-дорожных, подъемно-транспортных, сельскохозяйственных, испытательных и технологических машинах. Столь широкое использование объемных гидроприводов объясняется возможностью получения практически неограниченных сил и скоростей при управлении объектами в названных выше и других областях техники.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Бесекерский В.А. Цифровые автоматические системы. – М.: Наука, 1976. – 576 с.
Доманов В.И. Автоматическая система управления дуговой плавильной печи / В.И. Доманов, А.В. Доманов, К.Е. Карпухин, И.Ю. Муллин // Промышленные АСУ и контроллеры. 2010. №4.
Доманов В.И. Элементы систем автоматики (канал управления): учебное пособие для студентов специальности «Электропривод и автоматика промышленных установок и комплексов»/ В. И. Доманов, А. В. Доманов. – Ульяновск: УлГТУ, 2009. – 103 с.
Novoseltsev A.A.
Master's degree Ulyanovsk State Technical University
(Russia, Ulyanovsk)
HYDRAULIC DRIVE CONTROL SYSTEM
Abstract: the paper deals with the concept of an electro-hydraulic drive and its application. The advantages and principle of operation of the volumetric hydraulic drive are described.
Keywords: control system, electro-hydraulic drive, volumetric hydraulic drive.
Номер журнала Вестник науки №12 (45) том 3
Ссылка для цитирования:
Новосельцев А.А. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОПРИВОДОМ // Вестник науки №12 (45) том 3. С. 205 - 211. 2021 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5049 (дата обращения: 19.03.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2021. 16+
*