Рекомендации по разработке гидросистемы трансмиссии (Danfoss). Раздел 4

Подождите немного. Документ загружается.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.3 Выносной ограничитель давления с дистанционным управлением

4.3.1 Введение

Контур выносного одностороннего ограничителя

давления с дистанционным управлением (RVPL)

образуется подключением управляемого

предохранительного клапана высокого давления к

стандартному насосу Серии 90. Добавление контура

RVPL позволяет изменять значение установки

регулируемого ограничителя давления, которое

ниже значения установки встроенного ограничителя

давления. Такая дополнительная функция

регулирования полезна для приложений,

требующих наличия управляемого регулятора

постоянного давления, например, для механизмов

принудительной подачи на буровых установках и

автоматических лебедок с регулируемым

натяжением троса. Более подробная информация

по областям применения представлена после

описания контура.

Рис. 4-7

4.3.2 Контур регулирования

Схема трубопроводов, необходимых для

формирования одностороннего RVPL приводится на

рис. 4-8 и 4-9. Линия высокого давления должна

связывать соответствующее выходное отверстие

давления в системе, расположенное на насосе (или

на другом источнике давления в системе), с входом

выносного предохранительного клапана c

дистанционным установлением (клапана RVPL). С

выхода этого клапана давление затем подается на

соответствующее входное отверстие

серворегулятора насоса. На рис. 4-7 изображены

выходные отверстия насосов Серии 90.

Выносной клапан RVPL становится вторым

клапаном ограничения давления, подключенным

параллельно встроенному клапану ограничения

давления, при этом давление в системе будет

ограничено тем клапаном, установка которого будет

ниже. Установка встроенного ограничителя

давления должна быть равной максимальному

расчетному давлению в системе – для ограничения

максимального давления в системе даже в том

случае, если установка выносного клапана RVPL

будет соответствовать более высокому давлению.

Более низкое давление в системе будет

поддерживаться изменением установки выносного

клапана RVPL до значения, более низкого, чем

установка встроенного ограничителя давления.

Контур выносного ограничителя давления с дистанционным управлением

для насосов Серии 90

(Вращение против часовой стрелки)

Отверстия подключения линий

сервоуправления

Выходное отверстие

M4 подключения

линии

сервоуправления

Выходное отверстие

M5 подключения

линии

сервоуправления

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Рис. 4-8

ВЫНОСНОЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

ДАВЛЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

ДОПОЛН

И-

ТЕЛЬНАЯ

ДИАФРАГ

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Контур выносного ограничителя давления с дистанционным управлением

для насосов Серии 90

(Вращение по часовой стрелке)

Рис. 4-9

Выносной клапан RVPL всегда следует соединять с

тем отверстием системы, для которого необходимо

обеспечить функцию RVPL. Однако конкретное

подключение линий сервоуправления зависит от

направления вращения насоса, как показано в

Таблице 4-1.

Предупреждение: в случае ошибочного

подключения линии сервоуправления (при

подключении к отверстию, предусмотренному для

противоположного направления вращения)

выносной ограничитель давления не будет

функционировать.

При необходимости формирования

двухступенчатого ограничителя давления без

изменения установки выносного клапана RVPL,

выносным клапаном можно управлять и из контура

посредством последовательно установленного

двухпозиционного клапана (c ручным,

гидравлическим или электромагнитным

управлением), который будет определять, какой из

клапанов будет работать в качестве ограничителя

давления: встроенный или выносной. Данную логику

управления можно также расширить, используя

более двух уровней ограничения давления, –

посредством применения дополнительных

выносных клапанов RVPL и двухпозиционных

клапанов.

Не пытайтесь поддерживать в системе низкий

перепад давления, значением около 0 psi. Давление

в системе должно всегда быть выше давления

подпитки и желательно не ниже 750 psi.

