Рис. 51. Схема действия объемного гидропривода:
1 — ручка, 2, 6 — поршни, 3, 5 — гидроцилннд-ры, 4 — трубопровод

На рис. 50 показан сосуд с жидкостью, находящейся под давлением р. В жидкость опущен полый кубик с тонкими металлическими стенками и площадью грани F. На каждую грань этого кубика будет действовать сила P = pF независимо от его ориентации.” Если жидкость находится в покое, то в любой ее малой по размерам части давление будет одинаково во всех направлениях. В противном случае на небольшой кубик жидкости действовала бы отличная от нуля результирующая сила и кубик пришел бы в движение.

На рис. 51 показана схема, иллюстрирующая принцип действия объемного гидропривода. Два гидроцилиндра, заполненные жидкостью, соединены трубопроводом. В них установлены поршни разного диаметра. Оба поршня представляют собой стенки одного сосуда.

При перемещении поршня ручкой в направлении, показанном стрелкой, жидкость будет вытесняться из гидроцилиндра по соединительному трубопроводу в гидроцилиндр, приводя поршень в движение. Поршень пройдет путь, измеряемый отрезком /гь и вытеснит из гидроцилиндра объем жидкости, равный произведению площади рабочей поверхности поршня на пройденный им путь.

Мощность объемного гидропривода при неизменном потоке увеличивается пропорционально повышению давления жидкости в системе.

Объемный гидропривод состоит из объемного насоса и гидродвигателя, элементов управления, вспомогательных устройств и соединительных трубопроводов.

Насос преобразует механическую энергию в гидравлическую, а гидродвигатель осуществляет обратное преобразование энергии. В рассмотренной выше схеме (на рис. 51) гидроцилиндр 3, к поршню которого приложено движущее усилие, является насосом, а гидроцилиндр 5 — гидродвигателем. Поскольку движущее усилие можно приложить к любому из поршней, система является обратимой. Свойство обратимости весьма важно, так как оно позволяет использовать насос в качестве гидродвигателя и наоборот. Это упрощает эксплуатацию и уменьшает затраты на производство гидроаппаратуры.

В гидроприводах машин для строительства цементобетонных дорожных покрытий используют гидродвигатели прямолинейного возвратно-поступательного движения, называемые гидроцилиндрами, и гидродвигатели вращательного движения — гидромоторы.

К элементам управления относятся гидрораспределители, дроссели, регуляторы и клапаны. Они управляют поступлением жидкости от насоса к гидродвигателю.

К вспомогательным устройствам относятся фильтры, теплообменники, гидроаккумуляторы, баки, измерительные приборы (манометры, термометры).

В зависимости от схемы циркуляции рабочей жидкости объемный гидропривод может быть с разомкнутой или замкнутой циркуляцией.

Рис. 52. Принципиальные схемы объемного гидропривода:
а — с разомкнутой циркуляцией, б —с замкнутой циркуляцией; 1 — бак, 2 — нерегулируемый насос, 3, 13 — предохранительные клапаны, 1 — гидролиния, 5 — гидрораспределитель, б — гидроцилиндр, 7 — дроссель, 8 — фильтр, 9 — регулируемый реверсивный насос, 10 — обратный клапан, И — гидромотор, 12 — насос подпитки

В объемном гидроприводе с разомкнутой циркуляцией (рие. 52, а) нерегулируемый насос засасывает рабочую жидкость из бака и подает ее по гидролинии к гидрораспределителю, а затем в одну из полостей гидроцилиндра 6. Жидкость

из противоположной полости гидроцилиндра вытесняется через гидрораспределитель и фильтр в бак, находящийся под атмосферным давлением. При нейтральном положении золотника гидрораспределителя (как показано на рисунке) рабочая жидкость из него через гидролинию сливается в бак. При перегрузке напорной линии рабочая жидкость через предохранительный клапан поступает в бак.

На рис. 52, б показана схема объемного гидропривода с замкнутой циркуляцией. В этой схеме жидкость от реверсивного регулируемого насоса поступает в гидромотор, совершает работу и по сливной гидролинии возвращается в насос. С атмосферой система не сообщается. Для предохранения ее от перегрузок служат клапаны. Они установлены так, что защищают систему как при прямом направлении движения, так и при реверсировании, когда сливная гидролиния становится напорной.

Гидропривод с замкнутой циркуляцией должен быть постоянно заполнен рабочей жидкостью, иначе в системе возникнет разрыв струи, который выведет систему из строя. Так как в работающем гидроприводе неизбежны утечки через неплотцости сопряженных сборочных единиц насоса, гидромотора и других элементов гидропривода, в нем должен быть предусмотрен постоянный источник пополнения утечек извне. Таким источником в гидроприводе с замкнутой циркуляцией служит насос подпитки, который через фильтр и обратные клапаны постоянно пополняет систему. Избыточное количество жидкости сливается в бак через предохранительный гидроклапан. Последний настраивается на давление, несколько большее давления, которое может возникнуть в сливной гидролинии системы с замкнутой циркуляцией.

