Розділ 1

СТРУКТУРНА СХЕМА ГІДРАВЛІЧНОЇ І ПНЕВМАТИЧНОЇ СИСТЕМИ

Пристрої керування в сукупності з виконавчими (робочими) органами і допоміжними пристроями утворюють гідравлічний привід, робітничим середовищем якого служить рідина або газовий привод, якщо робочим середовищем є газ (рисунок 1.1).

Д  первинний двигун (електродвигун, дизельний та інші)

Рисунок 1.1  Схема пристрою гідроприводу

Основною частиною гідроприводу чи пневмоприводу є відповідно гідропередача чи пневмопередача, що складається з насоса (компресора) і гідродвигуна (пневмодвигуна) і магістральної лінії.

Пристрої керування містять у собі клапани, дроселі, розподільники, що у визначеному сполученні забезпечують заданий закон руху робочому органу через гідропередачу (пневмопередачу).

Допоміжні пристрої містять у собі резервуари, вимірювальну апаратуру, пристрої для очищення рідин і газу, рівнеміри, пристрої для охолодження рідин і ін.

Зворотний зв'язок призначений для узгодження рухів робочого органа відповідно до завдання і зменшення погрішностей у заданих межах. У системах циклового керування зворотний зв'язок відсутній.

Якщо привод виконує головний рух у машині, то блоки, що включають пристрої керування і зворотного зв'язку виконують функції гідропневмоавтоматики (ГПА).

Задача конструктора  створити систему ГПА, що може виконуватися на базі нормалізованої апаратури, логічних елементів чи на базі елементів пристрою, що стежить, (слідкуючі золотники, підсилювачі).

Якщо привод у машині виконує допоміжну роль (сервокерування), наприклад, відкриває (закриває) заслінки на трубопроводі, повертає блоки зміни продуктивності в насосі, транспортує деталь чи інший пристрій і т.д., то в цьому випадку гідропривод у цілому відноситься до системи ГПА і виконує керуючу роль.

Пристрої керування – регулятори тиску і регулятори витрат можуть працювати, виконуючи функції :

а) клапана – пристрій керування, робоче вікно якого змінюється від впливу рідини;

б) дроселя – пристрій керування, робоче вікно якого не змінюється від впливу рідини.

Якщо клапани (дроселі) мають регулювання ззовні, то вони називаються регульованими.

Часто для механізації й автоматизації технологічних процесів використовується енергія стиснутого повітря, що береться з цехової магістралі. Схема ГПА (рисунок 1.2) у цьому випадку включає крім зазначених пристроїв ресивер – резервуар для демпфірування коливань. Останній використовується також як джерело живлення, коли магістраль стиснутого повітря закрита.

1  Вентиль

Рисунок 1.2 – Схема пристрою пневмопривода

Принципові схеми гідро - і пневмоавтоматики

Розглянемо схеми для реалізації циклового керування технологічними машинами. На рисунку 1.3 приведена найпростіша принципова схема гідроприводу з відкритою циркуляцією рідини. Особливість даного гідроприводу полягає в тому, що потоки робочої рідини на всмоктуванні і зливі з’єднані з маслобаком, через який циркулює вся рідина.

Функціональна схема трьохпозиційного розподільника Р₁ приведена на рисунку 1.3, б, на якому літерами позначено: П  підвід рідини від насоса; Ц  відводи, що з'єднуються з циліндром; С  відвід, що з'єднується з баком.

а) б) в)

р_абс – абсолютний тиск у зоні всмоктування насоса;

ВК – вимикач.

Рисунок 1.3 – Принципова схема системи з цикловим керуванням

Циклограма руху робочого органу (рисунок 1.3, в) включає робочий хід (РХ) і зворотний хід (ОХ). Насос Н1 забирає робочу рідину з маслобака Б1 і нагнітає її під тиском у напірний трубопровід 3, з якого через розподільник Р1 вона надходить в циліндр Ц1.