При необходимости независимого регулирования

обоих давлений в системе, изображенный контур

RVPL можно независимо применять на обеих

сторонах насоса. При необходимости поддержания

одинакового значения обоих давлений в системе

можно также использовать единственный выносной

клапан RVPL. Однако схема внешних

трубопроводов усложняется и для получения

помощи в разработке такого приложения следует

обращаться в компанию Sauer-Danfoss.

ЛОГИКА УПРАВЛЕНИЯ НАСОСОМ

НАПРАВЛЕНИЕ

ВРАЩЕНИЯ

ОТВЕРСТИЕ

ПОДКЛЮЧЕНИЯ

ОТВЕРСТИЕ

ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИИ

ДАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ

ОТВЕРСТИЯ

ПОДКЛЮЧЕНИЯ ЛИНИЙ

СЕРВОУПРАВЛЕНИЯ

правое

(по часовой стрелке)

A M1 M4

B M2 M5

левое

(против часовой стрелки)

A M1 M5

B M2 M4

ВЫНОСНОЙ ОГРАНИЧИТЕЛЬ

ДАВЛЕНИЯ С ДИСТАНЦИОННЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

ДОПОЛН

И-

ТЕЛЬНАЯ

ДИАФРАГ

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Таблица 4-1

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.3.3 Работа компонентов и контура регулирования

В идеальном случае гидродинамические

характеристики выносного клапана RVPL должны

быть близкими к характеристикам встроенного

клапана ограничения давления. Наиболее важной

характеристикой является скорость нарастания

давления в зависимости от расхода,

представляющая собой отклонение кривой графика

давления в зависимости от расхода для клапана

RVPL. Расчетная скорость нарастания давления

составляет 250 psi/галлон/мин. Скорость

нарастания давления проиллюстрирована на рис. 4-

10. При более высокой скорости нарастания

давления клапана RVPL (более 250 psi/галлон/мин)

реакция RVPL будет медленнее, чем реакция

встроенного ограничителя давления. При

значительно более низкой скорости нарастания

давления клапана RVPL (менее 250 psi/галлон/мин)

реакция RVPL будет более быстрой. Быстрая

реакция RVPL (возможность обеспечения более

высокого расхода) может привести к неустойчивой

работе или созданию чрезмерного давления в

сервоцилиндре.

При использовании в системах более быстрых (с

точки зрения реакции) схем RVPL соответствующие

системы следует тщательно проверять на предмет

достижения рабочих характеристик и срока службы.

При необходимости использования клапана RVPL,

отличающегося недостаточной скоростью

нарастания давления (обеспечивающего слишком

высокий расход), к расчетной скорости нарастания

давления можно приблизиться при помощи

установки соответствующей диафрагмы

последовательно выносному клапану RVPL. Данная

диафрагма обозначена на принципиальной схеме

как необязательная. При очень малой скорости

нарастания давления на клапане RVPL для

достижения расчетной скорости нарастания

давления в контуре RVPL следует диафрагму с

отверстием диаметром 0,070" (1,778 мм). При

промежуточном значении (низком, но не

пренебрежимо малом) скорости нарастания

давления клапана RVPL можно использовать

отверстие большего диаметра. В результате

необходимо подобрать такое сочетание внешнего

клапана RVPL и диафрагмы, для которого скорость

нарастания давления составляет 250 psi/галлон/мин

при расходе 1 галлон/мин. При поддержании

постоянного давления в системе клапан будет

работать правильно.

Для минимизации воздействия медленной реакции

RVPL при холодной рабочей жидкости, особенно

для длинных (10 футов (3,048 м) или более) линий,

выносной клапан RVPL рекомендуется подключать

трубопроводами 3/8" (№6). Отверстия подключения

к насосу линий управления – SAE №6 с

цилиндрической резьбой.

