Регулиране на бутални ротационни машини

ХидравликаСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 5, 2013

Регулирането на буталните ротационни машини се осъществява чрез изменение на ексцентрицитета при радиално-буталните машини и ъгъла на наклон на диска или цилиндровия блок при аксиално-буталните машини, което променя работния обем.

 Регулирането на помпите посредством изменението на честотата на въртене или на хидродвигателите чрез изменение на дебита е очевидно, характерно е и за нерегулируемите машини, и не е нужно да се разглежда специално.

За изменението на параметъра за регулиране се използват различни устройства за преместване и фиксиране на регулиращия елемент. Най-прости са ръчните или електромеханични механизми. Промяната на регулиращия параметър при тях се осъществява посредством винтова двойка, задвижвана ръчно или чрез електродвигател и редуктор.

Регулиране с хидравлично задвижване
Широко разпространени са механизмите за регулиране с хидравлично задвижване на регулиращия елемент. Устройството, показано на фиг. 1, може да осигури движение в една посока с две скорости или в две посоки с фиксирани скорости.

Състои се от два хидроцилиндъра 1, управлявани най-често от електромагнитните разпределители 2. Ходът на буталата се ограничава механически посредством винтовите ограничители 3. Този механизъм е вграден в корпуса на машината. Подобен механизъм, в който се използват т. нар. дуплекс цилиндри, осигурява фиксиране и в едно междинно положение - най-често нулев дебит.

Ако трябва да се осигури безстепенно регулиране, за преместване на регулиращия елемент се използва следящ сервомеханизъм с твърда обратна връзка, като контролирана променлива величина е положението на буталото на сервомеханизма.

Друг вид регулатор може да осигури постоянен дебит на помпа при промяна на честотата й на въртене (това се случва например в транспортните средства при изменение на режима на движение). Така може да се получи постоянна скорост на вала на нерегулируем хидродвигател.

Системи с автоматично регулиране
В практиката широко разпространение имат системите за автоматическо регулиране с обратна връзка по налягане - регулатори на максимално налягане, при което изходното налягане на помпата се използва като сигнал за ограничаване на дебита.

 На фиг. 2 е показана принципна схема на подобен регулатор за аксиално-бутална помпа. Течност от нагнетателната линия се подава на силовия цилиндър 5. Буталото му 1 посредством буталния прът 3 задвижва наклонения диск 4.

Силата на пружината 2 е насочена в такава посока, че завърта диска в положение, съответстващо на максималния дебит. Това положение се задържа, докато налягането достигне до стойност pnom, зависеща от предварителното натягане на пружината.

При нарастване на налягането над тази стойност пружината започва да се свива и ъгълът на наклон на диска, а от там и работният обем, започва да намалява. При стойност на налягането pmax дискът се установява почти в неутрално положение (g » 0), в което дебитът на помпата е равен на обемните загуби в системата.

По този начин загубите на мощност в хидравличната система при достигане на максимално настроеното налягане е незначителна, загряването на маслото е малко и консумацията на енергия е минимална. При намаляване на налягането пружината ще измества буталото в посока на увеличаване на наклона на диска и при налягания по-малки от pnom дискът се установява в положение за максимален дебит.

 На фиг. 3 е показана статичната характеристика на подобен регулатор с различни пружини. При налягания от нула до pnom дебитът остава практически постоянен. След това той намалява до нула при налягане pmax по закон, зависещ от твърдостта на пружината.

Линията 1 съответства на регулатор, чиято пружина няма предварително натягане. При по-твърда пружина линията е по-стръмна. В практиката отношението
(pmax – pnom )/ pmax
е между от 0,4 до 0,8.

Регулатори на мощност
Широко приложение намират регулаторите на мощност. Тези регулатори осигуряват постоянен въртящ момент M, което при запазване на постоянна честота на въртене означава постоянна механична мощност N = Mn и постоянна хидравлична мощност N = Qp.

Формулите са приблизителни, не отчитат загубите и са дадени само за илюстрация. Налягането р зависи от натоварването, така че при неговото изменение регулаторът, чрез въздействие върху регулиращия елемент, променя дебита в съответната посока и се запазва произведението Qp, т. е. осигурява се постоянна мощност.

Регулаторите могат да се настройват, като крайните положения на регулиращия елемент (например ъгълът на наклон на диска) се ограничават механически. На фиг. 4 са показани характеристиките на подобен регулатор. Параболите отговарят на постоянна стойност на мощността.

Top