4 Следящие гидроприводы (гидроусилители мощности)

4.1 Принцип действия и области применения

Следящим называется регулируемый гидропривод, в котором перемещение его выходного звена находится в строгом соответствии с величиной управляющего воздействия.

В большинстве случаев использования следящего гидропривода к функциям слежения добавляются также функции усиления управляющего сигнала по мощности, поэтому следящий гидропривод часто называют гидроусилителем мощности. Следящий гидропривод применяют в тех случаях, когда непосредственное ручное управление той или иной машиной является непосильным для человека (на самолетах, кораблях, тяжелых автомобилях и тракторах, строительно-дорожных и других машинах, а также в системах гидроавтоматики металлорежущих станков, прессового оборудования и т.п.).

Следящий гидропривод относится к автоматическим устройствам, которые в соответствии с теорией автоматического управления называются системами с отрицательной обратной связью. В таких системах происходит непрерывное сравнение входного сигнала управления и перемещения выходного звена. Образующийся при этом сигнал рассогласования (разность) в процессе работы постепенно уменьшается. Когда эта разность становится равной нулю, перемещение выходного звена прекращается. При этом считается, что следящий привод выполнил свою функцию: его выходное звено переместилось в соответствии со значением управляющего сигнала. Рассмотрим, как этот принцип управления реализуется в некоторых следящих гидроприводах.

На рисунке 4.1 приведена принципиальная схема следящего гидропривода поступательного движения, использующегося в качестве гидроусилителя руля колесной транспортной машины. При повороте рулевого колеса 1, например, по часовой стрелке, посредством винтовой передачи 2 золотник 3 дросселирующего гидрораспределителя сместится влево и соединит правую полость гидроцилиндра 4 с напорной гидролинией (р_н), а левую – со сливной гидролинией (р_с). Под действием давления р_н поршень гидроцилиндра 4 начнет перемещаться влево, поворачивая жестко связанную с ним рулевую тягу 6 и вместе с ней управляемое колесо машины. Поворот колеса будет происходить до тех пор, пока корпус распределителя 5, перемещающийся вместе с рулевой тягой 6, не сместится на расстояние, равное смещению

золотника 3, и вновь не перекроет каналы распределителя. Итак, в данном случае сравнение сигнала управления (поворот рулевого колеса) и угла поворота управляемых колес машины происходит в дросселирующем гидрораспределителе. Результатом этого является некоторое открытие проходного сечения в нем, а следовательно, подвод давления р_н в полость гидроцилиндра. Как только площадь проходного сечения становится равной нулю, поршень гидроцилиндра останавливается. Это значит, что следящий гидропривод отработал поступивший на него сигнал управления.

1 – рулевое колесо; 2 – винтовая передача; 3 – золотник; 4 – гидроцилиндр; 5 – корпус распределителя; 6 – рулевая тяга Рисунок 4.1 – Следящий гидропривод рулевого управления колесной транспортной машины

Чтобы вернуть управляемые колеса машины в первоначальное положение, необходимо повернуть рулевое колесо 1 на такой же угол против часовой стрелки, в результате чего золотник 3, поршень гидроцилиндра 4, рулевая тяга 6 и, следовательно, корпус распределителя 5 возвратятся в исходное положение.

На рисунке 4.2 представлена принципиальная схема следящего гидропривода фрезерного гидрокопировального станка, предназначенного для воспроизведения на заготовке профиля шаблона.

На стойке 2, жестко связанной со станиной 13, установлен гидроцилиндр 1, шток которого перемещает вертикальную каретку 3. На столе 10 станка, который перемещается в процессе обработки в горизонтальном направлении с постоянной скоростью подачи V_под, закреплены заготовки 11 и шаблон 9. По шаблону скользит щуп копира 8, который жестко связан с золотником гидрораспределителя 5. Щуп прижимается к шаблону с помощью пружины 4. Питание привода осуществляется от насоса 6, снабженного переливным клапаном 7 для обеспечения постоянства давления питания.

При движении стола 10 копир 8, преодолевая сопротивление пружины 4, перемещает золотник гидрораспределителя 5, который, в свою очередь, перемещает поршень гидроцилиндра 1 вместе с фрезой 12 и гильзой распределителя 5. Исполнительные гидролинии привода

соединяют рабочие полости гидроцилиндра и гидрораспределителя таким образом, что фреза 12 следит за положением копира 8, то есть осуществляется единичная отрицательная обратная связь между положением фрезы и копира.