При работе различного рода технологического оборудования, оснащаемого гидравлическими и пневматическими системами, часто воз­никает необходимость изменения скорости движения исполнительных двигателей.

Известны два способа регулирования скорости - объемный и дрос­сельный.

Объемный способ регулирования скорости двигателей зак­лючается в применении регулируемых насосов и цилиндров. Объемным этот способ называют потому, что регулирование скорости осуществляется путем изменения рабочих объемов насосов и моторов. Схема объемного регулирования частоты вращения мотора при­ведена на рис.2.122.

Рис.2.122. Схема объемного бесступенчатого регулирования скорости движения гидравлических двигателей

Регулируемый насос 1 подает рабочую жидкость к регулируемому мотору 3. Тогда частота вращения выходного вала мотора ω_м будет определяться по формуле: ω_м = Q_н/v_м = v_нn_н/v_м, где Q_н –  подача насоса, v_н, v_м- рабочий объем соответственно насоса и мото­ра, n_н- частота вращения приводного вала насоса. Поскольку в схеме применены регулируемые и насос, и мотор, то в этом приводе частоту вращения вала мотора можно изменять, меняя рабочие объемы и насоса, и мотора. Такое регулирование может давать диапазон R изме­нения скорости (отношение наибольшей частоты вращения к наимень­шей) более 1000. Регулирование скорости получается бесступенчатым в широком диапазоне, причем приведенная схема обеспечивает и ре­версирование привода. Поскольку схема объемного регулирования скорости представляет собой замкнутую систему, то для восполнения возможных наружных утечек и создания во всасывающей полости ре­гулируемого насоса давления подпора P_п необходимо подключить в схему насос подпитки 2 со своим предохранительным клапаном 6. Бла­годаря обратным клапанам, насос подпитки подкачивает жидкость всегда во всасывающую полость основного насоса 1. Если, например, насос 1 начнет качать вниз (по схеме), т.е. нижний трубопровод станет напорным, а верхний всасывающим, то насос подпитки будет подавать жидкость через верхний обратный клапан именно во всасывающий трубопровод (нижний обратный клапан будет закрыт действием дав­ления в напорной линии). Предохранительные клапаны давле­ния 4 и 5 обеспечивают ограничение давления в напорных лини­ях основного насоса.

Другой способ регулирования скорости двигателей - дроссельный заключается в изменении величины подаваемого к двигателю потока рабочей среды путем ее дросселирования. Как уже установлено выше, для этого используются аппараты регулирования расхода - дроссели, источники энергии в этом случае нерегулируемые. По месту установле­ния дросселя по отношению к двигателю различают дроссельное регу­лирование на входе в двигатель, на выходе из него, на ответвлении и смешанное дроссельное регулирование.

Эти схемы представлены на рис.2. 123. Способы дроссельного ре­гулирования «на входе» и «на выходе» (рис.2.123а, б) называют после­довательным дроссельным регулированием, т.к. дроссель в этих случа­ях включается в линии последовательно с двигателем. Дроссель­ное регулирование на «ответвлении» (рис.2.123в) называется парал­лельным дроссельным регулированием, потому что дроссель включа­ется в этом случае параллельно двигателю. Смешанное регулирование (рис.2.123г) называют параллельно-последовательным или дроссельно-дифференциальным. Название «дроссельно-дифференциальное ре­гулирование» означает, что этот способ регулирования может быть применен лишь для дифференциальных цилиндров (эффективные пло­щади левой и правой полостей цилиндра различные по величине).

Проанализируем эти способы регулирования. Дроссельное регу­лирование «на входе» (рис.2.123) обеспечивает цилиндру с двусторон­ним штоком одинаковые скорости движения поршня в обе стороны v = Q_др/S при постоянном давлении P_н на входе в аппарат, равным настройке предохранительного клапана, P_н = G_пр/S_кл. Зависимость скорости от открытия дросселя линейная. Если нагрузка на поршень в виде силы F переменна по величине, то это влияет на регулировочную характеристику. Это влияние носит нелинейный характер, причем с ростом нагрузки скорость движения уменьшается. Потребляемая насо­сом мощность N_потр при дроссельном регулировании постоянна и максимальна и равна N_потр = P_нQ_н, где Q_н - подача насоса.