При расчетном значении (250 psi/галлон/мин)

скорости нарастания давления выносного клапана

RVPL, работа контура RVPL по уменьшению хода

наклонной шайбы будет аналогична работе

встроенного ограничителя давления. Однако

следует отметить, что во время переходных

процессов контур RVPL испытывает более высокие

пиковые давления (превышение давлением

значения установки для установившегося

состояния), требующие более быстрого сброса

давления. Причина такой ситуации состоит в том,

что встроенный предохранительный клапан

давления в системе не будет работать совместно с

выносным клапаном RVPL, поскольку он работает

со встроенным ограничителем давления.

Предохранительный клапан давления в системе

ограничивает пиковое давление встроенного

ограничителя давления в тех случаях, когда

реакция наклонной шайбы недостаточна для

ограничения давления в системе значением,

которое на 200-400 psi выше установки

ограничителя. При регулировании посредством

внешнего контура RVPL скорость реакции по

уменьшению хода наклонной шайбы будет зависеть

от превышения давления в системе значения

установки RVPL для установившегося состояния. В

таблице приведены значения времени уменьшения

хода для различных уровней пикового давления,

при условии неизменной скорости нарастания

давления контура RVPL и равной 250 psi/галлон/мин

(считая уровень пикового давления во время

уменьшения хода неизменным). Учтите, что

использование клапана RVPL, обеспечивающего

высокий расход рабочей жидкости, с

последовательно установленной диафрагмой

приводит к замедлению реакции, особенно для

более высоких значений пикового давления,

поскольку скорость нарастания давления для

диафрагмы нелинейна и для обеспечения

заданного расхода требуется большее пиковое

давление.

Время уменьшения хода (17° – 0°)

для случаев бросков давления

Пиковое давление

Насосы

Серии 90

250 psi 500 psi 750 psi 1000

psi

42 см

0,21 с 0,11 с 0,07 с 0,05 с

55 см

0,35 с 0,18 с 0,12 с 0,09 с

75 см

0,45 с 0,23 с 0,15 с 0,11 с

100 см

0,65 с 0,32 с 0,22 с 0,16 с

Таблица 4-2

Для поддержания давления в системе, близкого к

установке RVPL, предлагаемый контур RVPL

способен перемещать наклонную шайбу насоса

через центральное положение, даже при низком

давлении в системе. Это требуется в таких

приложениях, как лебедка с регулируемым

натяжением троса, которая для поддержания

постоянного давления должна обеспечивать и

разматывание, и наматывание троса. В данном

случае для обеспечения полной скорости

наматывания троса механизм управления рабочим

объемом насоса будет смещен, а для обеспечения

разматывания троса контур RVPL переведет

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

наклонную шайбу насоса через центральное

положение.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Расчетная зависимость давления от расхода для внешнего контура RVPL

Расход через клапан RVPL, галлон/мин.

Рис. 4-10

Превышение давления в системе над уставкой ограничителя

давления (установившегося состояния), PSI

Скорость нарастания давления

для клапана RVPL,

отличающегося высоким

расходом, с последовательно

установленной диафрагмой

∅ 0,070" (1,778 мм)

Расчетная скорость

нарастания давления

клапана RVPL: 250

PSI/галлон/мин.

Точка, соответствующая

установившемуся

состоянию

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.3.4 Области применения

Как уже упоминалось, контур RVPL оказывается

полезным в областях применения, требующих

регулирования постоянного давления, например, в

механизмах принудительной подачи буровых

установок и автоматических лебедках с регулируемым

натяжением троса. Контур обычно используется

совместно с механизмом ручного, гидравлического

или электрического управления рабочим объемом.

Если установка RVPL составляет более высокое

значение, чем давление, необходимое для

перемещения нагрузки, то управление рабочим

объемом обеспечивает регулирование скорости, что

обеспечивает точное позиционирование нагрузки в

случае, когда система не находится в режиме

постоянного давления. При работе с постоянным

давлением контур RVPL отрегулирован таким

образом, чтобы поддерживать расчетный уровень

давления, а механизм управления рабочим объемом

настроен таким образом, чтобы ограничить

максимальную скорость перемещения нагрузки.

