Основы объемного гидропривода и его управления

ОСНОВЫ 

ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА 

И ЕГО УПРАВЛЕНИЯ

С.И. КОРНЮШЕНКО

Москва

ИНФРА-М

202УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Допущено 

Учебно-методическим объединением вузов Российской Федерации 

по университетскому политехническому образованию 

в качестве учебного пособия для студентов учреждений 

среднего профессионального образования, обучающихся 

по направлению 15.02.03 «Техническая эксплуатация 

гидравлических машин, гидроприводов и гидропневмоавтоматики»

УДК 62-522.2(075.32)
ББК 34.447я723
 
К67

Корнюшенко С.И.

Основы объемного гидропривода и его управления : учебное по-

собие / С.И. Корнюшенко. — Москва : ИНФРА-М, 2023. — 338 с. — 
(Cреднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-16-011527-6 (print)
ISBN 978-5-16-103830-7 (online)
Вводный курс в раздел объемного гидропривода машиностроительной ги-

дравлики акцентирует внимание на фундаментальных принципах работы ги-
дрокомпонентов, их назначении и регулировании. Описаны базовые принципы 
объемного гидропривода, используемого в мобильной и промышленной тех-
нике, раскрыты принципиальные схемы гидропередач, приведены условные 
графические символы гидрокомпонентов и их связей в соответствии с между-
народным стандартом ISO 1219-1:2012, рассмотрены открытые и закрытые ги-
дросхемы, объяснены законы управления потоком и давлением рабочей жид-
кости, раскрыты принципы работы и устройств важнейших гидрокомпонентов, 
показана негативная роль загрязнений рабочей жидкости и отмечены неко-
торые ее свойства, описаны основы электротехники, использующейся в гидрав-
лических системах.

Предназначено для студентов средних профессиональных и непрофильных 

высших учебных заведений различных инженерных специальностей. Также 
будет полезно для персонала, занятого эксплуатацией и обслуживанием гидрав-
лических систем, применяемых в мобильной технике и промышленном обору-
довании, и специалистов, которым требуются знания и профессиональные 
навыки в организационной и технической работе.

Перепечатка, все виды копирования и воспроизведения материалов, опубликованных 

в данной книге, допускаются только после письменного разрешения автора и со ссылкой 
на источник информации. Несоблюдение данного условия преследуется по закону.

УДК 62-522.2(075.32)

ББК 34.447я723

К67

ISBN 978-5-16-011527-6 (print)
ISBN 978-5-16-103830-7 (online)
© Корнюшенко С.И., 2016

Данная книга доступна в цветном исполнении 
в электронно-библиотечной системе Znanium

ПРЕДИСЛОВИЕ

Гидравлические приводы используются в многообразных устрой-
ствах различных отраслей промышленности. Трудно назвать области 
экономики, где бы прямо или косвенно не применялись гидравли-
ческие машины, оборудование, гидроинструмент. Эффективность 
эксплуатации гидравлической техники зависит от уровня профес-
сиональной подготовки руководителей производственных единиц, 
операторов, управляющих машинами или оборудованием, специа-
листов по техническому обслуживанию и ремонту.
Многие инженерные специальности, изучающие разнообразную 
технику, требуют знаний базовых основ гидропривода, устройства 
и работы гидрокомпонентов, принципов управления гидросистем. 
Современные методы профессионального обучения предполагают 
ясное изложение сложного технического материала, который должен 
быть легко усвоен широким кругом пользователей с различным 
уровнем технической эрудиции.
Важное место занимает раздел данного учебного пособия, рас-
крывающий основы управления гидросистем. Показаны главные 
принципы дроссельного и объемного регулирования потока рабочей 
жидкости, величина которого определяет скорость исполнительных 
механизмов гидравлических машин и оборудования. Описаны дели-
тели потока, приоритетные клапаны, регуляторы мощности, дав-
ления, расхода, LS-системы, позволяющие поддерживать заданные 
параметры вне зависимости от изменения внешней нагрузки на ра-
бочие органы гидравлической техники.
Долговечность гидропривода и безотказность его работы во 
многом зависят от прогноза появления неисправностей и своевре-
менного устранения их причин. Поэтому значительный объем мате-
риала данного издания посвящен надежности и диагностированию 
гидросистем. Изложены ключевые понятия этих категорий, рас-
крыты принципы устройства диагностических приборов, описаны 
методики нахождения неисправностей простейшими методами.
В данном издании автор на основе личного опыта и рекомен-
даций известных источников информации, широко использовав 
наглядные графические схемы и фотографии реальных современных 
гидрокомпонентов, изложил в простой и доступной форме основы 
объемного гидропривода, его управления и диагностирования.
Изучение настоящей книги дает следующие результаты:
 
