Технические науки – отраслевое машиностроение

Потапенков А.П., Пилипенко С.С., Марков Д.С., Тарасов В.К.,

Андреева О.М.

ФГБОУ ВПО «Норильский индустриальный институт»,

Запорожская государственная инженерная академия

Повышение эффективности работы

гидравлического привода

Гидропривод получил широкое распространение в различных областях промышленности, в том числе и в металлургии. Его успешно применяют в доменных печах для заправки чугунных леток, на дуговых печах - для их наклона при выпуске стали, в механизмах зажима, перепуска и перемещения электродов рудно терми-ческих печей; на разливочных ковшах при управлении шиберами сливных отверстий; в механизмах кантования ковшей при разливке ферросплавов; в тормозах мостовых кранов типа ТКТГ и др. Режим работы привода, в основном, является повторно кратковременным с переменной нагрузкой, что существенно затрудняет его эффективное использование. Для улучшения показателей обычного насосного привода предложен его перевод в редукторно-мультипликаторный режим, при котором рабочий ход осуществляют с использованием гидроусилителя (мультипликатора), а холостой ход – при помощи накопителя энергии (гидравлического редуктора). При этом обратный ход обеспечивает зарядку редуктора и мультипликатора.

Основу редуктора (мультипликатора) составляют два соосных цилиндра с диаметром плунжеров и . При подаче жидкости от насосов в цилиндр и вытеснении ее из цилиндра в силовой цилиндр устройство работает как мультипликатор с коэффициентом мультипликации (усиления) ().

При подаче жидкости в цилиндр и вытеснении ее из цилиндра устройство работает как гидравлический редуктор с коэффициентом редукции ().

Включение редуктора (мультипликатора) между насосами и силовым цилиндром изменяет скорость поршня силового цилиндра и давление, создаваемое насосами. При включении гидравлического редуктора скорость поршня силового цилиндра ( – редукторная скорость) и давление, создаваемое насосами (), будут определяться как: , , где и – соответственно скорость поршня силового цилиндра и давление, создаваемое насосами, при подаче жидкости в силовой цилиндр напрямую от насосов.

При включении мультипликатора скорость поршня силового цилиндра ( – мультипликаторная скорость) и давление, создаваемое насосами () будет определяться как: ; .

Вариант схемы указанного трехскоростного привода приведен на рис. 1.

Рис. 1. Схема трехскоростного привода

В приводе используют силовой блок с одним силовым цилиндром 1 и насосную станцию 2 с насосами постоянной подачи. Переключение привода с прямого хода на обратный выполняет реверсивный золотник 3. Первая ступень скорости прямого хода () обеспечивается подачей жидкости от золотника 3 через двухпозиционные золотники 4 и 5 в полость редуктора 6 с последующим вытеснением ее из полости через отсечный золотник 7 в поршневую полость силового цилиндра. Вторая ступень скорости обеспечивается путем подачи жидкости через золотник 4 в поршневую полость силового цилиндра. Третья ступень скорости обеспечивается подачей жидкости через золотники 4 и 5 в полость мультипликатора 8 с вытеснением ее из полости в поршневую полость силового цилиндра. Переход на вторую и третью ступень скорости обеспечивается при помощи реле давления 9 и 10, которые подключаются через двухпозиционные золотники 11 и 12.

В итоге, использование редуктора и мультипликатора обеспечивает работу привода с двумя ступенями скорости и давления (, и , ). При этом редуктор включается в период низкого давления в системе (холостой ход; а мультипликатор – в период высокого давления в системе (рабочий ход). При плавном возрастании давления рабочего хода возможна подача жидкости в силовой цилиндр напрямую от насосов в промежутке между выключением редуктора и включением мультипликатора. В этом случае привод будет работать с тремя ступенями скорости и давления (, ; , ; , ).

При сравнительном анализе приводов за основу принимают установочную мощность насосов и продолжительность прямого хода . Данные параметры редукторно-мультипликаторного привода , сравнивают с параметрами простого насосного привода , . Определяющими конструктивными параметрами для рассматриваемого привода служит коэффициент редукции и коэффициент усиления (с использованием мультипликатора) .

В простом насосном приводе давление, развиваемое насосом , пропорционально усилию на поршне цилиндра F; , где – давление в поршневой полости силового цилиндра; S – площадь поршня силового цилиндра. Скорость поршня пропорциональна подаче насосов .

При расчете и эффективный и объемный коэффициент полезного действия привода не учитываем из тех соображений, что коэффициент полезного действия простого насосного привода и рассматриваемого комбинированного привода соизмеримы и не влияют на соотношение силовых и скоростных параметров этих приводов.