Дроссельное регулирование «на выходе» имеет одинаковые регу­лируемые статические характеристики с дроссельным регулирование «на входе». Поэтому считается, что способы дроссельного регулирова­ния «на входе» и «на выходе» с точки зрения статики равнозначны. Од­нако с точки зрения динамики это не равнозначные способы. При регу­лировании «на выходе» работа двигателя происходит при постоянном подпоре в сливной полости двигателя (даже при отсутствии нагруз­ки F). Этот подпор повышает и давление в напорной области P_н, что в конечном счете увеличивает частоту собственных колебаний привода регулированием «на выходе» при прочих равных условиях по сравне­нию с регулированием «на входе».   Особенно это выгодно в случае знакопеременной нагрузки F. Поэтому с точки зрения динамики способ дроссельного регулирования «на выходе» предпочтительнее. Однако потребляемая насосом мощность в этом случае несколько выше, чем при регулировании «на входе».

Рис.2.123. Схемы дроссельного регулирования скорости движения гидравлических двигателей: а - последовательное регулирование «на входе»; б - последовательное регулирование «на выходе»; в - параллельное регулирование (регулирование «на ответвлении»); г - параллельно-последовательное регулирование (смешанное или дроссельно-дифференциальное регулирование)

Дроссельное регулирование «на ответвлении» (дроссельно-параллельное, рис.2.123в) имеет наихудшие по качеству статические регули­ровочные характеристики, так как на величину скорости чувствитель­ное влияние оказывают утечки насоса и колебание самой нагрузки, приводящей к колебаниям давления Р. Поэтому этот способ регулиро­вания рекомендуется применять при постоянной и небольшой по вели­чине нагрузке F. Положительным моментом при регулировании «на ответвлении» является прямая зависимость потребляемой насосом мощности N_потр от нагрузки: N_потр = PQ_н = var. При ее отсутствии мощность потребляемая минимальна и растет с ростом нагрузки. Здесь же надо заметить, что скорость движения поршня v растет с уменьше­нием площади проходного сечения дросселя и пропускаемого им пото­ка Q_др.

Дроссельно-дифференциальное (параллельно - последовательное) регулирование скорости (рис.2.123г) основано на использовании лишь дифференциальных цилиндров и дает возможность проводить не толь­ко регулирование скорости, но и реверс поршня. Если в трех предыду­щих схемах для реверса нужен был распределитель, то в этой схе­ме реверс гидравлического двигателя осуществляется настройкой са­мих дросселей.

Ведь если изменить настройку хотя бы одного из дросселей Др1 и Др2, то изменится и давление Р в левой полости цилиндра. Вследствие этого нарушится равновесие сил на поршне (PS₁ = F + P_нS₂). Поэтому поршень будет двигаться в сторону большей силы со скоростью v, за­висящей от открытия дросселей. Например, если перекрывать дрос­сель Др2 при постоянном открытии дросселя Др1, то давление Р начнет возрастать, и сила, действующая на поршень слева, превысит сумму сил, действующих на поршень справа. Тогда поршень будет двигаться вправо. Если же дроссель Др2 открывать, то поршень будет двигаться влево. Если при постоянном открытии дросселя Др2 уменьшать откры­тие дросселя Др1, то давление Р будет уменьшаться, а поршень начнет двигаться вправо. При увеличении открытия дросселя Др1 поршень начнет двигаться вправо.

Дроссельно-дифференциальное регулирование скорости увели­чивает быстродействие гидравлического привода, особенно в тех слу­чаях, когда изменение проходных сечений обоих дросселей взаимос­вязано: увеличение одного приводит к уменьшению другого. Поэто­му этот способ регулирования нашел широкое применение в системах автоматического регулирования, в частности, в гидравлических следя­щих (копировальных) приводах. Однако, потребляемая насосом мощ­ность при этом способе регулирования скорости гидравлических ци­линдров максимальна и постоянна независимо от величины нагрузки на двигателе.