Понятие о следящем гидроприводе

По способу регулирования скорости выходного звена объемные гидроприводы разделяют на регулируемые и нерегулируемые. В регулируемом объемном гидроприводе скорость выходного звена объемного гидродвигателя может регулироваться по определенному закону.

Как известно, регулируемые гидроприводы бывают с дроссельным, с объемным, а также с объемно-дроссельным регулированием. К регулируемым гидроприводам относятся гидроприводы с ручным и с автоматическим регулированием.

Следящим гидроприводом называют регулируемый гидропривод, в котором скорость движения выходного звена изменяется в зависимости от задающего воздействия, величина которого заранее не известна.

В следящих гидроприводах, в особенности в системах автоматического регулирования и управления, применяют следящие устройства, с помощью которых исполнительный орган (выход) воспроизводит перемещения задающего или чувствительного элемента системы (входа). Как правило, мощность на выходе должна быть больше мощности на входе, поэтому в следящую систему включают усилительное звено. В усилительном звене следящего гидропривода благодаря постороннему источнику энергии входной сигнал претерпевает многократное усиление, а между входом и выходом обеспечивается с определенной точностью следящее движение, при котором выход следит за перемещением входа. В системах следящих гидроприводов с замкнутым контуром выход связан с входом и поэтому выходное звено оказывает на вход обратную связь.

Обратной связью выхода со входом называют элемент системы, соединяющий какое-либо ее звено с одним из предыдущих звеньев и замыкающий тем самым всю систему, либо часть ее. В результате выход (гидродвигатель) посредством обратной связи сообщает входу (плунжеру золотника) движение обратное тому, которое он получил от задающего устройства (ручки управления или кнопки).

Благодаря обратной связи следящая система обеспечивает с определенной точностью соответствие входа и выхода. Следящие системы гидропривода должны обладать определенной точностью, чувствительностью, быстротой действия и устойчивостью. Точность системы определяется ошибкой (погрешностью), с которой исполнительный орган (выход) воспроизводит перемещение чувствительного элемента. Чувствительность системы определяется способностью исполнительного органа реагировать на перемещение чувствительного элемента. Быстрота действия характеризуется временем, в течение которого выходное звено реагирует на перемещение чувствительного элемента.

Под устойчивостью системы понимают ее способность возвращаться в первоначальное состояние после прекращения действия источника возмущения. Если после прекращения действия возмущающих сил система не возвращается к прежнему состоянию, она называется неустойчивой. Система, где выходной параметр не реагирует на сигнал входа, становится неуправляемой.

Следящие гидроприводы применяют во многих гидрофицированных станках и машинах в лесной и деревообрабатывающей промышленности, а также на копировальных станках которые обрабатывают деталь по контуру чертежа или по модели детали. В следящем гидроприводе наиболее часто применяют золотниковые следящие системы, системы со струйной трубкой и системы с соплом-заслонкой.

Простейшая золотниковая следящая система гидропривода (рис. 10.24) имеет рукоятку 1, рычаг 2, плунжер золотника 3, гидроцилиндр 4 и поршень 5 К золотнику 3 подключены линия высокого давления р и линия слива 0. Золотник 3 соединен двумя трубопроводами 6 и 7 с гидроцилиндром 4. При повороте рукоятки 1 вправо рычаг 2, повернувшись относительно точки б по часовой стрелке, сместит плунжер 3 вправо и жидкость начнет поступать по трубопроводу 6 в правую полость гидроцилиндра, а из левой полости вытекать по трубопроводу 7 в сливную линию. Поршень 5 под давлением жидкости пойдет влево, повернет рычаг 2 относительно точки а, плунжер 3 сместится влево, перекроет трубопроводы 5 и 7 и поршень 5 остановится. Здесь поршень 5 «следит» за движением плунжера 3, а обратная связь между ними осуществляется с помощью рычага 2. От величины щели между плунжером 3 и гильзой 8 зависит скорость движения поршня 5, причем благодаря обратной связи поршень все время стремится уменьшить рассогласование между движением плунжера и поршня. В этом и заключается одна из важнейших особенностей следящей системы с обратной связью.

Рис. 10.24. Золотниковая следящая система гидропривода

Следящее устройство со струйной трубкой (рис 10.25, а) имеет трубку 1, два приемных сопла 2, неподвижный поршень 3 и гидроцилиндр 4. Струйная трубка 1 может поворачиваться вокруг оси 0. Отверстия приемных сопел расположены в плоскости вращения трубки. При смещении трубки от оси симметрии вправо энергия жидкости, вытекающей из насадка струйной трубки, распределяется между двумя соплами неодинаково, в правой полости гидроцилиндра давление окажется больше, чем в левой и гидроцилиндр смещается вправо. Следовательно, чувствительным элементом здесь является струйная трубка 1, за которой «следит» гидроцилиндр 4 Согласно схеме следящего устройства со струйной трубкой 1 (рис. 10.25, б) за ее движением «следит» поршень 2,

Следящий гидропривод со струйной трубкой по сравнению со следящей золотниковой системой имеет ряд преимуществ, которые заключаются в следующем: струя, вытекающая из трубки, направлена перпендикулярно к ее перемещению, поэтому практически не влияет на силы, управляющие положением трубки; струйная трубка имеет малую массу, что повышает ее чувствительность; проходное отверстие в трубке сравнительно велико, поэтому не засоряется и надежно работает. Опыты показывают, что давление на входе в струйную трубку должно быть не более 0,8 МПа, так как при больших давлениях увеличивается вибрация в трубке. Трубка имеет на конце насадок с углом конусности б°18', диаметр выходного отверстия 1,2…1,8 мм, диаметр сопла 2...2,5 мм, скорость истечения в выходном сечении струйной трубки около 40 м/с. Выходное отверстие насадка во избежание попадания в него воздуха, следует помещать в камеру 5, заполненную жидкостью.

Рис. 10.25. Следящий гидропривод со струйной трубкой

Следящий гидропривод со следящим устройством с соплом-заслонкой применяют при необходимости преодолевать большие усилия. Он обладает высокой чувствительностью, стабильностью характеристик при изменении температуры жидкости, может работать при высоких давлениях. Однако значительные утечки жидкости через сопло уменьшают КПД системы, кроме того, для перемещения заслонки требуются сравнительно большие усилия, так как жидкость, вытекающая из сопла, оказывает на заслонку динамическое воздействие. Но эти недостатки не снижают его достоинств при применении для больших усилий.