ГИДРОАППАРАТУРА С ПРОПОРЦИОНАЛЬНЫМ

УПРАВЛЕНИЕМ

Рассмотренные в п. 8.5 гидроусилители являются приборами с высокими статическими и динамическими параметрами. Однако сложность их изготовления и эксплуатации определяет высокую стоимость, что ограничивает их применение в гидросистемах РТС.

Своеобразная революция в гидроприводе технологического оборудования РТС произошла с появлением гидроаппаратуры с пропорциональным управлением. В первом приближении – это аппараты с дискретным или ручным управлением, оснащенные электромагнитами постоянного тока и датчиками положения золотников и клапанов. Основная идея, которой руководствовались разработчики такой аппаратуры, заключалась в создании дешевых аппаратов дистанционного управления с повышенными динамическими характеристиками.

Специально для этого были разработаны два типа электромагнитов: с регулируемым пропорциональным усилием и регулируемой длиной хода. В электромагнитах первого типа усилие остается постоянным при неизменном токе управления и смещении якоря внешней силой. Длина хода якоря составляет 1. . .5 мм. Такие электромагниты применяются для управления распределителями, запорными клапанами, регуляторами потока. В электромагнитах с регулируемой длиной хода положение якоря остается постоянным при неизменном токе управления и изменении внешней силы в рабочем диапазоне. Длина хода якоря 3. . .5 мм, применение - в дросселях и распределителях прямого регулирования.

Гидрораспределители

Гидрораспределители пропорционального управления типа РП оснащаются электромагнитами с регулируемым усилием типов ПЭМ6-1 и (или) ПЭМ6-2 (с датчиками обратной связи).

Рис. 8.26

Так, например, распределитель типа РП-6 с диаметром условного прохода 6 мм комплектуется электромагнитами обоих типов, рис. 8.26, а. Распределитель РП-10 выполнен двухступенчатым с датчиком ДОС обратной связи по положению основного золотника. В первой ступени используется гидрораспределитель с диаметром условного прохода 6 мм, оснащенный двумя электромагнитами типа ПЭМ6-1, рис. 8.26, б. На поясках золотника второй ступени выполнены профильные лыски, обеспечивающие плавное изменение расхода масла при движении золотника в рабочем диапазоне.

Гидрораспределитель РП-16, рис. 8.26, в, тоже двухступенчатый, с индуктивным датчиком ДОС обратной связи по положению основного золотника ОЗ. На якорях электромагнитов ЭМ1 и ЭМ2 закреплены заслонки, расположенные против сопел СЗ1 и СЗ2. К соплам через редукционный клапан КР и диафрагмы Д1, Д2 подводится масло под давлением 2,5 МПа. Управляющие камеры золотника ОЗ подключены к гидролинии, связывающей диафрагмы с соплами. При отсутствии управляющего сигнала эти камеры через сопла соединены со сливной гидролинией. Поэтому ОЗ пружинами устанавливается в среднее положение.

После подачи сигнала управления якорь одного из электромагнитов, например ЭМ1, перемещает заслонку к соплу СЗ1. Возрастающее гидравлическое сопротивление увеличивает давление р₁ управления пропорционально входному сигналу. Под действием этого давления ОЗ перемещается влево, сжимая пружину, и останавливается, когда наступает равенство сил пружины и давления управления. Величина смещения золотника и расход масла по линиям Р-В и А-Т тоже пропорциональны управляющему сигналу. Сигнал датчика ДОС подается в блок управления, где сравнивается с задающим сигналом. При наличии рассогласования усиленный сигнал подается в обмотки электромагнитов, и положение заслонок корректируется. Условное обозначение распределителей РП-10 и РП-16 представлено на рис. 8.26, г.

Для управления распределителями РП применяется специальный блок БУ, обеспечивающий стабильность тока управления в обмотке магнита независимо от температуры и колебания напряжения в сети. Функциональные возможности БУ допускают: согласование с маломощным управляющим устройством и ЧПУ; возможность линейного нарастания тока управления за время 0,1. . .5 с при ступенчатом входном воздействии; возможность регулирования амплитуды осцилляции и установки начального тока.

Основные характеристики распределителей типа РП приведены в справочнике [1].

Рис. 8.27

Двух - и трехступенчатые пропорциональные клапаны фирмы MOOG, рис.8.27, 8.28, имеют ЭМП, преобразователь сопло - заслонка и один или два золотниковых усилителя с датчиком обратной связи по положению золотника. В отличие от электрогидроусилителей, в которых максимальное перемещение золотника не превышает 0,15 мм, в пропорциональных клапанах фирмы MOOG золотники имеют большую длину хода, как у пропорциональных распределителей. Якорь 1, рис.8.27, пропорционального магнита и заслонка 2 закрепляются на упругой трубке 3. Масло к соплам 4 подводится через диафрагмы 5. Сливная линия преобразователя сопло - заслонка соединяется со сливной линией 6 золотникового усилителя. С одного из торцов золотника 7 установлен датчик 8 обратной связи, сигнал которого через осциллятор - демодулятор 9 подается в сравнивающее устройство 10. Сигнал рассогласования усиливается устройством 11 и подается в обмотки пропорционального магнита. Таким образом, расход через клапан пропорционален управляющему сигналу. По мнению фирмы, клапаны пригодны для дистанционного регулирования положения и скорости механизмов РТС, давления в гидросистемах и тяговых сил исполнительных гидродвигателей.

Рис. 8.28

В трехступенчатом клапане (рис. 8.28) золотник 1 соединен с заслонкой пружиной, реализующей отрицательную обратную связь по положению золотника. Золотник 2 третьей ступени управляется золотником 1 и имеет размеры значительно больше, чем у золотника 1. Отрицательная обратная связь по положению золотника 2 состоит из датчика, осциллятора - демодулятора, сравнивающего устройства и электронного усилителя. При нулевом сигнале управления золотники устанавливаются в среднее положение, при котором все рабочие щели золотников перекрыты. Если управляющий сигнал подается в ЭМП, то заслонка смещается из среднего положения, например, влево. Перепадом давления в торцовых полостях золотник 1 сдвигается вправо и с помощью пружины увеличивает зазор между соплом и левой заслонкой.

По линии Р - А масло подается в левую управляющую полость золотника 2 и он вместе с датчиком обратной связи тоже перемещается вправо. В результате действия электрической обратной связи результирующий сигнал управления становится равным нулю. Заслонка и золотник 1 устанавливаются в среднее положение, а золотник 2 останавливается в смещенном положении, так как давления в его управляющих полостях становятся равными. Щели Р - В и А - Т открываются, их величина пропорциональна сигналу управления.

Трехступенчатые клапаны имеют большее быстродействие по сравнению с двухступенчатыми за счет применения пилотного клапана 1. Так, время перестановки золотника от 0 до 100% хода у некоторых типов клапанов отличается почти в 10 раз (170 мс - у двухступенчатых и 18 мс - у трехступенчатых). В зависимости от условного прохода клапаны рассчитаны на номинальный расход 16 ... 1600 л/мин. Рабочее давление в основной ступени - до 35 МПа, у пилотного клапана - до 15 ... 21 МПа. Клапаны работают с минеральными маслами вязкостью 15 ... 45 сСт и фильтрами с тонкостью фильтрации 15 ... 25 мкм.