Установление коэффициента учета установленной мощности в регулирующих контурах гидромеханических передач Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

СЕМИНАР 14

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001”

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Р.Ю. Подэрни, М.Р. Хромой,

И.А. Сайдаминов, В.Ш. Нажмуди-нов, 2001

УДК 622.285.82

Р.Ю. Подэрни, М.Р. Хромой, И.А. Сайдаминов, В.Ш. Нажмудинов

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ РАСХОДОВ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ В РЕГУЛИРУЮЩИХ КОНТУРАХ ОДИНОЧНЫХ ПРИВОДОВ СТАНКОВ ТИПА СБШ

Д

ля сравнения расходов рабочей жидкости в регулирующих контурах (РК) трансмиссий отдельных (далее одиночных) приводов, рассмотрим варианты передачи мощности (^ от основного двигателя (М) рабочему органу (рис. 1, А, Б, С.).

Сравнение ведем в относительных величинах по отношению со схемой одиночного привода на основе традиционной (обнопоточной) гидропередачи мощности (ТГП) рабочему органу (РО) в зависимости от суммарного параметра регулирования частоты вращения с учетом глубины его реверса - /И/ (характеризующий скоростной диапазон РО).

Аналитическое исследования необходимых параметров РК, показали, что объемные постоянные гидромашин ^а, дЕ) имеют следующие соотношения и результаты относительно объемных постоянных гидро-мащин базовой схеме на основе ТГП (в долях qaA):

- для схемы А qaA/qaA = 1,0; qеA/qaA = ^ /[п] ^/ qaA = 1+^ /[п]

- для схемы Б qaб/ qЕA = /И//2; qaA Ча = (2-/И/)/2; ^/ qaA = 1.0

- схемы С qac/ qЕA=1;

qac/ Я*а=1.0, qaA=2.0

Выявлено также, что частоты вращения валов гидромашин входящих в РК (при [п] 1 = пЕсош^ имеют следующие зависимости: п = (Ку-1^епе DЕ,na = (К-1^епе /De, Пс = -[п](2-/И/) DЕ Da/ Da+, DЕ

здесь Ку - коэффициент учета установленной мощности равное:

для в схемы А, Ку = 1+[п^[п];

Рис. 1. Схемы одиночного привода: А - однопоточная традиционная гидропередача (ТГП); Б, С - двухпоточные гидромеханические передачи (ГМП)

для схемы Б, Ку =/R//2;

для схемы С, Ку = 2.

На основе аналитической интерпретации вышеизложенного выведены следующие зависимости для определения относительного расхода рабочей жидкости в РК соответствующих приводов:

- для схемы А

QA[Q] = ± nN*DE/[n] Da; (1)

-для схемы Б QБ[Q] = ± n/[n]-(2- /R/)/2; (2)

-для схемы С Qc[Q] = (2-/R/) DEDa/(Da+DE); (3) где QA,Б,С соответственно, расход рабочей жидкости в РК соответствующих приводов доступный расход рабочей жидкостей РК при допустимом чистоте вращения вала гидромашин базовой схемы привода (схема А), м3/ мин: qai, qei соответственно,

емные постоянные гидромашин РК соответствующих схем привода, м3/мин; Dai, DEi - соответственно, раметры регулирования объема рабочих камер ветствующих гидромашин РК, представляющие собой отнощение текущего значения рабочего объема к его максимальному значению; [n] допустимая частота вращения вала гидромащин РК, об/мин.

Графическая интерпретация зависимостей (1), (2), (3) приведены на рис. 2.

Анализ зависимостей приведенных на рис. 2 показывает:

1. Однопоточный привод в зависимости от схемы трансмиссии имеет характерние точки нулевого расхода в РК. Так, для схемы А n = 0;

для схемы Б n = n0, а для схемы С имеет две характерные точки n = 0, n = 2* n0, независимо от величины параметра регулирования частоты вращения РО в диапазоне 1</R7<2.

Рис. 2. Зависимость величины относительного расхода в РК при одиночных приводов при 1Я1=1,33

2. Для двухпоточных схем (Б и С) абсолютный минимум расхода имеет место в упомянутых выше характерных точках частоты вращения РО, если их не нулевого значения обусловливается равенством. п0 = 0,5 ([п]- пЯ), где пЯ - часчтота вращения РО при реверсе, и равный пЯ = [п] (/Я/- 1).

