Гидравлические универсальные регуляторы скорости



Универсальный регулятор скорости (УРС)

Рис. 8.1 — Принципиальная схема УРС приведена на рис. 8.1.

В блоке цилиндров 1 расположены поршни 2. Золотниково-распределительное устройство 3 обеспечивает образование двух полостей – полости нагнетания и полости всасывания рабочей жидкости. Поршни при помощи штоков 4 соединены с качающейся шайбой 6. Шайба помещена в чашку 5. Шарнир 7 обеспечивает передачу вращения от входного вала, жестко связанного с блоком цилиндров, качающейся шайбе. В основу данной машины заложен кривошипно-шатунный механизм (рис. 8.2).

Только таких механизмов несколько. Все они объединены в один блок. Кривошип R заменен шайбой и повернут на 90о в плоскости вращения, при этом шайба на подшипниках покоится в чашке, при помощи которой может наклоняться от начального положения на угол +/- a. Поршни с цилиндрами разнесены от оси вращения таким образом, что угол g » 0о, и вращаются вместе с валом и шайбой.

Нетрудно убедиться, что каждый поршень будет совершать одновременно два движения: переносное (в пространстве) и относительное (возвратно-поступательное).

Для изучения существа работы гидравлической машины как преобразователя механической энергии в энергию потока жидкости и наоборот, имеет значение в основном относительное движение, в процессе которого за один оборот вала машины (за один цикл переносного движения поршень) совершает 2 хода длиной
h = 2 R * sina

Рис. 8.3

Один ход (на половине оборота вала) используется для всасывания жидкости в полость цилиндра, другой — для вытеснения ее из цилиндра (нагнетания в магистраль). Это обеспечивается специальной конфигурацией каналов золотниково-распределительного устройства (рис. 8.3).

Величина хода поршня, пропорциональна a, и, при прочих равных условиях, определяет количество подаваемой насосом жидкости. Если в процессе вращения вала с одной и той же скоростью и в одну сторону изменять угол a, например, от 20о до 0о, то будет изменяться и количество перекачиваемой жидкости от какого-то значения Q до 0 (естественно a не может быть равен или превышать 45о, обычно a = 15¸30о).
При переходе шайбы через вертикальную ось (ось “мертвых положений”), направление потока жидкости изменится на противоположное, т.е. произойдет реверс потока жидкости и, в итоге, реверс движения выходного вала.

Так эта машина работает в роли насоса. Если же под поршни такой машины, через распределитель, подавать жидкость под давлением от какого-либо источника, то она будет гидродвигателем, в котором энергия потока жидкости будет преобразовываться в механическую энергию и через его вал передаваться управляемому рабочему органу.

То есть ротационно-поршневые машины, как и всякие другие типы гидравлических машин, в принципе обратимы (необратимыми являются машины лишь с клапанным распределением) и в этом плане они аналогичны электрическим машинам постоянного тока.

Поскольку это так, то очевидно гидропривод может быть образован из двух принципиально одинаковых машин, одна из которых регулируема и используется, например, в качестве насоса, вращаясь в одну и ту же сторону с w1 = const, а другая нерегулируема и используется в качестве гидродвигателя (гидромотора), для которого w2 = var.

Именно по такой схеме в 1905 году в Америке, инженером Дженни был изобретен первый высококачественный гидравлический агрегат, предназначенный для передачи механической энергии от какого-либо источника к рабочему органу машины и регулирования скорости движения этого органа.

Этот аппарат, названный вначале “муфтой Дженни”, не был признан на родине создателя. Однако, был сразу же оценен русскими инженерами военно-морского флота, прошедшими Цусимское сражение, в результате которого для русского флота трагическую роль сыграл электропривод на башенных артиллерийских установках.Машина очень хорошо отработана, обладает большой долговечностью и надежностью. Однако, по ряду параметров (частота вращения 500 об/мин), давление 15¸75 кГ/см2) не удовлетворяет требованиям некоторых современных отраслей техники, и в частности требованиям к приводам летательных аппаратов, пусковых и артиллерийских установок, танков, самоходных кранов и т.п. Пониженные скорости и рабочие давления обусловлены кинематическими особенностями машины — одношарнирным (несинхронным) соединением ведущего и ведомого звеньев (вал-блок цилиндров и ведомая шайба-блок цилиндров). Одношарнирное соединение валов, как известно, ведет к неравномерности текущей скорости ведомого звена (шайба), что в свою очередь вызывает дополнительные динамические нагрузки, в первую очередь на штоки поршней, что ведет к ограничению вышеуказанных параметров. Поэтому в дальнейшем были изобретены более совершенные аксиально-поршневые машины.

