Поскольку рабочий режим насоса зависит от характеристик насоса р_н = f ( Q ) и гидросети р = ƒ(Q), то принципиально регу­лирование подачи можно осуществить изменением этих характеристик,

Регулирование подачи изменением характеристики гидросети (рис. 7.8. б) практически достигается дросселем 1 в напорной линии. При этом получают семейство характеристик гидросети р = f ( Q ) и соответствующие им рабочие точки 1,2, 3... Из-за жесткости напорной характеристики р_н = f ( Q ) насоса подача меняется мало, а давление — значительно. Поэтому такой способ регулирования для объемных насосов не пригоден.

Регулирование подачи изменением характеристики насоса, как это следует из уравнения (7.2), возможно измене­нием η_н  , η _н.о  и q _н.

Регулирование изменением частоты вращения п_н реализуется крайне редко, так как в горной практике главным образом исполь­зуются нерегулируемые электродвигатели.

Изменение объемного к. п. д. η_н.о достигается так называемыми регулируемыми утечками ∆Q_H._р.

В таком случае подача Q_H._p (расход на выходе из напорного патрубка)

Утечки ∆Q_H.р изменяют дросселем, отчего этот способ регу­лирования получил название дроссельное регулирование.

Дроссельное регулирование (рис. 7.8, в) насоса осуществляют подключением к его напорному патрубку сливной линии 1, на кото­рой устанавливают регулируемый дроссель 2. Изменяя дросселем утечки ∆Q_H._p, получают семейство напорных характеристик p_H =ƒ  (Q) насоса (рис. 7.8, г) и соответствующие им рабочие точки 1, 2, 3...

Этот способ регулирования вследствие своей простоты нередко применяется в насосах малой мощности, в частности в подпиточных насосах (рис. 7.8, д). Подпиточным насосом 1 жидкость подается в основной насос 3 через дроссель 2. Переливным кла­паном 4 регулируемые утечки ∆Q_H._p сбрасываются в гидробак. Если при этом подача Q_H._p будет недостаточна для полного за­полнения рабочих камер основного насоса, то последний «голо­дает».

Регулирование основных насосов «искусственным голоданием» используется в насосных станциях СНУ-5 механизированных кре­пей. Однако «голодание» способствует возникновению кавитации.

Регулирование Q насоса изменением рабочего объема (рис. 7.8, е и 7.8,ж ), как это следует из уравнения (7.2), можно произ­водить изменением m, z, R, D и s. Однако на практике исключи­тельное распространение получил способ регулирования за счет  s = var. При этом получается плавное, бесступенчатое регулиро­вание подачи, но оно достигается усложнением конструкции насоса.

У регулируемых радиально-поршневых насосов ход поршня s (рис. 7.9) регулируется изменением эксцентриситета е( s =2 e ),

а у аксиально-поршневых (рис. 7.10) —изменением угла a (s = = D ' tg а) наклона диска или цилиндрового блока (ротора).

Регулируемый радиально-поршневой насос (см. рис.7.9) со­стоит из ротора 2 с цилиндрами, плунжеров У, распределительного устройства 5, направляющей обоймы 4, каналов 5 и 6, а также устройства, с помощью которого перемещается обойма 4 относи­тельно оси ротора 2 на величину эксцентриситета е. Роль распре­делительного устройства выполняет пустотелая ось с уплотнительной перемычкой, на которой помещен вращающийся ротор.

Совершая вращение, цилиндры ротора своими каналами пооче­редно соединяются с каналами всасывания 5 и нагнетания 6, расположенными в пустотелой оси. При переходе цилиндров через нейтральное положение их каналы перекрываются уплотнительной перемычкой и линия всасывания отделяется от напорной линии.

Головки поршней прижимаются к внутренней поверхности обоймы центробежными силами или давлением жидкости, подава­емой в цилиндры подпиточным насосом. Если эксцентриситет е=0, то поршни, обкатываясь по обойме, совершают в цилиндрах возвратно-поступательное движение: двигаясь от центра враще­ния, производят всасывание, к центру —нагнетание. Если экс­центриситет е = 0, то радиального перемещения не будет и насос перестает подавать жидкость. Изменяя величину и знак эксцен­триситета, можно менять подачу и направление потока жидкости. При максимальном значении эксцентриситета е_тах подача насоса будет максимальной,.а параметр регулирования

где U_e — параметр регулирования, или относительный эксцен­триситет, который может изменяться от 0 до ±1.

Аксиально-поршневые насосы бывают с наклонным диском (рис. 7.10, о) и наклонным ротором (рис. 7.10, б). Они состоят из ротора 1 с цилиндрами, плунжеров 2, распределительного уст­ройства 5, приводного вала 4 и устройства для изменения угла а наклона диска или ротора. Максимальное значение угла α_max = 20 ÷30°.

