Рекомендации по разработке гидросистемы трансмиссии (Danfoss). Раздел 4

Подождите немного. Документ загружается.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Конструкция вспомогательного привода,

изображенного на рис. 4-11, включает два

гидромотора с изменяемым рабочим объемом и

колесные приводы на поворотных колесах. Обычно

эти гидромоторы с изменяемым рабочим объемом

могут работать в режиме как нулевого, так и

максимального рабочего объема. В то время, когда

высокий крутящий момент не требуется,

гидромоторы с изменяемым рабочим объемом

находятся в режиме нулевого рабочего объема. При

необходимости большего тягового усилия

гидромоторы переключаются в режим полного

рабочего объема.

В конструкцию вспомогательного привода,

изображенного на рис. 4-11, могут входить

дополнительные тяговые гидромоторы и отдельный

насос для питания этих гидромоторов. При помощи

электронного регулирования давления данная

система способна обеспечивать фиксированное или

переменное тяговое усилие. Регулируя давление в

интервале от нуля до максимального значения,

заданного водителем, можно регулировать

величину вспомогательного тягового усилия. При

нулевом давлении достигается движение машины

по инерции.

Вспомогательный привод, управляемый водителем

Рис. 4-11

Вспомогательный привод с автоматическим управлением в зависимости от величины давления

Рис. 4-12

МОС

гидромотор

КОЛЕСНЫЕ ПРИВОДЫ С

ГИДРОМОТОРАМИ

С ИЗМЕНЯЕМЫМ РАБОЧИМ

ДВИГАТЕ

ЛЬ

НАСО

КОЛЕСНЫЕ ПРИВОДЫ С

ГИДРОМОТОРАМИ

С ПОСТОЯННЫМ РАБОЧИМ ОБЪЕМОМ

МОС

гидромот

ДВИГАТЕ

ЛЬ

НАСО

НАСОС

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.5 Спаренные насосы

4.5.1 Введение

Полный крутящий момент насосов Серии 90 часто

используется в приводах с гидронасосом, имеющим

несколько рабочих полостей. Дополнительный успех

насосов Серии 90 – в возможности "спаренного"

подключения насосов. Обычно спаренными

называются два или несколько насосов Серии 90,

соединенных между собой, при этом выходные

потоки насосов объединены и служат для питания

единой нагрузки. Цель спаренного подключения

насосов – имитация одного большого насоса

посредством двух или нескольких насосов меньшего

размера. Два меньших насоса будут отличаться

более высокими частотами вращения, чем у

большого насоса и поэтому могут обеспечить

преимущество по частоте вращения привода

насоса. “Спаренные” насосы могут имитировать

беспрецедентно большой рабочий объем насоса и

обеспечивают дополнительную гибкость при

проектировании механизмов.

4.5.2 Рекомендации по конструкции контура

Для того, чтобы два насоса работали как единое

целое, исключительно важно, чтобы оба насоса

воздействовали на общую нагрузку совершенно

одинаково. Для ограничения давления при

достижении установки срабатывания, ограничители

давления Серии 90 автоматически изменяют

рабочий объем насоса, однако не приходится

предполагать, что установки срабатывания

клапанов обоих насосов будут в точности

совпадать. Поэтому клапан любого насоса с самой

низкой установкой срабатывания может пытаться

регулировать давление во всей системе

управлением рабочим объемом одного насоса. Для

предотвращения данного нежелательного эффекта

для одновременного управления обоими

спаренными насосами следует использовать

единственный выносной клапан.

Концепцию, изображенную на рис. 4-13, обычно

называют “Выносной регулируемый ограничитель

давления” (RVPL). Дополнительную информацию

можно получить в отделе разработок прикладных

систем компании Sauer-Danfoss. На рисунке

изображено электроуправление рабочим объемом

насосов (EDC). Для изолирования сервоцилиндров

насосов друг от друга в условиях, когда давление в

системе меньше установки срабатывания RVPL,

необходимо применять обратные клапаны.

Выносной ограничитель давления представляет

собой контур одностороннего регулирования. Для

обеспечения двустороннего регулирования

необходимо два контура RVPL.

