11. Синхронизаторы движения узлов

В подъемно-транспортных машинах во многих случаях требуется автоматически синхронизировать выходные скорости нескольких гидродвигателей, питающихся от одного насоса. При этом обычно необходимо обеспечить равенство скоростей гидродвигателей. Для синхронизации движения могут быть применены различные устройства, наиболее распространенными из которых являются делители потока. Существует два типа делителей: объемные и дроссельные.

Наиболее простыми объемными делителями потока являются спаренные гидромоторы (рис. 11.1).

Рабочая жидкость с расходом Q и под давлением р_н поступает к двум гидромоторам, имеющим общий вал. При равенстве рабочих объемов гидромоторов поток жидкости между гидроцилиндрами 1 и 2 будет разделен на равные части. Если внешняя нагрузка на штоки обоих гидроцилиндров одинакова (Р₁=Р₂), то и давление в рабочих полостях гидроцилиндров одинаково (р₁=р₂). В этом случае перепад давления в обоих гидромоторах обусловлен лишь трением, и они работают в режиме холостого хода.

Рис11.1 Рис 11.2

Если в силу каких-либо причин нарушается равенство внешних нагрузок, то и давление р₁р₂. Пусть, например, увеличилась нагрузка на второй гидроцилиндр, то есть Р₂Р₁. В этом случае гидроцилиндр 1 оказывается недогруженным и в его линии появляется избыток мощности. Тогда гидромотор 1 вступит в работу в качестве привода гидромотора 2, который будет работать в режиме насоса и повышать давление питания р_н до величины, необходимой для преодоления дополнительного сопротивления в линии перегруженного гидроцилиндра 2.

Среди дроссельных делителей потока наибольшее распространение получила схема, представленная на рис. 11.2. Здесь деление потока осуществляется с помощью двух нерегулируемых многошайбовых дросселей 1 и 2 и плавающего плунжера 3 регулируемого дросселя. Плавающий плунжер обеспечивает автоматическое равенство давлений в камерах а₁ и а₂ , соединенных с гидроцилиндрами 1 и 2. При этом в случае равенства нагрузок гидроцилиндров (Р₁=Р₂) плунжер 3 находится в нейтральном положении. Если же, например Р₁Р₂, давление в камере а₁ окажется больше давления в камере а₂.

Если бы плунжер 3 при этом оставался бы в нейтральном положении, то вследствие увеличения сопротивления скорость штока гидроцилиндра 1 должна была бы уменьшаться. Однако, под действием разности давления (р₁-р₂) плунжер 3 перемещается вправо (показано пунктиром) и частично перекрывает канал питания недогруженного гидроцилиндра 2. В результате этого суммарные сопротивления (а, следовательно, и расход жидкости) линий обоих гидроцилиндров уравняются, что приведет к выравниванию скоростей их выходных звеньев. Нерегулируемые дроссели 1 и 2 в данной схеме необходимы для уменьшения ошибки делителя.

12. Следящий гидропривод (гидроусилитель)

Гидроусилитель представляет собой устройство, предназначенное для управления различными машинами с одновременным усилением мощности входного сигнала. В системах управления применяются главным образом гидроусилители следящего типа. Гидроусилитель следящего типа представляет собой силовой гидропривод (или следящий гидропривод), в котором исполнительный механизм (выход) воспроизводит (отслеживает) закон движения управляющего органа (входа). Для этого в системе предусмотрена непрерывная связь между выходом и входом, которая называется обратной связью. Обычно применяется отрицательная обратная связь, то есть такая, при которой воздействие, поступающее от нее на вход гидроусилителя, противоположно по знаку основному входному воздействию. Существуют различные виды обратных связей: механические, электрические, электрогидравлические.

Рис.12.1

На рис.12.1 представлена схема широко распространенного гидроусилителя с жесткой механической обратной связью, роль которой выполняет дифференциальный рычаг 4. Этот рычаг связывает поршень 2 силового гидроцилиндра 1 и плунжер 3 дросселирующего распределителя с ручкой управления 5. При перемещении ручки управления 5 вправо рычаг 4 повернется вокруг неподвижной точки А и переместит плунжер 3 золотника вправо. При этом откроются расходные окна золотника, и жидкость от насоса будет поступать в правую полость гидроцилиндра 1. В результате этого поршень 2 движется влево и через рычаг 4, поворачивающийся теперь вокруг неподвижной точки В, перемещает плунжер 3 влево. Т.к. при этом расходные окна золотника будут перекрываться, количество жидкости, поступающее в гидроцилиндр 1, будет уменьшаться, что приведет к уменьшению скорости выходного звена. Когда плунжер золотника вернется в нейтральное положение, поршень гидроцилиндра остановится. Указанные выше отдельные этапы движения в действительности не существуют; оба движения (поршня гидроцилиндра и плунжера золотника) протекают практически одновременно, то есть происходит непрерывное слежение.

Таким образом, с помощью отрицательной обратной связи (рычаг 4) выход (поршень 2) воспроизводит в заданном масштабе движение входа - органа управления (ручка 5). Масштаб (или коэффициент обратной связи) характеризуется передаточным отношением i=m/n.

Работу следящего гидропривода можно описать и исходя из структурной схемы (рис.12.2), общей для гидроусилителей следящего типа.

Рис.12.2

Из схемы следует, что входное воздействие (+х_у), поступающее на датчик рассогласования, сравнивается здесь устройством обратной связи с выходным воздействием (-х_ос). В результате сравнения вырабатывается рассогласование х, по которому и устанавливается скорость движения выхода. Величина входного воздействия, поступающего на усилитель (в схеме на рис. 12.1 эту роль выполняет распределительный золотник), равна х=х_у-х_ос. Когда х_у=х_ос, гидродвигатель останавливается.