3. для двухпоточных схем (рис. Б и С) в характерных точках (п = п0 п = 2п0), мощность от приводного двигателя к РО передается только механическим путем, гидромашина с qai в этих точках вращения РО работает тормозом.

СЕМИНАР 14

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

А

© Р.Ю. Подэрни, М.Р. Хромой,

И.А. Сайдаминов, В.Ш. Нажмуди-нов, 2001

УДК 622.285.82

Р.Ю. Подэрни, М.Р. Хромой, И.А. Сайдаминов, В.Ш. Нажмудинов

УСТАНОВЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА УЧЕТА УСТАНОВЛЕННОЙ МОЩНОСТИ В РЕГУЛИРУЮЩИХ КОНТУРАХ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

нализ многочисленных схем передачи мощности от основного двигателя к выходному валу (ВВ) показывает, что наиболее рациональным и перспективным является гидромеханическая передача

(ГМП). Однако до настоящего времени вопрос сравнения и оценки вариантов исполнения ГМП остается актуальным.

Результаты теоретических исследований, а также лабораторные и натурные испытания различных конструкций ГМП свидетельствуют, что одним из важнейших их узлов являются регулирующие контура (РК) с помощью которых обеспечивается постоянство или изменение как частоты вращения ВВ, так и его вращающего момента. Поэтому можно полагать, что определение и сравнение эффективности работы РК дает возможность выявить перспективность той или иной конструкции ГМП.

Для сравнительной оценки существующих и перспективных рациональных схем ГМП нами было введено понятие коэффициента учета установленной мощности (Ку) в РК и определена его величина во всех схемах в полном (далее суммарном) диапазоне изменения параметра регулирования частоты вращения выходного вала ( с учетом глубины его реверса) Яс, в зависимости от параметров регулирования объемов рабочих камер гидромашин (Да и Де). Где Да и Де представляют собой отношение текущего значения расхода жидкости рабочих камер к его максимальному значению.

В существующих конструкциях гидрообъемных (или традиционных гидропередач - ТГП) передач, полный

диапазон параметра регулирования Яс выходного вала величине 2,т.е в режиме «вперед» Яп = 1, и в режиме «назад» Ян = -1. Однако анализ и опыт эксплуатации машин, в частности буровых шарошечных станков показывает, что в режиме « назад», ВВ необходимо значение Яд только до 0,3* Яп. Исходя из этого для перспективных схем ГМП достаточно принять в расчетах Яс = 1,33.

Сравнительную оценку производили между следующими схемами ГМП с использованием гидромашин и трехзвенного дифференциала (ТД) типа 2К-Н:

• однопоточная (ТГП) передача мощности, когда РК замыкает вал приводного двигателя с эпициклом дифференциала, при этом один из звеньев ТД застопорена (неподвиж-на) - схема А;

• двухпоточная с дифференциалом на выходе, когда РК замыкает вал приводного двигателя с эпициклом ТД, один из двух оставшиеся звеньев выполняет функцию ВВ, а другая соединяется с приводным валом двигателя схема Б;

• двух поточная с диференциалом на входе, когда РК замыкает выходное звено ТД с его эпициклом, а вал приводного двигателя соединяется с одним из звеньев ТД

- схема С.

Величину Ку для схем (А, Б, С) определяли пользуясь графиками частот вращении звеньев ТД типа К-Н (базо-

вого механизма ГМП) в координатах « частота вращения звена - частота вращения ВВ» и составлением уравнения расхода рабочей жидкости в характерных точках диапазона частот вращения выходного вала. Под характерной точкой подразумевается точка, при котором расход рабочей жидкости в РК равна нулю, а частота вращения ВВ имеет определенное значение.

В результате графических и аналитических интерпретаций параметров (в относительных величинах) сравниваемых вариантов исполнения схем ГМП, получены следующие значения Ку: для схемы -А, Куа = 1,5; для схемы- Б, Куб = 0,66 ; для схемы - С, Кус=2,0

Результаты расчетов Куа, Куб, и Кус показывают, что из всех рассмотренных схем наиболее рациональным и перспективным является схема ГМП с диференциалом на выходе (схема -Б), так (как; а) при такой схеме передачи мощности ВВ потребуется наименьшая установленная мощность и тем самым расход энергоресурсов будет наименьшей;б) улучшаются массогабаритные показатели привода в целом и т. д.