Для обоих насосов должно быть предусмотрены

схемы управления рабочим объемом;

рекомендуется, чтобы управление было

однотипным (ручное, гидравлическое или

электрическое). Не применяйте заглушки и не

управляйте вторым насосом командами от первого

насоса. Управление рабочим объемом вносит

необходимую обратную связь в отношении

положения наклонной шайбы, соответственно,

рабочий объем насосов будет практически

одинаковым, в пределах погрешностей и допусков

двух органов управления. При давлении ниже

установки RVPL контур RVPL не влияет на время

отклика по управлению рабочим объемом каждого

из насосов. Однако при работе RVPL время

срабатывания ограничителя давления в системе

приблизительно удвоится по причине увеличения

суммарного объема двух сервоцилиндров и

дополнительных трубопроводов, давление в

которых также повышается перед изменением

рабочего объема насосов.

Спаренный насос с управлением выносным ограничителем давления (RVPL) через отверстие “A”

Рис. 4-13

КЛАПАН RVPL

ОТВЕРСТИЕ "A"

ОТВЕРСТИЕ "B"

ВЫНОСН

ОЙ HPRV

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Поскольку встроенные ограничители давления

каждого из насосов должны быть функционально

исключены, то их необходимо заказывать или

настраивать таким образом, чтобы избежать любого

взаимовлияния с выносным клапаном. Установку

встроенных ограничителей давления следует

задавать минимум на 35 бар (500 psid) выше

уставки выносного клапана ограничения давления.

Поскольку у многофункциональных клапанов Серии

90 при функциональном исключении встроенного

ограничителя давления функции

предохранительного клапана высокого давления

также исключаются, то в контуре рекомендуется

устанавливать быстродействующий внешний

предохранительный клапан высокого давления,

способный обеспечивать большой расход рабочей

жидкости, а уставка такого клапана должна быть на

35 бар (500 psid) выше уставки выносного

ограничителя давления.

Обоими насосами рекомендуется управлялись

совместно. Например, при создании давления в

системе одним индивидуально управляемым

насосом, другой насос работал бы в режиме

холостого хода при нейтральном положении

наклонной шайбы (установленной в центральном

положении). Также изменение рабочего объема,

происходящее по причине работы ограничителя

давления, является результатом влияния целой

системы источников воздействия на наклонную

шайбу насоса. Насосами следует управлять

совместно, для выравнивания полезного усилия,

создаваемого каждым из насосов и, соответственно,

для оптимизации характеристик ограничителя

давления.

В таблице 4-1 (стр. 19) перечислены

соответствующие отверстия подключения линий

давления в системе и низкого давления

сервоуправления, используемые в контуре RVPL, в

зависимости от входного направления вращения.

Обозначения отверстий, указанные в таблице,

повторяют обозначения, принятые в Техническом

руководстве по Серии 90, на чертежах общего вида

и установочных чертежах.

Возможны и иные принципы управления и

конфигурации, но их применимость зависит от

расчетных характеристик и области применения. Во

всех случаях применения спаренных насосов

следует осуществлять тщательную проверку работы

гидростатической трансмиссии и схем управления.

Спаренные насосы Серии 90 успешно используются

во многих областях применения. Для получения

помощи в разработке систем или получения

информации относительно иных принципов

управления проконсультируйтесь с представителем

компании Sauer-Danfoss.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.6 Варианты исполнения трубопровода дренажа корпуса

Дренажный трубопровод корпуса в системе с

замкнутым контуром должен обеспечивать

достаточное охлаждение рабочей жидкости при

минимальном количестве внешних трубопроводов.

На рисунках данного параграфа изображены

рекомендуемые схемы дренажа корпуса для

различных систем насос/гидромотор.

На рис. 4-14 изображен самый простой способ

прокладки линий для системы насос/гидромотор без

промывки контура. На рисунке показано, что вся

гидравлическая жидкость из корпуса проходит через

корпус гидромотора. Для полного и постоянного

заполнения корпуса насоса и гидромотора рабочей

жидкостью выходы из корпуса должны

располагаться в верхней части агрегата, а входы – в

основании корпуса.

На рис. 4-15 изображен способ прокладки

дренажного трубопровода корпуса для системы, в

которой предусмотрена промывка контура. При

реализации данного способа потоки рабочей

жидкости из корпусов насоса и гидромотора

объединяются.

Еще один вариант прокладки промывочного

трубопровода изображен на рис. 4-16. Здесь весь

поток рабочей жидкости из корпусаов проходит

через насос. В этой системе используется несколько

более простая схема трубопроводов, чем для

предыдущего способа. Однако данный способ

имеет тот недостаток, что температура корпуса

насоса будут больше.