Контур RVPL рассчитан на работу в режиме, сходном

с режимом встроенного ограничителя давления, – для

снижения рабочего объема насоса при достижении

давлением установки RVPL.

В буровом оборудовании крутящий момент

гидромотора ограничивается ограничением давления

при помощи контура RVPL. Для управления крутящим

моментом буровой установки можно использовать и

контур RVPL, при этом установка встроенного

ограничителя давления должна соответствовать

более высокому давлению.

В автоматических лебедках с регулируемым

натяжением троса механизм управления рабочим

объемом обычно обеспечивает работу насоса с

полным рабочим объемом при полной скорости

наматывания троса, в то время как постоянное

натяжение троса поддерживается контуром RVPL.

Способность контура RVPL перемещать наклонную

шайбу через центральное положение, при

разматывании троса лебедки, делает контур особенно

полезным для использования в швартовых лебедках,

в которых работа механизма управления рабочим

объемом насоса обеспечивает наматывание троса с

заданной скоростью. При увеличении натяжения троса

до значения, соответствующего установке RVPL,

рабочий объем насоса уменьшится для поддержания

значения давления. При достаточно большом

натяжении контур RVPL переместит наклонную шайбу

через центральное положение, и насос будет

разматывать трос. Особые меры необходимы в

случае, если при разматывании троса нагрузка может

сместить наклонную шайбу в положение

максимального рабочего объема. Любой поток

рабочей жидкости, обусловленный нагрузкой, который

не может быть принят насосом, приведет или к

разгону насоса или к повышению давления. Для

ограничения максимального давления можно

использовать предохранительный клапан, однако при

этом будет вырабатываться избыточная теплота. В

большинстве случаев сдерживающим фактором будет

работа первичного двигателя в режиме динамического

торможения. Для предотвращения превышения

допустимой скорости насоса или двигателя следует

предусмотреть отдельный метод торможения

нагрузки.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Тяжелые машины, например ремонтные

железнодорожные машины, требуют управления

силами замедления. До остановки машины насос

может работать при нейтральном положении

наклонной шайбы. Если не принять соответствующие

предотвращающие меры, то во время динамического

торможения встроенный ограничитель давления

переведет насос в состояние максимального рабочего

объема. При этом насос будет работать в качестве

гидромотора, приложит к двигателю большой

крутящий момент (по причине высокого давления и

высокого рабочего объема насоса), который может

превысить значение крутящего момента, который

может быть погашен двигателем в режиме

торможения. Для ограничения давления в системе при

замедлении может использоваться контур RVPL,

способный определять направление перемещения.

Задавая для контура RVPL установку давления ниже

установки встроенного ограничителя давления,

крутящий момент может безопасно поглощаться

первичным двигателем. Конструкция системы такова,

что встроенный ограничитель давления управляет

крутящим моментом ускорения, а контур RVPL

управляет крутящим моментом замедления.

Некоторые приложения требуют регулирования

максимального крутящего момента, вследствие

чего нагрузка зависит от второго гидропривода.

Например, при бурении может потребоваться

регулировать максимальный крутящий момент

бурильной головки. Однако крутящий момент будет

зависеть от темпа погружения бурильной головки.

Контур RVPL можно использовать для ограничения

крутящего момента следующим образом: установки

ограничителей давления и насоса бурения и насоса

подачи бурового инструмента должны быть выше, чем

установка RVPL. На RVPL из контура бурения

подается давление в системе, но вместо подачи

сигнала RVPL в насос бурения, сигнал подается в

насос подачи бурового инструмента – для уменьшения

хода его поршня. Крутящий момент бурения

регулируется темпом подачи бурильной головки.