Преимущества схемы гидропривода с замкнутой циркуляцией заключаются в хорошей защищенности рабочей жидкости от попадания пыли и грязи, простоте реверсирования, компактности, а недостаток— в худших условиях охлаждения и очистки рабочей жидкости. Схема гидропривода с разомкнутой циркуляцией отличается простотой, надежностью работы и более низкой стоимостью за счет применения дешевых нерегулируемых насосов.

Одно из наиболее существенных преимуществ объемного гидропривода перед механическим — это возможность бесступенчатого регулирования скоростей и усилий исполнительного органа в широком диапазоне. Регулирование скорости гидродвигателя (движения поршня гидроцилиндра или вращения вала гидромотора) при постоянной мощности на входе можно осуществлять дросселированием или изменением подачи насоса.

Дросселем называют регулирующий аппарат, предназначенный для поддержания заданной величины расхода в зависимости от величины перепада давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Регулирование скорости дросселированием широко распространено на машинах малой мощности с простой трансмиссией благодаря простоте и низкой стоимости изготовления агрегатов. При этом способе используется нерегулируемый насос, а количество жидкости, подаваемое в гидродвигатель, изменяется за счет перепускания части жидкости через предохранительный клапан обратно в бак.

Существуют два способа дроссельного регулирования скорости: с дросселем на напорной линии и с дросселем на сливной линии. При установке дросселя на напорной линии регулирование скорости гидродвигателя возможно только в том случае, если направление действия нагрузки на выходное звено (шток гидродилиндра или вал гидромотора) не совпадает с направлением его движения. Это объясняется тем, что если нагрузка на шток гидроцилиндра направлена в ту же сторону, что и его движение, то при уменьшении подачи жидкости через дроссель поршень может перемещаться быстрее, чем будет заполняться полость гидроцилиндра, и произойдет разрыв потока жидкости в линии перед поршнем. Кроме того, система с дросселем на напорной линии может быть использована, когда нагрузка постоянна или когда не требуется постоянная скорость перемещения поршня гидроцилиндра.

На схеме, приведенной на рис. 52, а, дроссель 7 установлен на сливной линии. В этом случае скорость перемещения поршня регулируется количеством жидкости, вытесняемой из штоковой полости гидроцилиндра 6 и проходящей через дроссель. При любом направлении нагрузки на штоке поршня разрыва потока жидкости произойти не может. Сопротивление дросселя регулируют открытием проходного отверстия. При полном перекрытии трубопровода дросселем вся жидкость от насоса отводится через предохранительный клапан 3 в бак 1, в результате чего скорость поршня гидроцилиндра равна нулю.

Недостаток дроссельного способа регулирования — чрезвычайно низкий коэффициент полезного действия (КПД), особенно на малых оборотах, когда большое количество жидкости перепускается в бак.

При использовании регулируемого гидронасоса (рис. 52,6) обеспечивается большая точность регулирования, независимость от нагрузок на выходном звене и более высокий КПД. Этот способ регулирования скорости обычно применяют в системах гидропривода с замкнутой циркуляцией.

На рис. 53 показаны основные элементы объемного гидропривода с замкнутой циркуляцией, используемого для привода рабочих органов безрельсовых бетоноукладочных машин. От дизельного двигателя через раздаточный редуктор вращение передается на один из регулируемых насосов, в верхней части которого расположен рычаг изменения потока рабочей жидкости с предохранительным клапаном. Рабочая жидкость из бака засасывается через фильтр тонкой очистки подпиточным насосом, установленным на противоположной от ведущего вала стенке регулируемого насоса, который подает потоки жидкости по трубопроводам или к гидромотору. Шлицевый вал гидромотора связан с планетарным редуктором и передает вращение на один из рабочих органов машины.

В зависимости от направления вращения регулируемого насоса и направления перемещения рычага управления меняется направление движения жидкости в трубопроводах, а следовательно, и направление вращения гидромотора.

Величина максимального давления жидкости в трубопроводах ограничивается предохранительными клапанами, расположенными в специальной коробке 6 на задней торцовой стенке гидромотора.

Рис. 53. Основные элементы объемного гидропривода с замкнутой циркуляцией:
1, 7, 9, 10 — трубопроводы, 2,5 — насосы, 3 — рычаг управления, 4 — предохранительный клапан, 6 — коробка, 8 — гидромотор, 11 — фильтр тонкой очистки