4. Гидросистемы ступенчатого регулирования

На рис. 6 изображена в принципиальном виде схема гидросистемы ступенчатого регулирования.

Рис. 6. Принципиальная схема ступенчатого регулирования

Г

24

идросистема включает в себя насосы постоянной производительности 1 и 2 (каждый из них приводится во вращение

Полные утечки в гидросистеме будут

(9)

или

, (10)

где - коэффициент утечек всей гидросистемы.

Относительное изменение скорости поршня будет

. (11)

Относительное изменение скорости поршня:

1) прямо пропорционально коэффициенту утечек гидросистемы k;

2) прямо пропорционально усилию R;

3) обратно пропорционально скорости поршня ;

4) обратно пропорционально 4-й степени диаметра цилиндра D.

Для выяснения величины коэффициента утечек k рассмотрим утечки в отдельных звеньях гидросистемы.

2.1. Утечки в регулируемых насосах

Лабораторией гидроприводов ЭНИМС были произведены испытания на утечку различных типов регулируемых поршневых насосов:

1) поршневого насоса с клапанным распределением;

2) поршневого насоса с торцевым распределением;

3) поршневого насоса с центральной распределительной осью (механизм автоматической компенсации утечек при испытании был выключен).

Р

5

езультаты испытаний насосов представлены в таблице 1, где указаны величины утечек, пересчитанных на изменение давленияР от 0 до 6 МПа, и соответствующие значения коэффициентов утечек .

Таблица 1

Тип насоса	Утечки в насосе при Т=50°С и Р=0-6 МПа	Коэфф. утечек в насосе,
1. Поршневой насос с клапанным распределением	57	0,94
2. Поршневой насос с торцевым распределением	208	3,46
3. Поршневой насос с центральной распределительной осью	304	5,07

2.2. Утечки в золотниках

Ниже приводятся данные испытаний на утечку золотников различных типов при давлении Р = 6 МПа и температуре рабочей жидкости Т = 50°С (масло «Веретенное 3»).

1. Золотник гидравлического распределительного устройства У423: утечки = 1,1 - 7,8 см³/мин; диаметр золотника d = 50 мм.

2. Золотник гидроагрегата фирмы Oil-Gear типа QSA: диаметр золотника d = 32 мм; утечки =7,8 - 10 cм³/мuн.

3. Золотник вспомогательный фирмы Vickers типа С-332;

диаметр золотника d== 16 мм; утечки = 11 - 60 см³/мин.

4. Золотник управления возвратно-поступательным движением, фирмы Vickers, тип С-332; диаметр золотника d==50мм; утечки = 378 - 522 см³/мин.

И

6

з приведенных данных видно, насколько незначительны утечки в золотниках, особенно в золотниках, предназначенных для работы при малых скоростях перемещения поршня, как это имеет место в первых двух случаях. Поэтому для дальнейших выводов примем утечки в золотниках= 10см³/мин при Р = 6 МПа и Т = 50°С. На этом уровне держатся утечки в золотниках для большинства сверлильно-расточных станков.

Для системы рис. 5, б в случае дросселя с характеристикой Q = kР

. (30)

Для системы рис. 5, в с тем же дросселем

, (31)

где - коэффициент утечек в насосе.

Таким образом, система, изображенная на рис. 5, в, дает наибольшее значение , с изменением R от нуля до максимума, и поэтому работа такой системы наименее стабильна.

В результате рассмотрения гидросистем, изображенных на рис. 5, а, 5, б и 5, в, можно сделать следующие выводы.

1. Указанные гидросистемы не могут быть рекомендованы для применения в станках с высоким рабочим давлением и резким изменением полезного усилия, вследствие значительной величины относительного изменения скорости перемещения поршня . Особенно нестабильна работа таких гидросистем в случае малых величин скоростей перемещения поршня (токарные и сверлильно-расточные станки), вследствие частого засорения ничтожно малого проходного сечения дросселя. Поэтому в современных токарных, сверлильно-расточных и протяжных станках, а также в других типах станков с резким изменением усилия применяются специальные регуляторы скорости, включающие в себя кроме дросселя так называемые дозирующие или редукционные клапаны, которые создают постоянную разность давлений до и после дросселя. Величину этой разности давлений стремятся сделать минимальной (от 0,1 до 0,5 МПа в регуляторах различной конструкции) Такие устройства позволяют обеспечить:

а) независимость скорости перемещения поршня от усилия;

б

23

) минимальную засоряемость дросселя, так как благодаря малой разности давлений до и после дросселя его проходное сечение имеет достаточные размеры.

- эмпирический коэффициент для случая истечения жидкости под давлением через малое отверстие; для масла (по данным опытов Вейсбаха и Г. Смита).

Преобразованное уравнение (27) примет следующий вид:

, (29)

где D - диаметр цилиндра, равный 9 см;

d - диаметр штока, равный 6,5 см;

- скорость перемещения поршня под нагрузкой в cм/ceк;

;

g - ускорение силы тяжести, равное ;

- удельный вес жидкости; для масла ;

- противодавление в системе; ;

тогда, согласно уравнению (29) находим

или f = 0,0074 мм².

Естественно, что при столь малой величине проходного сечения дросселя последний неминуемо будет засоряться даже при самой тщательной фильтрации масла. Но даже и при более значительной величине скорости перемещения поршня, чем взятая для расчета, проходное сечение дросселя получается еще слишком малым для того, чтобы не опасаться его засорения. Испытания станков устаревшего типа, в которых регулирование осуществлялось по схеме рис. 5, а и 5, б, показали полную ненадежность и неустойчивость их работы, особенно при малых скоростях перемещения поршня.

П

22

утем аналогичных рассуждений можно установить зависимость от параметров гидросистемы для схем, изображенных на рис. 5, б и 5, в.

Коэффициент утечек золотников

.