Привід для затиску трубок (рисунок 1.4) конструктивно виконаний у вигляді трьох циліндрів.

Порожнина 4 через отвір, закритий пробкою 3, заливається олією. Поршень 2 переміщується під тиском стиснутого повітря, давить на олію, що передає тиск на поршень 5, зв'язаний з рухливою колодкою тисків 6. Коли трубка 7 затиснута між нерухомою 8 і рухомою 6 колодками, а поршень 2 продовжує тиснути на олію, тиск олії підвищується і підвищується зусилля, що діє з боку поршня 5 на трубку, що затискається. Зусилля затиску трубки при тиску стиснутого повітря 0,4МПа дорівнює 5200Н. Тиск олії при цьому 1,8МПа, діаметр поршнів – 60 і 28 мм.

Заливка мастила

Рисунок 1.4 – Пневмогідравлічний привід механізму тисків

Для контролю тиску олії служить манометр 9 із краном 11. Дросель зі зворотним клапаном 10 встановлений для забезпечення плавного затиску трубки.

Розтиск затискачів відбувається при переключенні повітророзподільника і подачі стиснутого повітря в штокову порожнину циліндра 4.

Схема гідроприводу з безупинним керуванням робочого органа, без зворотного зв'язку, показана на рисунку 1.5.

Ця схема ГПА забезпечує не тільки цикл РХ-БП-РХ-БО, але і забезпечує безупинну зміна швидкості гідроциліндра при робочому ході (РХ).

При РХ частина рідини від насоса надходить у гідроциліндр (через дросель), інша частина зливається через переливний клапан у маслобак. БП  здійснюється через розподільник Р1 (при його відкритті); швидкий відвід БО також здійснюється через нього.

На функціональних і структурних схемах гідропривід зображують квадратом з літерою .

,

де  коефіцієнт пропорційності.

а) б)

Рисунок 1.5  Схема гідроприводу з регульованим дроселем пропорційного керування

Дросельне

вікно

1  золотник,

2  корпус,

3  гідроциліндр,

4  зворотний зв'язок

Рисунок 1.6  Схема гідроприводу, що стежить

Ця схема призначена для відтворення вхідного сигналу на виході, тобто прагне до (якщо масштаб 1:1).

Золотник, що стежить, найчастіше виконується чотирьохщілинним, (рисунок 1.7).

а) б)

1-4  робочі щілини;

П  підвід рідини;

Ц  циліндр;

С  злив рідини.

Рисунок 1.7  Чотирьохщілинний золотник, що стежить:

а)  напівконструктивна схема;

б)  схематичне зображення.

Для копіювання і відтворення циклу крім прямого зв'язку існує зворотний зв'язок через датчик зворотного зв'язку (ДЗЗ).

Зворотний зв'язок контролює рух штока гідроциліндра і корпуса 2 золотника, що стежить.

Схема працює в такий спосіб (дивись рисунок 1.6): рідина від насоса підводиться в камеру і через дросельне вікно h₁ надходить у поршневу порожнину гідроциліндра. Відкриття дросельного вікна залежить від вхідного сигналу Х₁, що впливає на золотник 1. Якщо, внаслідок дії сили Р, поршень сповільнить свій рух, тобто , то через зворотний зв'язок сповільниться рух і корпуса золотника 2. Дросельне вікно h₁ внаслідок цього збільшується, і більше рідини надійде в гідроциліндр, що приведе до збільшення швидкості руху поршня, поки не стане рівним . На функціональних схемах гідропривід показують у вигляді рисунка 1.7, б.

а) б)

Рисунок 1.7  Структурне зображення гідроприводу з золотником, що стежить:

а)  без зворотного зв'язку;

б)  зі зворотним зв'язком.

На рисунку 1.7 позначено: W1- передатна функція прямої ланки, W2- передатна функція зворотної ланки.