ЭЛЕКТРОГИДРОУСИЛИТЕЛИ

Электрогидравлический усилитель – это устройство, состоящее из маломощного ЭМП и одного или нескольких гидроусилителей, предназначенное для перемещения гидравлических исполнительных механизмов. Электрогидроусилители можно классифицировать по следующим признакам. По типу ЭМП – с электродвигателями постоянного тока, шаговыми электродвигателями ( ШД ) и электромагнитными преобразователями. По типу гидроусилителя – с сопло-заслонкой, струйной трубкой и золотниковым усилителем. По числу ступеней усиления – на одно-, двух- и трехступенчатые ЭГУ. По типу внутренней обратной связи – с механической, гидравлической и электрической связью. По наличию или отсутствию внешней обратной связи.

Гидроусилитель с шаговым электродвигателем

Электрогидроусилитель (ис. 8.17) состоит из шагового электродвигателя ШД, прецизионной винтовой передачи ВП , золотникового гидроусилителя ГУ типа Г61-41 и муфты М, соединяющей гидроусилитель с гидродвигателем. Гайка винтовой передачи ВП установлена в корпусе усилителя в упорных подшипниках, а винт взаимодействует с золотником гидроусилителя ГУ. Четырехщелевой золотник выполнен с осевым отверстием, в котором расположен валик, соединяющий винтовую передачу с муфтой М. Между торцами золотника и валика установлены упорные подшипники, зазоры в которых выбираются пружиной муфты М. Подшипники уменьшают трение между валиком и золотником и позволяют передвигать золотник без вращения при повороте валика. Муфта М передает крутящий момент от гидродвигателя винту и допускает осевое смещение относительно вала гидромотора ГМ. С этим валом гидромотор соединяется непосредственно или кинематической связью, реализуя отрицательную обратную связь по скорости.

Рис. 8.17

При повороте вала ШД на определенный угол золотник с помощью винтовой пары и валика смещается на пропорциональную углу величину, например, вправо. При этом отверстие А соединяется с отверстием Р, а отверстие В - с отверстием Т. Гидроусилитель ГУ и гидромотор ГМ соединяются трубопроводом таким образом, чтобы вал ГМ и вал ШД вращались в одном направлении. При таком соединении золотник возвращается в исходное положение после поворота вала ГМ на угол, равный углу поворота вала ШД. Следовательно, выходной вал гидромотора поворачивается на величину, пропорциональную числу поданных на ШД импульсов.

Если на ШД импульсы подаются с постоянной скоростью, то его вал, а, следовательно, и выходной вал гидромотора тоже вращаются с постоянной скоростью. При этом вал гидродвигателя отстает от вала ШД на величину x_ОТ , определяемую нагрузкой на валу гидродвигателя. С увеличением нагрузки при постоянной скорости вращения вала ШД отставание увеличивается.

Рис. 8.18

На рис. 8.18 показаны статические характеристики гидроусилителя. Кривые 1, 2 и 3 получены при нагрузке на валу гидромотора, равной М = 0 (кривая 1), М = 5Нм(кривая 2) и М = 10Нм(кривая 3) [1].

8.5.2. Электрогидроусилитель типа УГЭ8 - 12/16

Рис. 8.19

Допустим, что заслонка смещается влево, уменьшая зазор h₁ между соплом 5. Увеличение гидравлического сопротивления между этим соплом и заслонкой увеличивает давление р₅ , а уменьшение сопротивления между соплом 4 и заслонкой уменьшает давление р₆.

Под действием разности давлений золотник будет сдвигаться вправо, уменьшая зазор h₃ между левым конусом и соплом 9 и увеличивая зазор h₄ между правым конусом и соплом 10. Изменение гидравлических сопротивлений приведет к увеличению р₆ и уменьшению р₅. Наступит момент, когда эти давления сравняются и золотник остановится, заняв новое устойчивое положение. Величина смещения золотника, и расход масла через ЭГУ будут пропорциональны управляющему сигналу. Любое смещение золотника, не вызванное этим сигналом, приведет золотник в занятое им новое устойчивое положение с помощью внутренней обратной связи по положению золотника. После снятия сигнала управления золотник займет среднее положение, а смена знака сигнала приведет к перемещению золотника в противоположном направлении.

Электрогидроусилитель УГЭ8 - 12/16 выпускается на рабочее давление от 1,6 до 16 МПа, в цепи управления - 5 МПа, с номинальным расходом 40 л/мин и током управления 80...320 мА. Зона нечувствительности составляет 1 % от номинального тока ; ширина петли гистерезиса - не более 10 % от номинального тока ; дрейф нуля при изменении давления управления от 80 до 100 % - не более 5 % номинального тока ; дрейф нуля при изменении температуры масла от 10 до 50 ⁰ С - не более 5 % номинального тока.

Передаточная функция ЭГУ:

W(s) = К /((Т₁ s+1)(Т₂ s +1)), (8.5)

где К = 8,33 - коэффициент передачи ЭГУ при р₁ = 16 МПа и отсутствии нагрузки; Т₁ = 2,3 10 ^-3 с, Т₂ = 1,3 10 ^-3 с - постоянные времени ЭГУ.

Рис. 8.20

Передаточная функция (8.5) и логарифмические частотные характеристики (рис. 8.20) подтверждают устойчивость ЭГУ и апериодический характер переходного процесса.