Если а <> 0, то при вращении ротора 1 плунжеры 2, шарнирно связанные шатунами 5 с наклонным диском 6 или ведущим ди­ском 9, совершают возвратно-поступательные перемещения в ци­линдрах. Удаляясь от распределительного узла 3, плунжеры производят всасывание жидкости, приближаясь к нему — нагне­тание. Подвод жидкости к цилиндрам и отвод от них осущест­вляется через отверстия в торце ротора, которые попеременно соеди­няются с распределительными полукольцевыми окнами 7 и 8, имеющимися в распределителе 3. Когда плунжеры доходят до крайних точек, то отверстия цилиндров располагаются против перемычек между окнами 7 и 8, благодаря чему линия всасывания отделяется от линии нагнетания.

Изменил угол α, можно менять не только подачу, но и напра­вление потока жидкости в насосе. При а = α_max будет и макси­мальная подача, а параметр регулирования.

На рис. 7.8, е показано условное обозначение регулируемого насоса с реверсивным потоком, на рис. 7.8, ж —напорные харак­теристики при различных параметрах регулирования с рабочими режимами 1, 2, 3... К основным достоинствам объемного регулирования относятся широкий диапазон плавного регулирования и экономичность.

В гидроприводе современных очистных комбайнов нашли применение регулируемые радиально-поршневые насосы 1НП120, НП200 (120 и 200 —максимальная подача, л/мин) и аксиально-поршневые насосы 937 и 207.32.

Основные детали насоса НП200 (рис. 11.11): статор 7, ротор 2, плунжеры 8 "и опоры статора — малая (МЦ) и большая (БЦ) цапфы. Причем малая цапфа всегда находится под давлением жидкости. Подводя или отводя жидкость от БЦ, изменяют экс­центриситет статора и тем самым регулируют подачу насоса. Обычно регулирование осуществляется автоматически по давле­нию в напорной линии.

Гидромоторы.

Рассмотренные радиально-поршневые и аксиально-поршневые насосы могут работать и как гидромоторы, если к их входным патрубкам подвести жидкость под давлением. На рис. 7.9 в точке контакта плунжера и обоймы показаны силы, действующие при работе машины в режиме гидромотора. В результате воздействия силы давления жидкости на поршень со стороны обоймы будет действовать нормальная к ее поверхности сила N реакции обоймы, Эту силу можно представить в виде двух составляющих: Р, на­правленную по оси плунжера, и Т, направленную нормально к оси плунжера. Сила Т и создает крутящий момент. Подобная картина имеет место и у аксиально-поршневых гидромоторов.

При вращении ротора угол β (угол между силами Р и N ) меняется, поэтому изменяются сила (Т = Р tg β) и крутящий

момент. В крайних положениях плунжера крутящий момент ра­вен нулю, что нужно учитывать при выборе минимального числа плунжеров. Так, при двух противоположно расположенных плунжерах гидромотор не сможет «развернуться». Поэтому число плунжеров должно быть больше двух.

Рабочий объем гидромотора выражается таким же уравнением, что и для насоса (7.2):

Гидромоторы по развиваемому крутящему моменту делятся на низкомоментные и высокомоментные (свыше 2000 Н^.м при частоте вращения не более 100 об/мин).

Для горных машин особый интерес представляют высокомо­ментные гидромоторы, применение которых иногда позволяет отказаться от зубчатых редукторов и тем самым упростить кон­струкцию и уменьшить габариты и массу машины. Значение крутя­щего момента, как это следует из (7.10), в основном прямо про­порционально давлению p_д и рабочему объему q_д.

Современные гидроприводы горных машин работают при давле­ниях до 32 МПа, поэтому главным фактором при создании высоко-моментных гидромоторов является увеличение рабочего объема.

Это достигается увеличением числа рядов т, числа цилиндров в ряду г и многократностью действия k . Указанные положения удачно реализуются в кинематических схемах современных радиально-поршневых машин (рис. 7.12).

По схеме на рис. 7.12, а направляющая / вращается в центре радиально расположенных неподвижных цилиндров 2, а по схеме на рис. 7.12, б цилиндры 3 вращаются относительно оси, про­ходящей через центр неподвижной направляющей 4. Наибольшее распространение получила последняя схема.

У высокомоментных гидромоторов (ВГД, МР, ДП и др.), вы­полненных по такой схеме, рабочая жидкость поступает в цилиндры через специальные осе­вые и радиальные каналы, обе­спечивающие многократность действия.

У гидромоторов максималь­ная частота вращения ограни­чивается гидравлическими по­терями и кавитацией, а мини­мальная, т. е. наименьшая частота вращения, при которой вал еще вращается равномер­но — объемными потерями и характером изменения сил тре­ния. В горных машинах пре­имущественно используются

нерегулируемые гидромоторы (q_д = const). Характеристика та­кого гидромотора, представляющая графическую зависи­мость его технических показателей от частоты вращения при постоянных значениях давления, плотности и температуры жидко­сти, показана на рис. 7.13. Как видно из характеристики, крутя­щий момент изменяется монотонно, достигая максимального зна­чения при малых частотах вращения. Это является положитель­ным качеством объемных гидромоторов, обеспечивающим благо­приятный пуск машин и стабильность режима работы.