Таким образом по результатам Ку в РК можно произвести анализ и оценку перспективности различных схем ГМП.

СЕМИНАР 14

ДОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА -2001"

МОСКВА, МГГУ, 29 января - 2 февраля 2001 г.

© Р.Ю. Подэрни, И.А. Сайдаминов, В.Ш. Нажмудинов, М.Р. Хромой, 2001

УДК 622.285.82

Р.Ю. Подэрни, И.А. Сайдаминов,

В.Ш. Нажмудинов, М.Р. Хромой

СРАВАНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОБЪЕМНЫХ ПОСТОЯННЫХ ГИДРОМАШИН РЕГУЛИРУЮЩИХ КОНТУРОВ ТРАНСМИССИЙ

<-ІЧ\/І_ІISI IMAUA nLULIV rflCVAUMTmriD

Д

ля сравнительного анализа объемных постоянных гидромашин регулирующих контуров (РК) трансмиссий функциональных механизмов буровых станков (рис. 1, А и Б) рассмотрим зависимость частоты вращения вала гидромащины работающей в моторном режиме (па)от частоты вращения и параметра регулирования /Я/ выходного звена (рис. 2, А и Б).

Графики показивают, что параметр регулирования частоты вращения выходного звена /Я/ с учетом глубины его реверса составляет:

для трансмиссии на основе традиционного гидропередачи

(ТГП)мощности выходному звену (рис. 1, А) величину /Я/ = 2; для гидромеханической трансмисии (ГМП) - рис. 1 ,Б величину /Я/ =

1,33.

Характерные точки в которых расход рабочей жидкости в РК равен нулю: для трансмиссии с ТГП является п=0; для трансмиссии с ГМП п а= п 0. Последнее (п 0), за-висить от /Я/ и определяется выражением = (2-/Я/)[^ ]/2.

Рис. 1. Схема трансмиссий: А - традиционная гидропередача (ТГП); Б - гидромеханическая передача (ГМП)

Рис. 2. Зависимость частоты вращения вала гидромашины РК работающей в моторном режиме (па) от частоты вращения (п) и параметра регулирования (1Я1) выходного звена трансмиссии: А - с ТГП; Б - с ГМП.

Схема трансмиссии с ГМП отличается также тем, что вал его гидромашины работающей в моторном режиме имеет определенное значение частоты вращения (/п*/) при нулевой частоте вращения выходного звена.

Сравнительный анализ объемных постоянных гидромашин РК трансмиссий выполняем на основе уравнения моментов девствующих на выходных валах. Уравнение моментов (Нм) составим в точке п=0 Мi

(П=°)=доа[Р] ^Л^Л=Чаб [р ] ^^, (1).

где [Р] наибольшее допустимое давление в РК, Па; i индекс схемы (рис. 1, А и Б)

Приравнивая поочередно части уравнения (1) между собой получаем следующие соотношения объемных постоянных гидромашин с qa и дЕ

- Для схема А дзЛ/ дзЛ = 1.0

- Для схема Б qaв/qaл= ^ iвл Лдб iвБ = [п]-п0 /[п],

где ^А ^Б ^А ^б соответственно передаточные шения диференциальных механизмов и согласующих

зубчатых передач схем А и Б; [п] -

допустимая частота врашения вы-

-1

ходнго звена, мин .

Результаты вычисчлений объемных постояных гидромашин РК в долях дзЛ приведены в таблице.

Результаты в таблице. показывают, что наименьшая величина (на 50 %) объемных постоянных гидромашин РК соответствует схеме трансмиссии с ГМП, что позволяет создать привода (в том числе трансмиссии) функциональных механизмов с; наименьшими массогабаритными показателями; наименьшим количеством рабочей жидкости; наименьшей установленной мощности и расходом энергоресурсов.

Параметр Схема qaI/ qаA QЕi/ qaA qi/ qaA

А 1.0 nN /[п] 1+п^[п]

Б /М2 (2-/И/)/2 1.0

Далее отметим, что гидромашины РК трансмиссии с ГМП (рис. 1 и 2, Б) при замыкании выходного звена тормозом Т работают в насосном режиме. Насосную мощность в этом случае, можно использовать для подъема мачты, подъема и подачи бурового става, свинчивании развинчивании штанг, горизонтировании самого станка и т.д.

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