Техническое обслуживание гидравлического привода мобильных машин (ч.1)
Новые возможности
Разработка крепких горных пород гидравлическими экскаваторами
Сменный инструмент гидромолота
Типы конструкций и факторы влияющие на долговечность инструмента
Сравнительные испытания магистральных седельных тягачей
MAN TG 460 A, Mercedes Actros 1846 LS, Scania R 124 LA 470 и Volvo FH 12-460
Секреты «долголетия» ходовой части гусеничных машин (ч. 4)
Оценка характера износа ходового механизма и типичные повреждения
«Воздушное колесо»
Современные конструкции шин
 4
Жизнь после жизни
Восстановление и утилизация автомобильных шин
Как правильно смонтировать гидромолот на экскаватор
Подвеска (адаптер) гидромолота
Асфальтоукладчики
Обзор российского рынка
 1
Тяжелый металл (ч. 1)
Обзор рынка бульдозеров
Как снизить расходы при проведении земляных работ?
Мини-экскаваторы Kubota
 1
О приемах против «ломов» (ч.1)
АКП (автоматические коробки передач) с гидротрансформатором

Современные достижения в гидроприводе мобильных машин (Часть 1)

В. Васильченко, канд. техн. наук,
А. Шекунов, ЗАО «ГидраПакХолдинг»

Анализ развития современных зарубежных мобильных машин, включая землеройно-планировочные, подъемно-транспортные, для производства бетонных работ и уплотнения грунтов, дорожных оснований и покрытий, базовых колесных тягачей и др., выявил тенденцию все более широкого распространения объемного гидропривода рабочих органов и исполнительных механизмов, выполняющих возвратно-поступательное и вращательное движение.

Зарубежные изготовители гидрооборудования стремятся максимально удовлетворять технические требования заказчиков. Продолжается дальнейшее совершенствование гидравлических аппаратов и интегрированных электрогидравлических устройств управления, расширяется ассортимент клапанов, присоединяемых к гидродвигателям и предохраняющих гидросистемы от перегрузок, обеспечивающих торможение исполнительных механизмов при движении и вращении.

Все более широкое применение находит электронная система пропорционального управления (ЭПУ), особенно для грузоподъемных машин и механизмов с повышенными требованиями безопасности для обслуживающего персонала, а также в связи с рядом таких преимуществ, как плавное изменение скорости исполнительных механизмов, высокая точность позиционирования рабочих органов, улучшенная динамическая характеристика, защита от гидроудара, удобство дистанционного управления из безопасной зоны.

Следует иметь в виду, что зарубежные мобильные машины и оборудование без гидропривода не изготавливают, потому что именно объемный гидропривод обеспечивает новые эксплуатационные свойства и высокий технический уровень. Отечественные мобильные машины в большинстве своем не имеют современного гидропривода, обеспечивающего автоматическое регулирование скорости движения и усилий исполнительных механизмов или рабочих органов, не оснащены средствами гидроавтоматики, электронного управления и технической диагностики.

Ниже приведены основные компоненты гидрооборудования зарубежного производства с некоторыми техническими параметрами, применяемого в мобильных машинах.

Общий вид регулируемого насоса V0-18 с двумя предохранительными клапанами для реверсивного потока РЖ

Насосы. В мобильных машинах наиболее часто применяют нерегулируемые и регулируемые аксиально-поршневые насосы для привода рабочих органов и исполнительных механизмов, выполняющих энергоемкие операции при высоком давлении (Рном = 25...38 МПа). Реже применяют шестеренные насосы, преимущественно для привода вспомогательных механизмов периодического действия при среднем давлении (Рном = 16...20 МПа).

В промышленно развитых странах Европы и в США изготавливают более 20 типоразмеров нерегулируемых и регулируемых аксиально-поршневых гидромашин с наклонным блоком цилиндров и более 65 типоразмеров гидромашин с наклонным диском. Наблюдается тенденция все более широкого применения аксиально-поршневых гидромашин с наклонным диском, имеющих более широкую номенклатуру и с более высокими параметрами.

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы с объемным регулированием и реверсивным направлением потока рабочей жидкости (РЖ) предназначены для применения в гидропередачах с замкнутым потоком, в которых РЖ от гидродвигателя поступает во всасывающую полость насоса с подпиткой от дополнительного шестеренного насоса, обеспечивающего питание устройств гидроуправления.

В связи с неизбежными перетечками РЖ в насосе и в гидромоторе во всасывающую гидролинию насоса РЖ поступает меньше на величину утечек, отводимых по дренажной гидролинии в бак гидросистемы. Для компенсации этого явления устанавливают насос подпитки, который под давлением 1,0...2,2 МПа нагнетает РЖ в гидролинию низкого давления. Под действием разности давлений в рабочих гидролиниях насоса распределительный золотник с гидравлическим управлением перемещается в положение, при котором гидролиния низкого давления соединяется с переливным клапаном. Таким образом осуществляется постоянный обмен РЖ в замкнутом контуре и ее охлаждение.

