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

по трубопроводу 4 прямо в насос. В схеме нет масляного бака, и циркуляция жидкости происходит по замкнутому контуру.

Если предположить, что в системе отсутствуют утечки рабочей жидкости, то подача насоса QH и расход двигателя С?д будут оди­ наковы, т. е. QH = <2Д, или q}l-пн = ал-пл, откуда число оборотов двигателя пл равно

(71)

<7д

Припостоянном значении числа оборотов насоса пн обороты двигателя прямо пропорциональны удельной подаче насоса и об­ ратно пропорциональны удельному расходу двигателя. Предста­ вим зависимость (71) в виде соотношения безразмерных величин —

нд-тд)

\ 0

Он

Ял

О emin

Рис. 28

параметров регулирования ен и ед . Параметр регулирования пред­ ставляет собой отношение текущего значения qH (или <7Д) к его наи­ большему значению q™ax (или q™ax)-

Взависимости от конструкции регулируемой машины параметр

еможно представить как отношение

где е и е - текущее и максимальное значение эксцентриситета осей статора и ротора в роторно-поршневых ма­ шинах радиального исполнения и пластинчатых машинах;

Р и р" - текущее и максимальное значение угла наклона поворотной шайбы в роторно-поршневых машинах аксиального исполнения.

Теоретически параметр регулирования может изменяться в пре­ делах от 0 до 1.

В соответствии с (72) выражение (71) можно преобразовать к та­ кому виду:

73

где

(рис. 28, б), который представляет собой теоретическую характе­ ристику исполнительного механизма. На этом же рисунке показаны графики изменения крутящего момента /Ид и мощности /Уд , по­ строенные в функции параметров е„ и ед в предположении равенства

чиваться зонами нечувствительности при е™1П^>0 и е^"'п ]>0 (пунк­ тирные линии). У насоса е{|"'" определяется величиной объемных потерь (утечек), а у двигателя гтСп ограничивается наименьшим значением крутящего момента, способным преодолеть момент со­

лические потери.

74

§10. СЛЕДЯЩИЕ УСТРОЙСТВА И УСИЛИТЕЛИ

В§ 7 указывалось, что системы управления, в которых осущест­

вляется воспроизведение управляемой величины, изменяющейся по произвольному закону, называются следящими системами. Со­ ставной частью следящих систем являются следящие устройства, с помощью которых исполнительный орган (исполнительный меха­ низм) воспроизводит закон перемещения задающего или чувстви­ тельного элемента с определенной точностью. Исполнительный ор­ ган называется выходным звеном системы, а задающий элемент — входным звеном. Как правило, мощность выходного звена системы значительно больше мощности входного звена, поэтому следящие

последующее звено с предыдущим звеном и замыкает всю систему либо часть ее.

Гидравлические характеристики следящих устройств при ста­ ционарном режиме работы системы (статические гидравлические характеристики) имеют вид зависимости величины регулирующего давления р или расхода Q от перемещения е подвижного элемента

циент усиления), является чувствительностью следящего устрой­ ства. Если функция р = / (е) линейна, то чувствительность будет постоянной величиной, в противном случае чувствительность бу­ дет изменяться при различном значении е.

Наиболее распространенными следящими устройствами яв­ ляются золотниковые устройства, струйная трубка и сопло с за­ слонкой.

В качестве отдельных усилительных (по давлению) звеньев в си­ стемах управления применяются гидравлические и пневматические усилители (мультипликаторы давления).

75

Рассмотрим схемы указанных выше следящих устройств и уси­ лителей и принцип действия их совместно с исполнительными ор­ ганами (т. е. следящие системы).