• знание фундаментальных принципов, на которых работают все 
гидравлические системы;

 
• способность различать графические символы компонентов гидравлики 
и понимать работу гидросхем;
 
• знание функций и работы ключевых гидрокомпонентов;
 
• понимание необходимости постоянной борьбы с загрязнениями 
рабочей жидкости;
 
• понимание процессов дроссельного и объемного (машинного) 
регулирования потока рабочей жидкости;
 
• понимание процессов работы регуляторов насосов;
 
• знание основных принципиальных систем управления для любых 
гидросистем;
 
• понимание важности безопасного проведения работ при эксплуатации 
гидросистем и их техническом обслуживании;
 
• знание основных показателей надежности машин и гидросистем;
 
• понимание процессов диагностирования гидросистем, знание 
устройств измерительных приборов и путей нахождения неисправностей 
простейшими методами.
В данном учебном пособии автор намеренно повторяет ключевые 
понятия, схемы, графики. Это сделано для лучшего усвоения излагаемого 
материала, чтобы не отвлекать внимание читателя, возвращая 
его к предыдущим разделам.

Глава 1 
ОСНОВЫ ГИДРОПРИВОДА

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ ГИДРОПРИВОДА

Любая машина или производственное оборудование работает от 
какого-либо источника энергии, который генерирует начальное движение. 
В гидроприводах мобильных машин, показанных на рис. 1.1.1, 
начальное движение осуществляет двигатель внутреннего сгорания 
(дизель). У него частота вращения вала регулируемая.

У дизельного двигателя 
регулируемая частота  
вращения вала

Рис. 1.1.1. Мобильная гидравлическая техника
В стационарных гидравлических установках (рис. 1.1.2), в том 
числе в станках, прессах и другом промышленном оборудовании, 
начальное движение осуществляет электрический мотор. У него 
частота вращения вала постоянная.
Примечание. В некоторых современных гидроприводах с приводом от 
электромотора используется частотное регулирование вращения вала. 
Оно осуществляется с помощью соответствующего электрооборудования.


У электромотора постоянная частота вращения вала

Рис. 1.1.2. Гидравлическая насосная станция

Гидропривод передает мощность от первичного двигателя к рабочим 
органам. Его задача — обеспечить движение исполнительного 
механизма, а если при этом встречается сопротивление — преодолеть 
его.
Передача энергии гидроприводом осуществляется за счет движения 
потока рабочей жидкости. Движение жидкости происходит 
в результате попеременного вытеснения из насоса ее определенного 
объема в единицу времени и перемещения этого объема по трубопроводам 
в гидродвигатель. Гидроприводы, работающие по такому 
принципу, называются объемными. Энергия, поступающая от первичного 
двигателя в гидропривод, и передаваемые усилия должны быть 
использованы максимально эффективно с минимальными потерями.

Примечание. В автоматических коробках передач различной техники 
используется гидротрансформатор. Такие устройства называют гидродинамическими 
трансмиссиями. Гидротрансформатор содержит лопастные 
колеса: насосное, турбинное и неподвижный реактор. Передача гидравлической 
энергии от насосного колеса турбинному осуществляется за 
счет высокого скоростного напора рабочей жидкости.

Все гидроприводы машин и оборудования работают в соответствии 
с известным законами гидравлики. Основные принципы работы 
объемных гидроприводов и их управления будут раскрываться 
в ходе изучения изложенного материала. Для лучшего запоминания 
некоторые коренные положения повторяются.

