Лекция 8. Гидроусилитель. Схема. Характеристики. Передаточная функция.

Для управления перемещением золотникового распределителя ГР используются различные ЭМП, кинематически связанные с золотником. Такой преобразователь должен преодолевать силы, действующие на золотник со стороны коммутируемого потока жидкости. Силы, возникающие в результате воздействия потоков жидкости на золотник, называют гидродинамическими силами.

Особенностью гиддродинамических сил является их нестационарный, динамический характер.

При ограниченных габаритах, ЭМП управляют слаботочными потоками рабочей жидкости. Поэтому при необходимости разработки мощных приводов используются каскады гидроусиления – гидравлические усилители (ГУ). Применение ГУ обеспечивает миниатюризацию ЭМП, а их движение – высокодинамичным. Следует отметить, что применение УМ с высокими коэффициентами усиления позволяет снизить требования к мощности ЭМП.

При использовании высоких уровней давления и многокаскадное исполнение ГУ достигаются низкие габаритномассовые показатели при реализации больших коэффициентов усиления по мощности (5000…300000).

Рассмотрим одну из широко распрастранённых схем ГУ «сопло-заслонка» при использовании пружин на торцах цилиндрического золотника.

R₂

ГУ состоит из 4-х гидравлических сопротивлений R₁, R₂, R₃, и R₄. Эти гидравлические сопротивления соединены в схему моста. В одну диагональ моста подводится гидравлическое питание Р_вх, в другую диагональ моста включается золотник, управляющий расходом жидкости в полости ГД. Гидравлические сопротивления R₁ и R₂ переменны и образуются зазором между соплами и заслонкой. При среднем положении заслонки h=h₀ давления Р₃ и Р₄ равны друг другу и золотник под действием пружин с₁ и с₂ находится в среднем положении. Отклонение заслонки h нарушает равновесие сил на золотнике и под действием силы F=( Р₃ - Р₄)A_З осуществляется его перемещение (А_З – площадь торца золотника) пропорционально перемещению заслонки х.

Максимальное перемещение заслонки h_m связано с диаметром сопла h_m 0,25d_c. Максимальное перемещение золотника определяется величиной щелей золотника, которые выбирают исходя из потребных расходов для обеспечения заданных скоростей перемещения поршня ГРП.

Под уравнением ГУ будем понимать зависимость x=f(h).

Исходными для вывода этого уравнения являются:

• уравнения неразрывности потоков жидкости;

• уравнения сил, приложенных к золотнику.

Считаем схему моста симметричной.

Расход жидкости через сопло 1 можно записать на основании уравнения расхода через элементарный дроссель (при условии Р_сл=0):

где:

- гидравлическая проводимость дросселя при нейтральном положении заслонки,  d_c z – площадь проходной щели дросселя ГУ, Р₃ – перепад давления на дросселе 1,  - коэффициент расхода сечения, z – перемещение заслонки.

Для удобства за начало отсчёта перемещения принимается нейтральное (нулевое) положение заслонки

В этом случае расход жидкости через дроссель 1 будет