Источник

Гидромотор. Часть 5

Универсальные регуляторы скорости, гидравлические универсальные регуляторы скорости (гидроприводы типа УРС) применяются в машинах и механизмах, требующих плавного изменения скорости, например для привода лебедок и поворотных механизмов грузоподъемных машин. УРС состоит из двух основных частей — гидронасоса и гидромотора и может иметь раздельное или нераздельное исполнение. При раздельном исполнении гидромотор и насос соединяются между собой трубопроводами и могут размещаться на некотором расстоянии один от другого. В случае нераздельного исполнения гидронасос Н (рис 32), гидромотор г и распределительный диск 14 монтируются в едином блоке.
Насос и мотор представляют собой аксиально-поршневые гидромашины с наклонными направляющими чашками и торцовым распределением жидкости.

Вал 10 гидромотора установлен во втулке 9 корпуса 11 и роликовом подшипнике 4, смонтированном в центральном отверстии распределительного диска. На валу размещены блок цилиндров 14 и шарнир 12 наклонного диска 8. Диск опирается’ на направляющую чашку 13 через комбинированный радиально-упорный подшипник. Направляющая чашка расположена к вертикальной плоскости под неизменным углом, равным 20°. Поэтому удельный объем гидромотора является постоянным.

Поршни 6 гидромотора соединены с наклонным диском штоками 7 с шаровыми опорами. Гидронасос отличается от гидромотора главным образом конструкцией наклонной чашки 17, которая может изменять угол наклона на ±20° от среднего положения. Для этого служит винтовой шпиндель 1, гайка 19 которого связана с вилками наклонной чашки. При вращении шпинделя гайка 19/перемещается по пазам в вертикальном направлении и поворачивает чашку.

Распределительный диск 15 установлен между насосом и гидромотором. Он имеет два дуговых канала 23 и 26, через которые цилиндры насоса и гидромотора сообщаются одни с другими. Отверстия 24, закрываемые игольчатыми винтами, служат для выпуска воздуха из рабочей полости УРС. К отверстиям 25 подсоединяются манометры. В нижней части диска смонтированы два шариковых предохранительных клапана 22 и два пополнительных клапана 21.

Вал 20 насоса через редуктор или непосредственно соединяется с валом приводного электродвигателя, а вал 10 гидромотора — с исполнительным механизмом. Запас рабочей ЖИДКОСТИ, необходимый для компенсации утечек из УРС, размещается в корпусах 2 и 11 насоса и гидромотора, а также в пополнительном бачке 5. Последний, кроме того, является компенсатором при увеличении объема масла в результате нагрева в процессе работы УРС.

Рис. 32. Универсальный регулятор скорости (УРС):

1 — шпиндель; 2 — корпус насоса; 3, 6 — поршни; 4 — роликовый подшипник; 5 — пополнительный бачок; 7 — шток; 8 — наклонный диск; 9 — втулка; 10 — вал гидромотора: 11 — корпус гидромотора; 12— шарнир; 13 — направляющая чашка; 14 — блок цилиндров гидромотора; 15 — распределительный диск; 16 — блок цилиндров насоса; 17 — наклонная чашка; 18— диск; 19 — гайка; 20 — вал насоса; 21 — пополнительный клапан; 22 — предохранительный клапан; 23, 26 — дуговые каналы; 24, 25 — отверстия

При наклонном положении чашки 17 с диском 18 и вращающемся блоке цилиндров 16 насоса поршни 3 совершают внутри своих цилиндров возвратно-поступательное движение. При выходе из цилиндров поршни всасывают рабочую жидкость, а при обратном ходе — вытесняют ее из цилиндров. В результате через дуговые отверстия распределительного диска жидкость непрерывно циркулирует между цилиндрами насоса и гидромотора. Нагнетаемая в цилиндры гидромотора жидкость давит на поршни 6, которые через штоки воздействуют на наклонный диск 8 и приводят его во вращение совместно с валом 10.

Рабочий ход поршней насоса, а следовательно, его производительность зависят от угла наклона чашки 17. При вертикальном положении этой чашки и диска 18 перемещения поршней внутри цилиндров не происходит и рабочая жидкость в гидромотор не подается. В этом случае вал гидромотора остается неподвижным.

Изменяя угол наклона чашки насоса, можно получить плавное изменение числа оборотов вала гидромотора от 0 до 500 об/мин. Реверсирование гидромотора обеспечивается путем наклона чашки насоса в противоположную от вертикали сторону.

Номинальное давление при работе УРС составляет 15— 18 кГ/см2. Однако УРС допускает четырех-пятикратную перегрузку, которая ограничивается настройкой предохранительных клапанов (75 кГ/см2). Общий к. п. д. УРС при номинальном давлении и скорости вращения вала гидромотора, равной 500 об/мин, составляет 0,7. С повышением давления к. п. д. растет и при двухкратной перегрузке достигает 0,8—0,9 [1].

В качестве рабочей жидкости для УРС используется масло веретенное «АУ» (ГОСТ 1642—50) или АгМ (ТУ МНП 457—53).

Источник

Поделиться с друзьями
Мощность и напряжение
Adblock
detector