1.2. ИСТОЧНИК ДВИЖЕНИЯ ПОТОКА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

Стартовой точкой в работе любой гидросистемы является первоначальное 
движение, которое осуществляется первичным двигателем. 
В мобильной технике в основном используются двигатели 
внутреннего сгорания. Частота вращения выходного вала у них переменная, 
т.е. может регулироваться.
В гидросистемах станков, прессов и стационарного оборудования 
(в основном это промышленная гидравлика) в качестве первичного 
двигателя используется электрический мотор. Частота вращения его 
вала, как правило, постоянная. Как было упомянуто выше, в некотором 
передовом промышленном гидрооборудовании используется 
частотный метод регулирования вала электродвигателя.
Частота вращения вала. Частота вращения вала насоса или гидромотора (
n) — это количество его оборотов в единицу времени:

 
n
t
rpm
=
=
=
=
=
=
1
1
60
обороты
ед. времени
с
обороты
минута
об
мин
.

В механике и объемном гидроприводе принято измерять частоту 
вращения вала в единицах обороты в минуту (об/мин, rpm).

Следует различать частоту вращения и угловую скорость вала.
Угловая скорость ω — это величина изменения угла j поворота 
вращающегося тела (вала) в единицу времени t:

 
ω
j
=
=
=
=
=
=
=
=
=
-
угол поворота
время
радиан
секунда
рад
с
с
с
t
rad
s
s

1
1
1
s-1.

Мы помним, что основной единицей измерения плоских углов 
в современной математике и физике является радиан. Этот термин 
происходит от лат. radius — луч, радиус. Русское обозначение — рад, 
международное — rad. Радиан — центральный угол, длина дуги ко-
торого равна радиусу окружности, 1 рад = 57,2958°. Таким образом, 
величина полного оборота вала равняется 2π радиан (360°).
За единицу времени при определении угловой скорости принята 
секунда (с, s).
Частота вращения вала и его угловая скорость связаны зависимо-
стью

 
ω
π
= 2 n.

С учетом размерности измерения времени

 
n
rpm
=
=
=
= 



 =[
]
ω
π
ω
π
ω
π
2
60 2
30
об
мин
.

Мощность гидропривода. Выходная мощность (энергия) первич-
ного двигателя имеет две составляющие:
 
• скоростную — частота вращения вала;
 
• силовую — крутящий момент вала.
Произведение этих величин определяет мощность первичного 
двигателя. Первичный двигатель приводит во вращение насос, ко-
торый преобразовывает механическую энергию в гидравлическую. 
Насос приводит в движение поток рабочей жидкости. Он всасывает 
ее из гидробака и нагнетает в гидросистему.
Мощность насоса, а следовательно, и гидропривода также опре-
деляется произведением двух составляющих:
 
• скоростной — расход рабочей жидкости;
 
• силовой — давление рабочей жидкости.
Любой насос характеризуется двумя основными параметрами:
1) рабочим объемом;
2) величиной развиваемого давления.
Рабочий объем v (volume — объем) — это количество гидравли-
ческой жидкости, которое вырабатывает насос при одном обороте 
вала, измеряется в сантиметрах кубических на оборот (см3/об) или 
просто сантиметрах кубических (см3). В квадратных скобках указы-
вается размерность величин, входящих в формулу:

v =
=
см
об
см

3
3.

Еще одним очень важным скоростным параметром гидросистемы 
является расход рабочей жидкости.
Расход Q  (quantity — количество) — это количество рабочей жидкости, 
выработанное насосом за единицу времени. Расход является 
конкретной величиной потока рабочей жидкости:

 
Расход = Рабочий объем × Частота вращения вала.

Расход насоса определяется умножением величины его рабочего 
объема на частоту вращения вала и делением на 1000 (так как 1 см3 = 
= 1/1000 л = 1/1000 дм3). В этом случае мы получим расход в размерности 
литр в минуту или, более правильно, дециметр кубический 
в минуту:

 
Q
v n
=
⋅
= (
)⋅(
)
=
=













1000
1000

3
3
см
об
об мин
л
мин
дм
мин

/
/
,

где Q  — расход рабочей жидкости; v  — рабочий объем насоса; n  — 
частота вращения вала насоса.
Однако это теоретическое значение. В действительности величина 
расхода будет несколько меньше. Причина этого — присутствие 
внутренних утечек: небольшая часть рабочей жидкости под действием 
давления из нагнетающей полости насоса перетекает в дренажную.
Внутренние утечки неизбежны из-за наличия зазоров между 
движущимися элементами качающего узла насоса.
С одной стороны, они играют положительную роль, осуществляя 
смазку трущихся деталей и отводя тепло от них, но чрезмерные 
утечки негативно влияют на общую работу гидросистемы, снижая ее 
эффективность. Схема измерения реального расхода насоса представлена 
на рис. 1.2.1.
Давление р (pressure) — это 
сила F (force), действующая на 
эффективную площадь S (square). 
Символ давления обозначается 
строчной буквой р, чтобы не путать 
его с мощностью P (power).

