Гидропривод. Общие сведения

Гидравлическим приводом (гидроприводом) называют устройство для приведения в движение механизмов и машин с помощью гидропередачи, системы гидроуправления и вспомогательных устройств. Под гидропередачей понимают устройство для передачи механической энергии за счет гидростатического напора жидкости. Гидропередача обычно состоит из насоса и гидродвигателя, соединенных гидролиниями. Насос служит для перемещения жидкости в процессе преобразования приложенной к его валу механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости, а гидродвигатель для преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию ведомого вала.

По характеру движения выходного звена различают гидропередачи поступательного или вращательного движения. В первом случае в качестве гидродвигателя применяют гидравлический цилиндр, во втором - гидромотор. На экскаваторе гидропередачи приводов поворота стрелы, рукояти и ковша - поступательного движения, а вращения платформы и передвижения - вращательного.

Гидропередача, в которой возможно изменение соотношения скоростей ведущего и ведомого звеньев, называется регулируемой, а не удовлетворяющая этому определению - нерегулируемой. Все определения гидропередачи при рассмотрении всего гидропривода переносятся и на определения гидропривода. Кроме того, гидропривод по способу управления регулирующим органом бывает ручным, гидравлическим, электрическим и др.

В России имеются государственные стандарты на термины и определения, применяемые в гидроприводе. Некоторые из них, а именно те, которые нашли применение в гидроприводе экскаватора, указаны ниже.

• Гидропривод - это привод, в состав которого входит гидравлический механизм, рабочая среда которого находится под давлением, с одним или более объемными гидродвигателями. К устройствам гидропривода относят объемные гидромашины, гидроаппараты, кондиционеры рабочей среды, гидроемкость и гидролинии.
• Объемный насос - насос, в котором рабочая жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.
• Объемный гидродвигатель - объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию выходного звена.
• Всасывающая гидролиния - гидролиния, по которой рабочая жидкость движется из гидробака к насосу.
• Напорная гидролиния - гидролиния, но которой рабочая жидкость под давлением движется от насоса к гидроаппаратам.
• Исполнительная гидролиния - гидролиния, по которой рабочая жидкость движется от направляющего гидроаппарата к объемному гидродвигателю и обратно.
• Гидролиния управления - гидролиния, по которой рабочая жидкость движется к устройствам гидропривода для управления ими.

Основными параметрами гидропривода являются:

• номинальное давление - наибольшее давление, при котором гидрооборудование должно работать в течение установленного ресурса с сохранением параметров в пределах установленных норм;
• максимальное давление - наибольшее давление, допускаемое в работе гидрооборудования, ограниченное настройкой предохранительного устройства;
• номинальный расход - расход жидкости определенной вязкости через устройство при установленной потере давления.

Принцип действия гидропривода основан на высоком модуле упругости (ничтожной сжимаемости) жидкости и на законе Паскаля, гласящем, что всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в другие точки без изменения.

Для нахождения основных кинематических и силовых зависимостей гидропривода рассмотрим расчетную схему гидропередачи, являющуюся основой гидропривода. Один из цилиндров гидропередачи является объемным насосом, а другой - объемным гидродвигателем. Оба цилиндра соединены между собой герметичной гидролинией. Высокий модуль упругости рабочей жидкости, находящейся в объемном насосе, объемном гидродвигателе и соединяющей гидролинии, обеспечивает практически жесткую связь между насосом и гидродвигателем. Объемный насос здесь выступает в роли преобразователя механической энергии в энергию давления рабочей жидкости, а объемный гидродвигатель - преобразователя энергии давления рабочей жидкости в механическую энергию. Рабочая жидкость устанавливает геометрическую связь между объемными гидромашинами.

Все потери мощности в гидроприводе превращаются в теплоту, которая должна отводиться естественным образом (через стенки труб и агрегатов) и специальными средствами (маслоохладителями). Приведенные зависимости будут справедливы и тогда, когда в качестве насоса использовать гидродвигатель, а в качестве двигателя - насос, т. е. рассмотренная система является обратимой. Обратимость важна для гидропередач вращательного движения, в которых в качестве насоса и двигателя можно применять конструктивно одинаковые агрегаты.

Под системой гидроуправления понимают гидравлическую систему, обеспечивающую управление гидропередачей. Она состоит из насосно-аккумуляторной части, колонок управления и функциональных золотниково-клапанных устройств.

Система гидроуправления обеспечивает:

• снижение усилий на ручках управления;
• простоту подвода управляющего сигнала к расположенному в любом месте агрегату;
• введение автоматических функциональных связей работы гидропередачи.

К вспомогательным устройствам относят агрегаты очистки, охлаждения и емкости рабочей жидкости.