Предохранительные клапаны позволяют перепускать РЖ из гидролинии высокого давления в гидролинию низкого давления и уменьшать динамические нагрузки при разгоне рабочего органа или ходового механизма машины. Давление в подпиточной гидролинии определяется настройкой переливного клапана.

От насоса подпитки РЖ поступает через фильтр и один из обратных клапанов в гидролинию низкого давления насоса, а ее избыток поступает на слив через распределительный золотник и переливной клапан.

Тандемный насос V250-25

Поскольку объемное регулирование осуществляется рабочим насосом и гидромотором без потерь мощности на дросселирование потока, оно является наиболее эффективным и широко применяется в гидропередачах с замкнутым потоком. Выходное звено такой гидропередачи – это аксиально-поршневые регулируемые или нерегулируемые гидромоторы, преимущественно с наклонным блоком цилиндров, к.п.д. которых на 3...5% выше, чем к.п.д. гидромашин с наклонным диском, и менее жесткие требования к фильтрации РЖ.

Регулируемые и реверсивные насосы с наклонным диском серии V0, V250, V650 имеют следующие основные параметры: рабочий объем от 7,08 до 64,7 см3; номинальное давление 21 и 25 МПа; кратковременное (пиковое) давление 30...35 МПа; частота вращения номинальная 3600...3400 мин-1; максимальная частота вращения от 3900 до 3600 мин-1; диапазон подачи РЖ от 25 до 232 л/мин; потребляемая максимальная мощность 28...115 кВт.

Давление во всасывающей гидролинии равно или больше 0,08 МПа (абс), при пуске на холодном масле – не более 0,05 МПа (абс). Максимальное давление, допустимое в корпусе насоса, – 0,15 МПа.

Оптимальная вязкость РЖ колеблется в пределах 15...35 мм2/ с. Рекомендуемый класс чистоты РЖ, обеспечивающий безотказный длительный срок эксплуатации, – 6 класс по стандарту NAS, 17/14 класс по ISO 4406 или эквивалентный 13 класс чистоты по ГОСТ 17216– 2001. Уровень допустимого загрязнения РЖ не должен превышать 8 класс по стандарту NAS, 18/16 класс по ISO 4406 или 13 класс по ГОСТ 17216–2001.

Рассмотрим продольное сечение регулируемого реверсивного насоса при одном направлении вращения вала 2, в агрегатном исполнении типа V250-25. Насос состоит из корпуса 19, задней крышки 17, блока цилиндров 1, поршней 10 со сферическими головками, на которых завальцованы гидростатически уравновешенные подпятники 3. Приводной вал 2 установлен на двух опорах: один конец в корпусе 19 насоса на шариковом подшипнике, второй конец вала в крышке 17 корпуса на двух роликовых подшипниках 15.

Продольное сечение насоса

При вращении блока цилиндров 1 от приводного вала 2 каждый поршень совершает один двойной ход (всасывание и нагнетание РЖ). Сферические подпятники 3 скользят по поверхности опорного диска, установленного на наклонном диске. Постоянный прижим поршней 10 со сферическими подпятниками 3 к опорному диску обеспечивается усилием пружины 18. Вращение приводного вала 2 вместе с блоком цилиндров 1 преобразуется на опорном диске в возвратно-поступательное движение поршней, осуществляя последовательно процесс всасывания (в первой половине оборота вала) и нагнетания РЖ в напорное отверстие в задней крышке 17 корпуса через отверстия в торце блока цилиндров 1 и дуговые пазы в плоском распределителе 16 (во второй половине оборота вала).

В корпусе насоса установлен шестеренный насос 13 подпитки, который поддерживает необходимое давление в контуре циркуляции РЖ, исключает кавитацию, обеспечивает сервоуправление и работоспособное состояние гидропередач с замкнутым потоком в районах с холодным климатом.

Направление вращения насоса (правое или левое) указано стрелкой на корпусе насоса со стороны вала.

Для отвода в бак внутренних утечек РЖ в корпусе 19 насоса предусмотрены два дренажных отверстия с присоединительной резьбой 3/8G.

В напорных каналах задней крышки 17 установлены два предохранительных 11 и два подпиточных клапана высокого давления и переливной клапан для системы сервоуправления и подпитки основного потока.

Все типоразмеры регулируемых, реверсивных насосов V0, V250, V650 имеют исполнения, позволяющие регулировать подачу РЖ механическим изменением рабочего объема (рукояткой или тягой), дистанционным гидравлическим, электрогидравлическим релейным или пропорциональным управлением. Имеются исполнения двухпоточных насосов при последовательном (тандемном) их соединении с помощью специального фланца и муфты с приводом от одного вала.

В исполнении насоса с механическим типом управления реверсирование потока РЖ осуществляется одной рукояткой 7. Управление подачей РЖ осуществляется поворотом оси 6, которая соединена с наклонным диском и позволяет изменять угол наклона диска, соответственно увеличивая или уменьшая ход поршней. Таким образом регулируется подача РЖ насосом. Диапазон регулирования пропорционален частоте вращения вала насоса и зависит от угла наклона диска (от близкого к нулю до максимального значения).