Рис. 4-16

Рис. 4-14

Рис. 4-15

ГИДРОМОТ

ОР

ГИДРОМОТ

ОР

ГИДРОМОТ

ОР

ГИДРОСТАТИЧЕСК

ИЙ НАСОС

ОХЛАДИТЕ

ЛЬ

ОХЛАДИТЕ

ЛЬ

ОХЛАДИТЕ

ЛЬ

ГИДРОСТАТИЧЕСК

ИЙ НАСОС

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.7 Один подпитывающий насос / два главных насоса

Подавать рабочую жидкость к двум отдельным

главным насосам можно одним подпитывающим

насосом, обеспечивающим достаточно большой

расход в линии подпитки. Основное преимущество

заключается в необходимости прокладки

единственной линии из гидробака, что упрощает

гидравлическую схему.

На рис. 4-17 изображен случай, когда

подпитывающим насосом оборудован только один

насос, при этом подпитывающий насос подает

рабочую жидкость в линию подпитки второго насоса

через отверстие подключения линии подпитки. Для

обеспечения достаточного расхода в линии

подпитки к обоим насосам для всех рабочих

условий подпитывающий насос должен иметь

достаточно большую производительность, что

особенно важно при низких частотах вращения,

поскольку при этом расход в линии подпитки

снижается, а потери на утечки возрастают.

Рис. 4-17

ВХОДНОЕ

ОТВЕРСТИЕ

ПОДКЛЮЧЕНИЯ

ВЫХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ

ПОДПИТЫВАЮЩЕГО

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.8 Подпитка насосов из возвратной линии контура питания рабочего

оборудования

Часто подача рабочей жидкости в линию подпитки

для системы с замкнутым контуром может

осуществляться насосом рабочего оборудования,

основным назначением которого является питание

нагрузок открытого контура, например, цилиндров,

гидромоторов и т.д. На рис. 4-18 изображена схема,

согласно которой один или несколько насосов не

снабжены подпитывающими насосами, а их

подпитывание рабочей жидкостью осуществляется

из возвратной линии насоса рабочего

оборудования. Основное преимущество такого

способа – необходимость прокладки единственного

входного трубопровода от гидробака.

Следует обратить должное внимание, что расход

рабочей жидкости в возвратной линии насоса

рабочего оборудования, поступающей от нагрузки,

всегда превышает необходимый расход в линии

подпитки замкнутого контура для любого рабочего

режима. Кроме того, между входом линии подпитки

и выходом возвратной линии следует установить

напорный фильтр – для задержки загрязняющих

веществ, выносимых из контура питания рабочего

оборудования гидростатической системы.

Рис. 4-18

ВХОД

ЛИНИИ

ПОДПИТКИ

НАГРУЗКА

(ГИДРОЦИЛИНДР,

ГИДРОМОТОР И Т.П.)

НАСОС

РАБОЧЕГО

ОБОРУДОВАНИ

НАПОРНЫ

Й ФИЛЬТР

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.9 Многомоторные системы

Несколько гидромоторов можно объединять в один

замкнутый контур, однако обычно соединение

выполняется только параллельно. Работа

последовательное соединение аксиально-

поршневых гидромоторов или гидромоторов c

наклонным блоком приводит к избыточной нагрузке

на подшипники, что существенно снижает срок их

службы. При рассмотрении вариантов

последовательного соединения гидромоторов

обратитесь в компанию Sauer-Danfoss.

В системе, в которой несколько гидромоторов

питаются от одного насоса, возможна ситуация

превышения допустимой частоты вращения

гидромоторов. При работе одного из гидромоторов

на малую нагрузку, по причине плохого сцепления с

дорогой или иной нештатной ситуации, он может

разогнаться и повредить агрегат, если

характеристики этого гидромотора не позволяют

обеспечить протекание всего потока рабочей

жидкости, нагнетаемой насосом. Для

предотвращения превышения максимальной

частоты вращения (разгона) гидромотора успешно

применяются делители потока, делительно-

смесительные устройства или ограничители

расхода.

Превышение максимальной частоты вращения

гидромотора является особенно важным элементом

безопасности в случаях, когда трансмиссия

работает на торможение. Для гидромоторов с

наклонной шайбой максимально допустимую

частоту вращения можно ограничить блокировкой

наклона, сопровождающейся снижением мощности.

Работа на частотах вращения, превышающих

максимально допустимую частоту вращения, не

допускается.