В качестве еще одного примера можно привести

сельскохозяйственный зерноуборочный комбайн,

конструкцией которого может быть предусмотрено две

гидросистемы: одна – для перемещения комбайна, а

другая – для подачи сельскохозяйственных культур в

комбайн. В этом случае на вход контура RVPL может

подаваться давление в системе подачи урожая в

машину, а выходной сигнал – подаваться в ходовую

систему. При повышении давления в системе подачи

урожая по причине более грубой культуры контур

RVPL замедлит скорость перемещения комбайна.

Выносной ограничитель давления также

рекомендуется устанавливать при одновременном

использовании нескольких насосов. Для получения

более подробной информации по данному вопросу см.

Раздел 4.5, “Спаренные насосы”.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.4 Вспомогательные ведущие колеса

4.4.1 Описание

Для машин, работающих в условиях плохого

сцепления с дорогой, часто может требоваться

приложение дополнительного тягового усилия,

которое может требоваться только для

предотвращения остановки машины, увеличения

тяги или повышения управляемости. Мосты или

колеса, обычно не используемые для создания

ходового усилия, могут быть оснащены

гидромоторами, служащими для создания

вспомогательного тягового усилия. Каждой машине

свойственны собственные особенности,

соответственно и анализировать каждую из машин

следует отдельно.

Некоторые соображения, влияющие на размер или

тип вспомогательного привода:

• распределение массы в зависимости от

нагрузки или крена

• коэффициенты сцепления

• частота вращения вспомогательного

ведущего колеса

• диаметр колеса

• передаточные отношения главной

передачи.

Как правило, колеса, обеспечивающие

дополнительное тяговое усилие, не должны терять

сцепления с дорогой (свободно вращаться) до

повышения частоты вращения колес моста

основного привода. Это особенно важно в случаях,

когда для колес, обеспечивающих вспомогательное

тяговое усилие, используется рабочая жидкость из

главного ходового контура. Должны быть известны:

коэффициент сцепления, распределение нагрузки

или изменение распределения веса по колесам в

зависимости от различных факторов. Коэффициент

сцепления и распределение нагрузки могут

изменяться по причине изменения уклона дороги

при движении и выполнении иных операций.

Частоты вращения колес изменяются в зависимости

от изменения разности частот вращения валов

главной передачи или от изменения рабочего

объема гидромотора с изменяемым рабочим

объемом.

Колеса вспомогательного и основного приводов

часто бывают разного диаметра, при этом,

соответственно, требуется различная частота из

вращения для любых расчетных скоростей машины.

Аналогично радиус поворота влияет на

соотношение частот вращения колес,

расположенных ближе и дальше от центра

поворота. Максимальные частоты вращения колес

гидромоторов вспомогательного привода следует

рассчитывать с учетом указанных изменений, а

также ускорения машины при движении под уклон.

Для предотвращения расхода всей рабочей

жидкости через один гидромотор в любых

сложившихся обстоятельствах может

потребоваться применять делители потока.

Управлять вспомогательным приводом можно

различными способами. Для создания

дополнительной тяги могут использоваться

гидромоторы с изменяемым рабочим объемом,

работающие от давления рабочей жидкости

основного привода системы, включаемые вручную

или автоматически, при некотором заданном

значении давления. Гидромоторы с компенсацией

давления, включаемые при заданном давлении,

устойчиво работают только при практически

одинаковых коэффициентах сцепления различных

колес. Например, если колеса главного привода

теряют сцепление при более низком давлении, чем

установка давления вспомогательного привода, то

гидромоторы вспомогательного привода не

включатся для создания дополнительной тяги.

Проскальзывание основных ведущих колес может

служить для системы управления сигналом

включения вспомогательного привода. Как правило,

используется отдельная связка насос-гидромоторы.

В данном случае основной привод может быть

построен на базе механической или гидравлической

трансмиссии.

При разработке машин, снабженных

вспомогательным приводом, рекомендуется

пользоваться помощью производителя

оборудования.