Схема следящей системы с золотниковым устройством пока­ зана на рис. 29. Золотниковое устройство состоит из гильзы 4, в ко­ торой образованы окна, расположенные симметрично по отношению к продольной оси. Внутри гильзы размещен плунжер 5 с поясками (буртиками) 6. Пояски плунжера при его продольном смещении могут частично или полностью перекрывать окна в гильзе. Ради­ альный зазор между буртиками и гильзой порядка десятка микро­ метров и ниже. Продольное перемещение плунжеру сообщается через рычаг 8 рукояткой управления 9. Золотниковое устройство трубопроводами 7 соединяется с исполнительным механизмом 2 (силовой цилиндр). По линии 3 производится подача рабочей жид­ кости с давлением р0 от источника питания во внутреннюю полость гильзы золотника. Линия р^ служит для слива рабочей жидко­ сти. На схеме показано такое положение плунжера золотника, при котором рабочая жидкость направляется в левую полость исполни­ тельного механизма и сообщает движение поршню / вправо. Из правой полости цилиндра рабочая жидкость через золотник посту­ пает на слив. Шток поршня через рычаг 8 воздействует на плунжер золотника таким образом, что последний начинает смещаться вправо и, дойдя до нейтрального положения, перекроет окна в гильзе золотника (показано пунктиром). При этом прекратится подача жидкости к исполнительному механизму и его поршень остановится.

В рассматриваемой системе поршень как бы «следит» за переме­ щением плунжера золотника, а с помощью рычага 8 при фиксиро­ ванном положении рукоятки 9 осуществляется обратная связь ме­ жду ними. Обратный ход поршня будет производиться при уста­ новке рукоятки управления 9 в положение, показанное пунктир­ ной линией. При этом рабочая жидкость из золотника будет посту­ пать в правую полость силового цилиндра, а из левой полости жид­ кость пойдет на слив.

Скорость перемещения поршня зависит от величины расхода жидкости, поступающей в исполнительный механизм через окна золотника. Величина расхода определяется по формуле (406)

(76)

где О, — площадь проходного отверстия окна;

^ок —• коэффициент расхода окна;

р— давление во внутренней полости гильзы золотника. При постоянном давлении питания р0 и давлении р, обуслов­

ленном постоянной нагрузкой на исполнительном механизме, рас­ ход Q пропорционален площади Q. При наличии в гильзе золот­ ника окон прямоугольной формы получаем в этом случае линей-

76

ную зависимость расхода Q от перемещения плунжера золотника е. При этом различают три типа золотниковых устройств (рис. 30):

а) с положительным перекрытием, когда ширина буртика а больше размера окна 6;

б) с нулевым перекрытием, когда а = Ъ\ в) с отрицательным перекрытием, когда а<*Ъ.

Золотниковое устройство с положительным перекрытием позво­ ляет фиксировать положение исполнительного механизма. При уста­ новке плунжера золотника в нейтральное положение (е = 0) ис­ полнительный механизм отсекается от источника питания (отсюда название — отсечной золотник). Недостатком золотникового уст­ ройства с положительным перекрытием является наличие зоны не-

Рнс. 30

чувствительности Д'е смещения плунжера, определяемой разностью между шириной буртика и размером окна, т. е. Д'е = а—Ь. В пре­ делах этой зоны расход Q равен нулю (рис. 30, а), поэтому испол­ нительный механизм остается неподвижным.

Взолотниковом устройстве с нулевым перекрытием зона нечувст­ вительности отсутствует (Д'е = 0, рис. 30, б). Однако изготовление таких золотников сопряжено со значительными технологическими трудностями и требует индивидуальной доводки каждой золотни­ ковой пары (плунжера и гильзы).

Взолотниковом устройстве с отрицательным перекрытием зона нечувствительности по существу отсутствует (Q =^= 0, рис. 30, б).

перепуск рабочей жидкости от источника питания на слив (отсюда название — проточный золотник).

В следящих системах чаще применяют золотниковые устрой­ ства с отрицательным перекрытием. Золотниковые следящие уст­ ройства являются усилителями мощности. Работа, совершаемая ими, производится с небольшим импедансом нагрузки.

Крутизна статической характеристики Q = f (е), т. е. отношение называется коэффициентом усиления золотникового устрой-

77