Классификация и принцип действия гидравлических усилителей.

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 10Следующая ⇒

Усилительный орган (усилитель) - это устройство (рис. 13), в котором осуществляется увеличение мощности управляющего (входного) сигнала за счет вспомогательной энергии W_В постороннего источника питания. По виду вспомогательной энергии усилители делят на механические, гидравлические, пневматические, электрические и комбинированные.

Структура и общий принцип действия механических, гидравлических и пневматических усилителей одинаковы. Рабочая среда, являющаяся вспомогательной энергией W_В подается к управляющему устройству (распределителю), которое по сигнйлу от датчика е= f(y_Д) управляет подводом энергии W_В к исполнительному механизму.

Рис. 13. Структурная схема усилительного органа

В гидравлическом усилителе с отсечным золотником и поршневым ИМ двустороннего действия (рис. 14, а) масло под давлением р_р подводится через втулку управляющего устройства 2 к золотнику 3.

В среднем положении золотник своими полями перекрывает окна каналов, идущих в полости цилиндра исполнительного механизма 1, и поршень неподвижен.

При смещении Δ e золотника из среднего положения под воздействием датчика одна из полостей ИМ сообщается с напорной магистралью, а другая - со сливной. Под действием силы, вызванной разностью давлений масла в полостях, поршень перемещается и через шток воздействует на РО. Поршень будет перемещаться на расстояние Δ s до тех пор, пока не дойдет до крайнего положения в цилиндре либо пока золотник не вернется в среднее положение. Направление движения поршня зависит от направления смещения золотника.

Рис, 14. Схемы действия гидравлических усилителей с отсечным золотником и поршневым ИМ

В том случае, если выходной сигнал усилителя нужно получить в виде угла разворота см (рис. 14, б) выходного вала, к отсечному золотнику присоединяют поршневой либо лопастной 4 ИМ двустороннего действия. В последнем полости разделены неподвижной перегородкой 5, а разность давлений рабочей среды (р_I - р₂) создает силу, разворачивающую поворотную лопасть 6, которая жестко соединена с выходным валом.

В гидравлическом усилителе с отсечным золотником и дифференциальным поршневым исполнительным механизмом (рис. 14, в) активная площадь нижнего основания поршня 7 исполнительного механизма 1 значительно больше площади верхнего (кольцевого) основания. Верхняя полость неуправляема, и в нее по каналу 8 непрерывно поступает масло под давлением р_р из напорной магистрали. При среднем положении золотник 3 своим полем закрывает канал 9, ведущий в нижнюю полость ИМ, и поршень неподвижен. Смещение Δ е золотника вверх под действием датчика приводит к сообщению нижней полости ИМ через канал 9 со сливом. От давления масла на верхнюю кольцевую поверхность поршень перемещается вниз. При смещении золотника вниз обе полости ИМ соединяются с напорной магистралью, что приводит к движению поршня под действием разности сил вверх. Движение поршня прекращается при установке управляющего золотника в среднее положение.

В рассмотренных усилителях золотниковые УУ просты по конструкции и обладают большой пропускной способностью рабочей среды, что позволяет получить высокую скорость движения поршня ИМ.

Рис. 15. Схемы действия струйных гидравлических усилителей

При автоматизации паровых СЭУ широко применяют гидравлические усилители со струйными УУ. В корпусе управляющего устройства, типа струйного реле 4 (рис. 15, а) установлены напорное сопло 1, качающаяся струйная трубка (сопло) 3 и два приемных сопла (диффузора) 5, которые трубопроводами сообщаются с полостями поршневого исполнительного механизма 6 двустороннего действия. Вода (реже масло) под давлением р_р = (4 - 8)10⁵ Па подводится через напорное сопло в диффузор струйной трубки 3, закрепленной на оси 2. Ось совершает качательные движения по сигналу от датчика. При выходе из сужающейся трубки 3 потенциальная энергия давления жидкости преобразуется в кинетическую, а в расширяющихся соплах 5 кинетическая энергия вновь превращается в потенциальную. Среднему положению II трубки относительно приемных окон соответствует

одинаковое давление в выходных соплах 5 (р₁ = р₂) и полостях ИМ. Поршень при этом неподвижен. Смещение сопла 3 из среднего положения в положение I или III приводитк совмещению его с одним из сопел 5.

Вследствие чего растет давление в одной полости им и падает в другой. Под действием разности давлений поршень перемещается либо до крайнего положения, либо до тех пор, пока сопло 3 не вернется в среднее положение. Жидкость, не попавшая в напорный трубопровод и вытесняемая поршнем при его движении, идет на слив под давлением р_сл через патрубок в корпусе струйного реле. Выходным параметром усилителя является перемещение s штока ИМ.

В струйном двухпроточном усилителе (рис. 15, б) напорные сопла 1, идущие от подводящего штуцера 7, и приемные сопла 5 закреплены неподвижнопопарно друг против друга, а подводом жидкости к исполнительному механизму 6 управляет подвижная качающаяся заслонка 8, связанная с датчиком через вал 2.

При среднем положении II заслонки давление в приемных соплах 5, а следовательно, и полостях им одинаково (р₁ = р₂) Отклонение заслонки от среднего положения в положение 1 или 111 приводит к разности давлений в полостях, вызывая перемещение поршня. Жидкость из полости с меньшим давлением идет на слив через диффузор и сливное отверстие в корпусе УУ. Поршень перемещается до тех пор, пока заслонка струйного реле не встанет в среднее положение.

Возвратно-поступательное движение поршня преобразуется кривошипно- шатунным механизмом в угол разворота α _с выходного вала и зубчатого сектора 9, передающего воздействие на РО.

В гидравлический усилитель одностороннего действия (рис. 17) масло под давлением р_р (3 - 4) 10⁵ Па поступает через дроссель 4 постоянного сечения, ограничивающий его максимальный расход. Затем масло идет на слив через дроссель переменного сечения в виде втулки 1 и проточного золотника 2, перемещаемого датчиком через шток 3. Два последовательно соединенных дросселя образуют делитель давления (р_р - р_сл), выходным сигналом которого является давление р_вых, поступающее в рабочую полость исполнительного механизма 5. При смещении золотника вниз уменьшается сечение сливных окон втулки и растет давление р_вых. Увеличивается давление масла на поршень ИМ площадью f_П Преодолевая действие силовой пружины 6 с жесткостью с и предварительным натяжением z₀ поршень начинает движение при увеличении давления на выходе до давления страгивания, определяемого из выражения Ро= Zo.

На заданное давление страгивания ИМ настраивают изменением значения Zo. Минимальное давление р_вых выхода рабочей среды должно быть несколько ниже р₀. а устанавливают его подбором проходного сечения дросселя 4 при полностью открытых окнах золотниковой втулки 1.

Дальнейшее смещение Δ е золотника вниз вызывает повышение давления р_вых большее р₀ на значение Δ р, и пропорциональное перемещение Δ s выходного штока 7 ИМ, т. е. усилитель является статическим.

Движение золотника в обратном направлении вызывает понижение давления р_вых и противоположное движение поршня под действием силовой пружины. Разность сил, действующих на поршень со стороны давления рабочей среды и силовой пружины, определяет значение движущей силы ИМ на выходном штоке.

Исполнительный механизм, в котором движение выходного звена в одну сторону происходит под действием рабочей среды, а в противоположную – под действием силовой пружины, называется ИМ одностороннего действия. Недостатком таких механизмов является снижние движущей силы при понижении давления р_выхв рабочей полости.

Рис. 17. Схема действия гидравлического усилителя с дросселем

переменного сечения

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