2. МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА

Наиболее полное представление об энергетических возможностях гидравлического привода дают его механические характеристики. Механическая характеристика показывает зависимость установившейся скорости на выходе привода от приложенной к нему нагрузки при постоянном значении входной координаты привода. Механическая характеристика определяется свойствами силовых элементов привода.

Под входной координатой привода применительно к гидравлическому приводу понимается смещение х золотника, угол а поворота струйной трубки, перемещение заслонки от нейтрального положения, угол у поворота люльки или для электрогидравлического привода пропорциональный им в статике входной электрический сигнал и. Наряду с абсолютным значением входной координаты используется также безразмерная относительная координата, например изменяющаяся в пределах от +1 до -1.

Гидравлический привод имеет семейство механических характеристик, каждая из которых соответствует лишь одному из множества фиксированных значений входной координаты. Семейство механических характеристик ограничивается двумя предельными характеристиками ), которые обычно и рассматриваются при энергетическом расчете.

В общем случае семейство механических характеристик для гидравлического привода вращательного движения может быть представлено в виде

где — угловая скорость выходного вала гидродвигателя;

— скорость гидродвигателя при холостом ходе;

— относительная входная координата привода;

М — момент, обусловленный нагрузкой на привод;

— коэффициент наклона (или эластичность) механической характеристики привода (обычно

Выражение (XIV.20) справедливо при

где

— максимальный момент, развиваемый приводом, называемый также пусковым, или тормозным моментом, который имеет место при

Параметр характеризующий общее изменение скорости привода под нагрузкой, может быть записан в виде суммы:

где — коэффициент наклона механической характеристики управляющей части привода (насоса переменной производительности или дроссельного гидроусилителя), приведенный к валу гидродвигателя и равный

здесь изменение расхода подаваемого к гидродвигателю, под действием перепада давлений характеризующего нагрузку на гидродвигатель с удельной подачей на один радиан поворота его вала;

— коэффициент наклона механической характеристики гидродвигателя;

где — коэффициент утечек, характеризующий герметичность гидродвигателя.

В приводе с объемным управлением коэффициент определяется герметичностью регулируемого насоса и изменением скорости приводного электродвигателя под нагрузкой.

В гидравлическом приводе с дроссельным управлением вид механических характеристик определяется в основном дроссельным гидроусилителем. Для системы с постоянным давлением питания на входе в гидроусилитель коэффициент наклона механической характеристики гидроусилителя можно найти на основании уравнения расхода, подаваемого к гидродвигателю в установившемся режиме движения с постоянной скоростью и нагрузкой:

где — расход на выходе гидроусилителя, соответствующий холостому ходу гидродвигателя;

коэффициент утечек гидроусилителя.

Взяв производную найдем

На рис. XIV.5 показаны типовые механйческйе характеристик двух гидравлических приводов (кривые 1,2): с дроссельным управлением и с объемным управлением. Пусковые моменты и скорости холостого хода у обоих приводов одинаковы. Там же приведены зависимости выходной мощности приводов от нагрузки на них (кривые 3, 4). Для привода с объемным управлением зависимость развиваемой приводом мощности от момента, называемой также располагаемой мощностью, определяется формулой

Рис. XIV.5. Энергетические характеристики гидроприводов: 1, 2 — механические характеристики для дроссельного и объемного управления; 3, 4 — характеристики располагаемой мощности для дроссельного и объемного управления

Максимум мощности имеет место при значении момента, соответствующем началу срабатывания предохранительных клапанов. Если учесть высокий к. п. д. гидравлического привода с объемным управлением (участок механической характеристики почти горизонтален) и большую крутизну нисходящего участка характеристики (участок почти вертикален), то при энергетическом расчете привода этого типа можно принять максимальную располагаемую мощность

Номинальная мощность, развиваемая приводом без перегрева при длительных режимах работы, связана с максимальной мощностью соотношением

Для гидравлического привода с дроссельным управлением располагаемая мощность, соответствующая работе привода на предельной механической характеристике, определяется зависимостью

Если пренебречь изменением скорости из-за утечек в гидродвигателе и гидроусилителе, что допустимо при максимальных открытиях золотника, то максимум мощности имеет место при , т. е.

Аналогичные зависимости справедливы и для привода с поступательным движением, если в формулах (XIV.24) — (XIV.29) угловую скорость заменить линейной скоростью момент М — силой и удельную подачу — эффективной площадью поршня