Шольц Д. Пропорциональная гидравлика. Основной курс ТР 701. Учебник
Подождите немного. Документ загружается.
В-81
Часть 6
Гидравлические приводы способны развивать высокие
усилия и перемещать большие массы нагрузки. С помощью
пропорциональных клапанов движением привода можно
управлять быстро и точно.
В зависимости от поставленной задачи в качестве исполни-
тельного устройства может использоваться
гидравлический линейный цилиндр, поворотный цилиндр или
гидромотор. Наиболее часто используются цилиндры
линейного перемещения. Такие цилиндры могут иметь одно-
или двусторонний шток, по-этому рассмотрим системы с
этими двумя типами цилиндров:
1. Цилиндр двустороннего действия с двусторонним
(проходным) штоком, имеющий равные площади поршня с
обеих сторон (рис. 6.1 а):
Максимальные усилие и скорость идентичны в обоих на-
правлениях движения.
2. Цилиндр двустороннего действия с односторонним штоком,
имеющий различные площади поршня со стороны поршне-
вой и штоковой камер (рис. 6.1b):
Максимальные усилие и скорость различны для прямого и
обратного хода.
Цилиндр с односторонним штоком дешевле и требует для
размещения гораздо меньше пространства. Поэтому на
практике он встречается чаще.
а)
b
)
Рис. 6.1:
Гидравлический привод
двустороннего действия
a) равная площадь
поршня
(двусторонний шток)
b) разная площадь
(односторонний шток)
Б-82
Часть 6
Данные и характеристики движения гидравлического
линейного привода можно относительно просто
подсчитать. Такие расчеты позволяют определить:
•
длительность рабочего цикла,
•
необходимый набор значений корректирующих
переменных,
•
нужные тип и размер насоса, пропорционального
распределителя и цилиндра.
Фазы последовательности перемещения
Даже самая простая последовательность перемещения в
гидравлическом приводе состоит из нескольких фаз (рис.
6.2):
•
Если начальная и конечная точки перемещения
находятся близко друг к другу, последовательность
перемещения состоит из двух фаз: фазы разгона
(длительность t
B
, дистанция х
в
) и торможения
(длительность t
v
, дистанция x
v
).
•
Если начальная и конечная точки перемещения
находятся достаточно далеко друг от друга,
последовательность перемещения состоит из трех фаз:
фазы разгона (длительность t
B
, дистанция х
в
), фазы
движения с максимальной постоянной скоростью
(длительность t
K
, дистанция х
к
) и торможения
(длительность tv, дистанция Х
v
Длительность всего движения обозначается как t
G
. При
этом шток цилиндра пройдет расстояние X
G
.
В-84
Часть 6
Факторы, влияющие на длительность перемещения
Чтобы требуемое перемещение было выполнено так быстро,
как хотелось бы, гидравлический привод должен развить вы-
сокую скорость, в том числе и на участках разгона и торможе-
ния. На значение максимальной скорости и скорости тормо-
жения оказывают влияние:
• вся гидравлическая система, включающая насос, предо-
хранительный клапан, пропорциональный распределитель
и цилиндр,
• нагрузка (усилие и масса),
• расстояние между начальной и конечной точкой перемеще-
ния.
Влияние этих факторов более подробно показано в таблице
6.1.
Таблица 6.1:
Факторы, влияющие на
длительность
перемещения
Гидравлическая установка
Цилиндр
- равная/разная площадь поршня
-ход
- площадь поршня и штока
- трение в уплотнениях
Пропорциональный распределитель
- номинальный расход
- функция сигнал/расход
Система питания, включая насос
и предохранительный клапан
- рабочее давление
- подача насоса
Нагрузка
Массовая
- значение массы
- направление перемещения
(горизонтальное, вертикальное,
наклонное, подъем/опускание)
Позиционная
- тянущая /толкающая
- трение в подшипниках,
направляющих
Дистанция перемещения
- большая / малая
В-85
Часть 6
Граничные условия для расчетов
Для упрощения расчетов сделаем два предположения:
• Пропорциональный 4/3-распределитель имеет все четыре
кромки одинаковые и линейную расходную характеристику в
функции сигнала управления.
• Источник питания обеспечивает постоянство рабочего
давления, т. е. насос подобран таким образом, что гарантирует
требуемый расход даже при максимальной скорости работы
привода.
При расчетах давление слива (в баке) принято равным нулю
Номинальный расход пропорционального распределителя 6.1 Расчет рас-
Скорость, которую развивает исполнительный элемент гидро- хода для про-
привода, зависит от значения расхода, протекающего через порционального
распределитель. распределителя
В паспортных технический данных распределителя
указывается расход q
N
, которые протекает через полностью
открытый распределитель при перепаде на кромке
p
N
.
Расход через пропорциональный распределитель при его
работе с исполнительным механизмом
Естественно, условия работы любого клапана в
гидросистеме отличаются от лабораторных при снятии
характеристик, и значения давления и расхода могут
соответственно отличаться от паспортных.
Расход для различных условий подсчитывается в
соответствии с таблицей 6.2.
• Значение реального перепада давления на распределителе
подставляется в формуле под корень в числитель.
• При линейной расходной характеристике степень
открытия
распределителя и, следовательно, расход будут прямо про-
порциональны значению управляющего сигнала.
В-86
Часть 6
Параметры
распределителя
- номинальный расход: q
N
- номинальное падение давления на кромке: p
N
- максимальное значение управляющего сигна-
ла: У
мах
Условия работы
гидросистемы
- реальное падение давления на распредели-
теле:
р
- реальное значение сигнала управления: у
Формула расчета
расхода
Пример 1 Расчет расхода
Имеем 4/3-пропорциональный распределитель со следующими
характеристиками:
• номинальный расход q
N
= 20 л/мин при перепаде давления
р
N
= 5 бар. Номинальный расход одинаков на всех кромках;
• максимальное значение сигнала управления y
max
= 10B;
• зависимость расход/ сигнал линейная.
Этот пропорциональный распределитель используется в
гидроприводе с цилиндром. Путем замеров при выдвижении
штока были получены следующие данные:
• сигнал управление у = 4 В;
• падение давления на кромке
р
А
= 125 бар
Требуется
определить расход q
A
• Расчет расхода
В-
87
Часть 6