Насос V250-25 с электрогидравлическим пропорциональным управлением

Пропорциональное гидравлическое сервоуправление подачей осуществляется сервоцилиндром 9 двустороннего действия с двумя центрирующими пружинами от давления насоса подпитки, создающего пропорциональное воздействие с помощью блока дистанционного управления (джойстика).

Если на распределителе установлены пропорциональные электромагниты, обеспечивающие пропорциональную зависимость тока управления от входного сигнала с помощью резистора переменного сопротивления, создается управляющее воздействие на золотник четырехлинейного трехпозиционного распределителя (4/3), обеспечивая дистанционное управление сервоцилиндром.

Шток сервоцилиндра 9, соединенный с рычагом поворота наклонного диска 4, изменяет угол его наклона в зависимости от расхода и направления потока РЖ, поступающей в сервоцилиндр 9 от следящего распределителя. Таким образом обеспечивается дистанционное пропорциональное управление подачей РЖ насосом в зависимости от положения рукоятки электрического потенциометра.

Предусмотрены исполнения электрического следящего управления подачей насоса переключателем «включено-выключено» с двухпозиционным распределителем с закрытым центром и без центрирующей пружины в сервоцилиндре 9, а также с 4/3 распределителем с открытым центром и центрирующей пружиной, возвращающей наклонный диск в нулевое положение.

Насосы в однопоточном или в тандемном (двухпоточном) исполнении могут быть поставлены со шлицевым или шпоночным валом.

Аксиально-поршневые насосы серии V0, V250, V650 имеют следующие технические особенности: высокую частоту вращения, уменьшенные габаритные размеры, приспособлены для установки второго аксиально-поршневого насоса (двухпоточные) и подпиточных шестеренных насосов, встраиваемых предохранительных и подпиточных (антикавитационных) клапанов основного насоса; шесть видов управления подачей – ручное, ручное с сервоуправлением, автоматическое, электрическое (12 или 24 В), гидравлическое пропорциональное и электронное исполнение. Устанавливаемые в корпус насоса предохранительные клапаны могут быть настроены на необходимое давление открытия.

Регулируемый насос V650-50 c релейным электромагнитным управлением

Для обеспечения теплообмена РЖ в замкнутом контуре циркуляции потока РЖ со сливной гидролинией при реверсировании потока РЖ в корпусе насоса устанавливают обменный, или «промывочный», распределитель с дросселем.

Встроенный насос подпитки создает важные эксплуатационные свойства:

  • возможность работы аксиально-поршневых насосов с наклонным диском при частоте вращения, превышающей в 1,6...2,26 раза частоту вращения аксиально-поршневых насосов с наклонным блоком без подпитки, в том числе на «холодной» РЖ при низкой температуре окружающей среды;
  • подача насосами с наклонным диском увеличивается в 1,6...2,2 раза по сравнению с номинальной для насосов с наклонным блоком (без избыточного давления во всасывающей гидролинии) и возможностью сервоуправления подачей;
  • с повышением рабочего объема насосов номинальное и максимальное давление возрастает в 1,19 раза;
  • с повышением подачи и номинального давления потребляемая мощность насосов увеличивается в 2,5...5,5 раз, соответственно средняя удельная масса насосов серии V0, V250, V650 составляет 0,22...0,42 кг/кВт. Сравните с лучшими отечественными регулируемыми насосами, у которых этот показатель составляет 0,91 кг/кВт;
  • предусмотрена возможность последовательного соединения двух аксиально-поршневых насосов с приводом от одного вала. Это позволяет удвоить гидравлическую мощность и создает благоприятные условия для независимого привода исполнительных механизмов. Например, мощность двухпоточного насоса V650-65 при номинальных давлении и частоте вращения составляет 230 кВт.

Применение в гидропередаче регулируемого реверсивного насоса с наклонным диском в качестве основного обусловлено следующими его преимуществами по сравнению с аксиально-поршневым насосом с наклонным блоком цилиндров:

  • более компактная конструкция (меньшие размеры) и меньшая удельная масса (кг/кВт), простое присоединение насосов подпитки и управления с помощью сквозного вала;
  • более простые конструктивные возможности для повышения давления и ресурса, меньшая инерционная масса устройств, возможность обеспечить подачу РЖ в соответствии с требованием гидросистемы, что существенно улучшает эксплуатационные свойства мобильных машин.

Применение объемных гидропередач с замкнутым потоком исключает необходимость в муфтах сцепления, коробках передач, карданных валах, тормозах, кроме стояночных, так как гидропередачи выполняют функции тормоза.

УЗЛЫ, АГРЕГАТЫ, КОМПОНЕНТЫ Гидравлика
В. Васильченко, к.т.н., А. Шекунов Основные Средства 06'2007 20 июня 2016

Комментарии (0)