Делители потока вырабатывают теплоту, даже во

время нормальной работы, поскольку они постоянно

работают при поворотах машины, при

неравномерности нагрузки или во время

нормальной работы по причине воздействия

погрешностей. Соответственно, при использовании

делителей потока следует тщательно подбирать

характеристики охладителей.

Работа делителя потока чувствительна к

характеристикам разгрузочного устройства клапана.

Для повышения стабильности управления и

снижения времени срабатывания клапана следует

использовать большой спад. Рекомендуемое

значение спада расхода для ограничения

максимально допустимого давления клапана

составляет не менее 30 %. Для выполнения этой

рекомендации может потребоваться предусмотреть

отверстие подключения перепускного клапана, что

может повлиять на типоразмер применяемого

гидромотора и расчетную максимальную

допустимую частоту вращения и, соответственно,

должно учитываться при подборе типоразмеров

агрегатов.

Делительно-смесительный клапан может

создавать давление на входных отверстиях обоих

гидромоторов при работе в совместном режиме.

Следует проанализировать частоту возникновения

такой ситуации, поскольку такое состояние

значительно снижает расчетный срок службы

гидроагрегата. Совместный режим следует

использовать для наименее часто встречающегося

направления движения. Рекомендуется провести

соответствующие проверки и определить уровень и

продолжительность подачи давления на входные

отверстия обоих гидромоторов.

Для поддержания заданной температуры рабочей

жидкости в контуре высокого давления, следует

использовать промывочный клапан. Расход через

промывочный клапан следует учитывать при

использовании делителей потока или делительно-

смесительных устройств в контуре с несколькими

гидромоторами. Вследствие того, что

предохранительный клапан линии подпитки

находится на участке между клапаном промывки и

гидромотором (см. Рис. 4-19), могут возникать

перетечки рабочей жидкости из контура высокого

давления в контур низкого давления. При установке

промывочного клапана между одним гидромотором

и клапаном регулирования расхода, расход в линии

подпитки приводит к срабатыванию клапана, даже в

ситуации, когда все гидромоторы работают с

одинаковой частотой вращения. Во избежание

данной проблемы между насосом и клапаном

регулирования потока следует устанавливать

промывочный клапан.

Частотой вращения гидромотора можно управлять с

использованием ограничителей расхода,

работающих с установкой, равной максимальному

расходу. Только клапаны данного типа

обеспечивают срабатывание при неизбежности

завышения частоты вращения, к тому же обычно на

срабатывание таких клапанов требуется малое

время. Во избежание кавитации на входе

работающего гидромотора ограничители расхода

следует устанавливать для ограничения расхода в

возвратной линии гидромотора. Поскольку при этом

повышается давление на отверстиях обоих

гидромоторов и снижается расчетный срок их

эксплуатации, следует определить и принять во

внимание частоту срабатывания ограничителей

расхода.

Для получения рекомендаций по конструкции

контура гидростатической трансмиссии следует

обращаться в компанию Sauer-Danfoss. При

возникновении вопросов применимости

обращайтесь к вашему представителю компании

Sauer-Danfoss. В любом случае конечную

конструкцию контура рекомендуется испытывать в

достаточно тяжелых условиях в течение

достаточного времени – для определения

приемлемых характеристик и срока службы

системы.

Многомоторный контур с ограничителями

расхода

ПРОМЫВОЧ-

НЫЙ КЛАПАН

ГИДРОСТАТИЧ

ЕС

КИЙ

НАСОС

ГИДРОСТАТИЧЕСК

ГИДРОМОТ

ОР

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

Рис. 4-19

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.10 Делители потока и делительно-смесительные устройства

4.10.1 Введение

В данном разделе описывается применение

делителей потока и делительно-смесительных

клапанов в системах с замкнутым контуром, а также

специальные соображения, которые следует

принимать во внимание при использовании этих

компонентов.

Делители потока и делительно-смесительные

клапаны обычно используются в ходовых контурах

машин, где два гидромотора соединены

параллельно и питаются от единственного

источника давления. В таких системах указанные

устройства служат для достижения двух целей: для

предотвращения заброса оборотов одного из

гидромоторов при ухудшении сцепления с дорогой и

для обеспечения равных выходных частот

вращения обоих гидромоторов.

