Дослідження стійкості роботи гідроприводу, чутливого до навантаження, на базі мультирежимного гідророзподільника

Abstract

У статті наведено опис нової схеми гідроприводу, який завдяки оригінальній конструкції мультирежимного гідророзподільника, має енергоефективні властивості, що характерні для гідроприводів чутливих до навантаження. Запропонована конструкція мультирежимного гідророз-подільника забезпечує роботу гідроприводу у чотирьох режимах – розвантаження гідронасосу, регулювання витрати гідродвигуна, максимальної витрати гідродвигуна та захисту від переван-таження. У кожному із зазначених режимів гідропривід працює із низькими втратами потужності завдяки наявності постійної величини зрівноважувального перепаду тиску. Ця величина формується сполученням конструктивних параметрів переливного клапана гідророзподільника. Запропоноване значення величини зрівноважувального перепаду тиску 0,7–0,8 МПа забезпечує високу енергоефективність роботи гідроприводу у найбільш відповідальному режимі роботи – регулювання витрати гідродвигуна. З метою забезпечення стабільності енергоефективної роботи гідроприводу в цьому режимі, проведено дослідження стійкості перехідних процесів при різних сполученнях конструктивних параметрів переливного клапана гідророзподільника, а також зміни умов роботи гідроприводу. В результаті проведених теоретичних досліджень, на основі математичного моделювання робочих процесів, виявлені сполучення конструктивних параметрів гідрозамка та золотника переливного клапана, які забезпечують стійкість роботи гідроприводу у режимі регулювання витрати гідродвигуна. Зокрема, це такі параметри як жорсткості пружин гідрозамка та переливного клапана, діаметр та кут нахилу кромки золотника переливного клапана, площі радіальних отворів та допоміжного дроселя переливного клапана. Також визначено, що у такому режимі стійкість роботи гідроприводу буде забезпечуватись в умовах тиску навантаження до 20 МПа, витрати гідродвигуна 100 л/хв та температури робочої рідини 80 °С.

The article describes a new scheme of a hydraulic drive, which, thanks to the original design of a multimode directional control valve, has energy-efficient properties that are characteristic of load-sensing hydraulic drives. The proposed design of the multimode directional control valve ensures the operation of the hydraulic drive in four modes – unloading the hydraulic pump, regulating the flow of the hydraulic motor, the maximum flow of the hydraulic motor and protection against overload. In each of these modes, the hydraulic drive operates with low power losses due to the presence of a constant balancing pressure drop. This value is formed by a combination of design parameters of the directional control valve. The proposed value of the value of the balancing pressure drop of 0,7-0,8 MPa provides high energy efficiency of the hydraulic drive in the most critical operating mode – regulation of the hydraulic motor flow. In order to ensure the stability of the energy-efficient operation of the hydraulic drive in this mode, a research was made of the stability of transient processes with various combinations of design parameters of the overflow valve of the hydraulic control valve, as well as changes in the operating conditions of the hydraulic drive. As a result of theoretical researches, on the basis of mathematical modeling of working processes, combinations of design parameters of the hydraulic lock and the spool of the overflow valve were identified, which ensure the stability of the hydraulic drive in the mode of regulating the flow of the hydraulic motor. In particular, these are such parameters as the stiffness of the springs of the hydraulic lock and the overflow valve, the diameter and angle of inclination of the edge of the overflow valve spool, the area of the radial holes and the auxiliary choke of the overflow valve. It was also determined that in this mode, the stability of the hydraulic drive will be ensured under conditions of a load pressure of up to 20 MPa, a hydraulic motor flow rate of 100 l / min and a working fluid temperature of 80 °C.

В статье приведено описание новой схемы гидропривода, который благодаря оригинальной конструкции мультирежимного гидрораспределителя, обладает энергоэффективными свойствами, которые характерны для гидроприводов чувствительных к нагрузке. Предложенная конструкция мультирежимного гидрораспределителя обеспечивает работу гидропривода в четырех режимах – разгрузки гидронасоса, регулирования расхода гидродвигателя, максимального расхода гидродвигателя и защиты от перегрузки. В каждом из указанных режимов гидропривод работает с низкими потерями мощности благодаря наличию постоянной величины уравновешивающего перепада давления. Данная величина формируется сочетанием конструктивных параметров переливного клапана гидрораспределителя. Предложенное значение величины уравновешивающего перепада давления 0,7–0,8 МПа обеспечивает высокую энергоэффективность работы гидропривода в наиболее ответственном режиме работы – регулирование расхода гидродвигателя. С целью обеспечения стабильности энергоэффективной работы гидропривода в данном режиме, проведено исследование устойчивости переходных процессов при различных сочетаниях конструктивных параметров переливного клапана гидрораспределителя, а также изменения условий работы гидропривода. В результате проведенных теоретических исследований, на основе математического моделирования рабочих процессов, выявлены сочетания конструктивных параметров гидрозамка и золотника переливного клапана, которые обеспечивают устойчивость работы гидропривода в режиме регулирования расхода гидродвигателя. В частности, это такие параметры как жесткости пружин гидрозамка и переливного клапана, диаметр и угол наклона кромки золотника переливного клапана, площади радиальных отверстий и вспомогательного дросселя переливного клапана. Также определено, что в данном режиме устойчивость работы гидропривода будет обеспечиваться в условиях давления нагрузки до 20 МПа, расхода гидродвигателя 100 л / мин и температуры рабочей жидкости 80 °С.