Файл: Полубояринов Ю.Г. Основы машиностроительной гидравлики и пневматики учеб. пособие.pdf

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ В СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

§ 7. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ

Важнейшим условием развития современной техники является автоматизация производственных процессов. Для осуществления этой цели разрабатываются различные автоматические системы уп­ равления. Автоматическая система управления состоит из управ­ ляемого объекта (УО) и автоматического управляющего устрой­ ства (УУ).

Системы управления осуществляют: 1) поддержание постоянных значений управляемой величины (системы стабилизации); 2) изме­ нение управляемой величины во времени по заданной программе (программные системы); 3) воспроизведение управляемой вели­ чины, изменяющейся по произвольному закону (следящие системы); 4) поддержание экстремального значения управляемой величины (самоприспосабливающиеся системы).

По характеру взаимодействия между управляемым объектом и автоматическим управляющим устройством различают следующие

в отличие от первой, сигнал с выхода подается на вход. Управляющее устройство, состоящее из чувствительного эле­

мента, исполнительного и управляющего органа с приводом, на­ зывается а в т о м а т и ч е с к и м р е г у л я т о р о м . По дли­ тельности воздействия регулятора на управляемый объект разли­ чают системы: н е п р е р ы в н о г о д е й с т в и я и системы п р е р ы в и с т о г о действия (импульсные и релейные).

В зависимости от соотношения мощности чувствительного эле­ мента и управляющего органа различают: 1) системы п р я м о г о действия, в которых мощность чувствительного элемента достаточна для воздействия на управляющий орган, и 2) системы н е п р я ­ м о г о действия, в которых мощность чувствительного элемента недостаточна для воздействия на управляющий орган. В этих си­ стемах дополнительная мощность получается от промежуточного звена — усилителя мощности, который включается между чувст­

ве

вительным элементом и управляющим органом. Усилители бывают однокаскадные и многокаскадные.

Работа систем управления характеризуется следующими основ­ ными показателями:

1) т о ч н о с т ь ю , определяемой величиной ошибки, с кото­ рой исполнительный орган воспроизводит сигнал чувствительного

исполнительного органа реагировать на сигнал чувствительного элемента;

3) б ы с т р о т о й д е й с т в и я , характеризуемой величиной времени, в течение которого исполнительный орган реагирует на сигнал чувствительного элемента;

а)

Рис . 17

4) у с т о й ч и в о с т ь ю , т. е. способностью системы возвра­ щаться в первоначальное состояние после прекращения действия возмущающего сигнала.

Многие системы управления имеют в своей структуре функцио­ нальные гидравлические и пневматические элементы, выполняю­ щие роль исполнительных органов (механизмов), органов управле­ ния, усилителей и обратной связи.

К исполнительным механизмам относятся гидравлические и пневматические двигатели возвратно-поступательного и вращатель­ ного действия. Органами управления служит распределительная и регулирующая аппаратура (клапаны, золотники, дроссели и т. п.). Усилительные устройства бывают золотникового типа, типа струй­ ной трубки и сопла с заслонкой.

57

Объединенные в одно целое гидравлические (пневматические) элементы образуют гидравлическую (пневматическую) систему. Свойства каждого гидравлического или пневматического элемента описываются соотношением ряда величин, среди которых могут быть гидравлические (расход, давление), механические (положение уп­ равляющего звена, скорость перемещения), а также электрические {например, командный ток) величины.

Связь двух переменных, одна из которых или обе являются

при исследовании установившегося режима работы гидросистемы. Получают характеристики как опытным, так и расчетным путем. Примером гидравлической характеристики может служить зависи­ мость давления р от перемещения s заслонки следящего устройства (см. рис. 32, б).

Работа гидравлических и пневматических элементов происхо­ дит во взаимодействии с рабочей средой, в качестве которой исполь­ зуются рабочие жидкости и газы. В первой части курса были рас­ смотрены основные законы равновесия и движения жидкостей и газов, в том числе и закон сохранения и превращения механиче­ ской энергии (уравнение Бернулли). Механическую энергию ра­ бочим жидкостям и газам сообщают источники питания систем.

§8. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ

ИПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Источниками питания гидравлических систем служат насосы, а также резервуары, в которых рабочая жидкость находится под давлением (гидравлические аккумуляторы). Питание пневматиче­ ских систем производится от компрессорных установок или из отдельных баллонов, в которых содержится сжатый воздух под

58

п — число оборотов приводного вала в единицу времени. Величина q зависит от конструкции объемного насоса и может

В гидравлических системах управления лопастные насосы как правило не применяются. Из объемных насосов наибольшее рас­ пространение получили следующие:

\Р

Рис. 18

а) поршневые (плунжерные) с клапанным или золотниковым распределением жидкости;

б) поршневые ротационные радиального и аксиального испол­ нения с цапфовым и торцевым распределением жидкости;

Схема поршневого насоса с клапанным распределением жидкости показана на рис. 19, а. Насос состоит из цилиндра /, поршня 2 со штоком и нагнетательного 3 и всасывающего 4 клапанов. Воз­ вратно-поступательное движение поршню сообщается от привод­ ного вала либо через кривошипно-шатунный механизм, либо не­ посредственно через эксцентриковый (или коленчатый) вал. При движении поршня влево рабочая жидкость через всасывающий кла­ пан 4 поступает в поршневую полость насоса. При обратном движе­ нии поршня эта жидкость через открытый клапан 3 нагнетается в систему. При всасывании закрыт клапан 3, при нагнетании за­ крыт клапан 4.

Удельная подача q рассматриваемого насоса равна

где D —диаметр поршня;

/— длина хода поршня. Длина хода зависит от конструкции приводного механизма.

59