Драгомиров Дмитрий Валерьевич. Исследование энергодинамических и регулировочных характеристик гидропривода с гидромоторным блоком расширенного диапазона регулирования : Драгомиров Дмитро Валерійович. Дослідження енергодинамічних та регулювальних характеристик гідроприводу з гідромоторним блоком розширеного діапазону регулювання

Краткое описание

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (Технический университет)
На правах рукописи
04.2.01 0 5805 5-'
ДРАГОМИРОВ Д.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОДИНАМИЧЕСКИХ И РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА С ГИДРОМОТОРНЫМ БЛОКОМ РАСШИРЕННОГО ДИАПАЗОНА РЕГУЛИРОВАНИЯ
Специальность 05.04.13. - Гидравлические Машины, гидропневмоагрегаты
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель: к.т.н., проф. В. И. Голубев
МОСКВА 2010 г.

2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМ И ТЕНДЕНЦИЙ РАЗВИТИЯ
ГИДРОПРИВОДОВ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ГИДРОМОТОРАМИ 14
1.1. Современное состояние, проблемы и тенденции развития гидроприводов моторного регулирования 14
1.2. Основные преимущества и предпочтительные области применения гидропривода с регулируемыми гидромоторами 20
1.3. Выводы 24
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА С ГИДРОМОТОРНЫМИ БЛОКАМИ РАСШИРЕННОГО ДИАПАЗОНА БЕССТУПЕНЧАТОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ 25
2.1. Структурные и параметрические возможности расширения
диапазона гидромоторного регулирования 25
2.2. Критерии оценки и показатели качества гидроприводов с регулируемыми гидромоторами 27
2.3. Обзор существующих структур гидромоторных блоков расширенного диапазона регулирования скорости 29
2.4. Определение предельных регулировочных возможностей гидропривода с регулируемым гидромоторным блоком, одна из гидромашин которого является реверсивной и обратимой 47
2.5. Выводы 52
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОНТУРА ГИДРОПРИВОДА МАШИННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ 54
3.1. Анализ проблем и постановка задач математического моделирования объемного гидропривода машинного регулирования 54
3.2. Схемотехнические исполнения энергетического контура гидропривода....56

3.3. Виды потерь энергии в объемном гидроприводе и
их физико.-математическое описание 58
3.4. Моделирование энергетического контура гидропривода с комбинированным машинным регулированием 65
3.5. Модель энергетического контура гидропривода с
регулируемым насосом 87
3.6. Модель энергетического контура гидропривода с
регулируемым мотором 89
3.7. Модель энергетического контура гидропривода с
регулируемым двухмашинным гидромоторным блоком 93
3.8. Сравнительный анализ статических характеристик энергетического контура гидропривода различных структурных исполнений 100
3.9. Исследование влияния параметров гидропривода и внешних возмущающих воздействий на основные динамические характеристики энергетического контура исследуемых структур гидроприводов 102
3.10. Выводы 107
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ГИДРОМОТОРНЫМ БЛОКОМ 109
4.1. Постановка задач экспериментального исследования 109
4.2. Описание и возможности универсального экспериментального комплекса для исследования объемного гидропривода машинного регулирования 113
4.3. Программа и методика экспериментальных исследований энергетических и регулировочных характеристик электронасосного агрегата, входящего в состав гидропривода с машинным регулированием 121
4.4. Результаты экспериментального исследования энергетических и регулировочных характеристик электронасосного агрегата 124
4.5. Программа и методика экспериментальных исследований

энергетических и регулировочных характеристик гидропривода с регулируемым гидромоторным блоком 125
4.6. Результаты экспериментальных исследований энергетических и регулировочных характеристик гидропривода с гидромоторным
блоком различной комплектации 130
4.7. Сопоставительный анализ регулировочных характеристик
объемных гидроприводов различных способов регулирования 136
4.8. Выводы 139
5. АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ СОВРЕМЕННЫХ ТИПОВ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА АКСИАЛЬНЫХ ГИДРОМОТОРОВ 141
5.1. Функциональная структура механизмов управления
аксиальных гидромашин 141
5.2. Сопоставительный анализ существующих и перспективных механизмов управления насосов и гидромоторов использующих различные принципы действия 144
5.3. Анализ характеристик современных электрогидравлических и электромеханических устройств и их применимости в механизмах управления 153
5.4. Выводы 158
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 160

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сформированные в работе показатели качества и оценочные кри­терии объемного гидропривода с гидромоторным регулированием позволяют оценивать конкурентоспособность данных гидроприводов.
2. Разработана универсальная модель гидропривода машинного ре­гулирования, учитывающая потери энергии в гидролиниях и включающая достаточно полный набор составляющих внешней нагрузки, которая позво­ляет в полном объеме, с требуемой детализацией и точностью исследовать объемный гидропривод с любыми видами машинных способов регулирова­ния, а благодаря своей простоте и приемлемой точности результатов она мо­жет быть рекомендована для использования в инженерных расчетах.
3. Ввиду достигнутых на сегодняшний день высоких значений ме­ханического и объемного КПД гидромоторов, дальнейшее параметрическое совершенствование их конструкций в этом направлении с целью расширения диапазона регулирования малоперспективно. Гораздо большие возможности расширения диапазона регулирования дает поиск оптимальных структур многомоторных блоков.
4. По результатам анализа существующих схемотехнических реше­ний была разработана структура оригинального гидромоторного блока рас­ширенного бесступенчатого диапазона регулирования, защищенная патентом РФ № 92926.
5. Созданный стендовый комплекс позволяет проводить экспери­ментальные исследования гидроприводов различных видов машинного регу­лирования.
6. Экспериментальные исследования, выполненные на данном ком­плексе, показали, что диапазон бесступенчатого регулирования гидромотор-

161

ного блока для исследованного типа входящих в него аксиально-поршневых гидромашин составляет 6,3, что более чем в два раза больше по сравнению с регулируемым гидромотором того же типа и рабочего объёма.
7. Экспериментально установленная практически линейная связь расходов объемных потерь в гидроприводе подтверждает правомочность сформированных теоретических моделей образования объемных потерь в приводе, а также позволяет использовать упрощенные расчетные соотноше­ния для определения регулировочных и энергетических характеристик сис­темы.
8. Оценены предельные энер го динамические и регулировочные возможности схем гидроприводов с регулируемым гидромотором и гидромо­торным блоком, на основании которых сформированы области предпочти­тельного применения приводов конкретного исполнения.
9. Установлено, что в качестве механизма управления регулируе­мым гидромотором наибольшие перспективы имеют следующие виды уст­ройств: электрогидравлический привод на базе пропорционального распре­делителя прямого управления и электромеханический привод на базе вен­тильного двигателя с планетарной или волновой механической передачей.
10. Разработанный гидропривод с гидромоторным блоком расши­ренного диапазона регулирования и результаты его экспериментальных ис­следований заложены в основу эскизного проекта автоматизированного гид­ропривода системы корабельной лебедки, разрабатываемой ФГУП «ЦНИИ АГ».
11. Дальнейшим направлением работ по совершенствованию струк­тур регулируемых гидроприводов с комбинированным насос-моторныхм управлением следует считать решение вопросов создания гидромоторных блоков, включающих несколько регулируемых гидромоторов с использова-

162

ниєм дифференциальных механических передач. Такие решения могут зна­чительно увеличить диапазон регулирования гидропривода. Разработка эф­фективных гидроприводов с несколькими регулируемыми гидромашинами также требует решения задач оптимизации их совместного управления, что представляет собой отдельную научно-техническую задачу.