Основное различие между делителями потока и

делительно-смесительными устройствами состоит в

том, что делители потока не предназначены для

объединения потоков рабочей жидкости. В режиме

разделения потоков характеристики перечисленных

устройств практически одинаковы. Контур, в

котором используются делители потока, должен

являться системой, обеспечивающей движение в

одном направлении, или должен обходить делитель

при распространении потока в обратном

направлении. Поскольку большинство ходовых

систем машин рассчитаны на два направления

движения, основное внимание в данном разделе

уделяется делительно-смесительным устройствам,

при этом подразумевается, что положения,

относящиеся к делительному режиму работы,

действительны для клапанов обоих типов.

Информация, представленная в данном разделе,

основана на опыте применения делительно-

смесительных устройств в гидросистемах с

замкнутым контуром. О характеристиках, номиналах

и размерах изделий для каждой области

применения следует проконсультироваться у

поставщиков клапанов.

4.10.2 Вырабатывание теплоты

Падение давления на делительно-смесительных

устройствах в режиме разделения потоков обычно

составляет порядка 200...600 psi. Для многих

клапанов перепад давления в режиме смесителя

может быть даже большим. Такой перепад

давлений является одной из причин вырабатывания

теплоты в контуре, что следует учитывать при

подборе размеров и характеристик охладителя.

Снизить нагрев можно шунтированием делительно-

смесительного устройства в тех режимах работы,

когда выполнение его функций не требуется.

4.10.3 Расчетный диапазон значений расхода

Делительно-смесительные устройства оптимально

работают в пределах расчетного диапазона

значений расхода. Работа при значениях расхода,

лежащих за пределами расчетного диапазона

значений расхода значительно снижает надежность

клапана и может привести к неисправности всего

контура. Для правильного подбора клапанов для

конкретной системы проконсультируйтесь с

поставщиком клапанов.

Руководство пользователяРаздел 4 Рекомендации по разработке

гидросистемы

4.10.4 Промывка контура

При необходимости установки в контуре

промывочного клапана, при осуществлении

промывки с использованием делительно-

смесительного устройства, промывочный клапан

следует расположить между насосом и делительно-

смесительным устройством. При попытке промывки

контура в гидромоторах могут возникать проблемы

при работе устройства – как в режиме делителя, так

и режиме смесителя.

При работе в режиме делителя давление в контуре

на стороне низкого давления гидромотора должно

быть равным давлению подпитки. Однако в ходовых

системах, где эти два гидромотора фактически

связаны между собой дорогой, на стороне высокого

давления одного из гидромоторов может быть

создано разряжение (см. раздел 4.10.8,

Рекомендации по конструированию надежных

гидравлических контуров) – по причине

несоответствия объемов делительно-смесительного

устройства и гидромоторов. В данной ситуации

челночный клапан промывки контура переключится

и будет пытаться забрать рабочую жидкость с

входной стороны гидромотора, усугубляя ситуацию,

обусловленную разряжением.

При работе в режиме смесителя, контура низкого

давления в гидромоторах повышается благодаря

падению давления на делительно-смесительном

устройстве, что может составлять несколько сотен

psi. Таким образом, предохранительный клапан

промывочного контура гидромотора, подвергаясь

значительно более высокому давлению, выдает

значительно больше рабочей жидкости, чем при

работе в режиме делителя, что может стать вызвать

увеличение давления в картере и/или потерю

давления подпитки при работе в режиме смесителя.

Промывка контура с использованием делительно-смесительного устройства

Рис. 4-20

4.10.5 Снижение срока службы гидромоторов

Срок службы гидроагрегатов в значительной

степени зависит от давления в системе. Работа в

режиме смесителя, когда расчетное давление в

“контуре низкого давления” на несколько сотен psi

больше давления подпитки, может снизить срок

службы гидромотора. Несмотря на то, что перепад

давления на гидромоторе (давление, передающее

крутящий момент) может составлять некоторое

заданное расчетное значение, фактическое

давление, воздействующее на вращающийся узел

гидромотора, представляет собой сумму давлений

на сторонах высокого и низкого давления контура.

Поэтому для вычисления расчетного срока службы

гидромотора следует оценить частоту работы

устройства в режиме смесителя и включить

соответствующие положения в требования к

рабочему циклу. Для обеспечения длительного

срока службы гидромотора работу устройства в

режиме смесителя следует минимизировать.

ДВУХПОЗИЦИОНН

ЫЙ КЛАПАН

УПРАВЛЕНИЯ

ХОДОМ

ПЕРЕПУСКНОЕ

ОТВЕРСТИЕ

ДЕЛЕНИЕ ПОТОКА

ОБЪЕДИНЕНИЕ

КЛАПАН

ПРОМЫВК

КОНТУРА