p
F
S
=
=
Сила
Площадь
.
Рис. 1.2.1. Схема измерения  
расхода насоса 

Давление создается в результате действия на исполнительный гидромеханизм 
внешней нагрузки. Насос нагнетает рабочую жидкость 
в гидросистему, преодолевая возникшее давление (сопротивление). 
Если на гидродвигатель не будет действовать внешняя нагрузка, то 
и давление в гидросистеме не будет создаваться. Это положение иллюстрируется 
на рис. 1.2.2 и 1.2.3.

Рис. 1.2.2. Без нагрузки насос не развивает давления

Рис. 1.2.3. Насос развивает давление в зависимости от величины нагрузки

Давление измеряется в мегапаскалях, килограммах сил, действующих 
на квадратный сантиметр, или в барах, что допускает 
Международная система измерений СИ.

Примечание. Русское обозначение — бар, международное — bar (от 
греч. βάρος — тяжесть).

 
p =
=
=
≈
=
≈
1
1
9 8
10
9 8
10
2
2
МПа
МРа
кгс

см

кгс

см
бар
бар
,
,
.

Однако более правильная международная единица измерения 
давления — мегапаскаль (МПа). В международной практике эта единица 
обозначается MPa.

 
1 МПа = 1000000 Па (паскаль), 1
1
2
2
Па
Н

м

н
тон

метр
=
=
.
ью

Мощность Р (power), N — это физическая величина, равная отношению 
работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена 
эта работа. Мощность показывает, какая работа совершается 
за единицу времени. Например, если один человек перенес груз 
весом 20 кг на расстояние 10 м за 10 с, а второй сделал это за 5 с, то 
второй человек развил мощность в два раза большую, хотя оба выполнили 
одинаковую работу.
В общем случае мощность — это скорость изменения, преобразования, 
передачи или потребления энергии какой-либо системой. 
Мощность обычно обозначается прописной буквой Р, однако в объемном 
гидроприводе вместо нее часто используется условный 
символ N с тем, чтобы не спутать с давлением, которое обозначается 
строчной буквой p.

 
N
A
t
W
=
=
=
=
=
=
=
работа
время
Джоул
секунда
Дж
с
Ватт
Вт
ь
.

Гидравлическая мощность определяется выражением

 
N
Q p
=
⋅
=

 ×[
]

=[
]
60
60

3
дм
мин
МПа
кВт
/
.

В Международной системе (СИ) единица мощности называется 
ватт (Вт, W). В объемном гидроприводе часто используется его 
кратная производная — киловатт (кВт, kW), 1 кВт = 1000 Вт.
В ранее применявшихся системах измерений размерность мощ-
ности в ваттах определялась эквивалентно кг ⋅ м2/с2 (килограмм 
массы на метр в квадрате делить на секунду в квадрате), т.е.:

 
Вт
кг м

с

=
⋅
.

2

2

Один ватт равен мощности силы, совершающей работу в один 
джоуль за одну секунду, или когда груз массой 100 г поднимают на 
высоту 1 м за 1 секунду.

Примечание. Шотландский изобретатель и ученый Джеймс Уатт (James 
Watt, 1736–1819) усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, по-
строив универсальный паровой двигатель двойного действия. Именно 
с этой паровой машины началась промышленная революция сначала 
в Англии, а затем в континентальной Европе и во всем мире.
Сам Дж. Уатт пользовался другой единицей мощности — лошадиной 
силой (л.с.), которую он ввел с целью возможности сравнения работо-
способности паровой машины и лошади: 1 л.с. = 735 Вт.
Считается, что в среднем мощность человека при спокойной ходьбе 
равна приблизительно 0,1 л.с., т.е. 70–90 Вт. При беге, прыжках человек 
может развивать во много раз большую мощность.