книги из ГПНТБ / Костин С.В. Рулевые приводы

Рис. 1.2. Схема следящего гидропривода с электрическим управлением и потенциометрической обратной связью:

Рис. 1.3. Схема следящего гидропривода с электрическим управлением и механической позиционной обратной связью

ю

Рулевые машины с проточными гидрораспределителя­ ми отличаются простотой конструкции, большой чувстви­ тельностью и надежностью в работе, но требуют мощных и громоздких источников питания. На летательных аппа­ ратах такие рулевые машины применяют главным обра­ зом в том случае, когда в качестве источника питания можно использовать турбонасосные топливные агрегаты силовой установки. Однако в этом случае рабочей жид­ костью гидропривода является не масло, а топливо сило­ вой установки '(например, керосин).

Рис. 1.4. Схема однокас­ кадной рулевой машины с. полиопроточным струй­

По количеству каскадов усиления различают одно-, двух- и многокаскадные рулевые машины.

Однокаскадные рулевые машины просты по своей конструкции, но имеют сравнительно небольшую полез­ ную мощность (JV ^ 5 0 0 В т).

По типу гидрораспределителя однокаскадные рулевые машины бывают струнные (см. рис. 1.4), золотниковые (двухдроссельные) с параллельно-дроссельным регули­ рованием и четырехдроссельные с последовательно-дрос­ сельным регулированием (с плоским золотником запер­ того типа).

Наибольшее применение на летательных аппаратах получили двухкаскадные рулевые машины, в которых цилиндрический золотниковый парораспределитель за­ пертого типа управляется с помощью электрогидравлического усилителя. Двухкаскадные рулевые машины раз­ деляют по устройству каскада управления (электрогидравлического усилителя) на три типа: сопло-заслонка, струйные и золотниковые.

11

По структуре каскада управления различают рулевые машины с ЭТУ (статического типа, астатические и с об­ ратными связями.

Унифицированная рулевая машина (см. рис. 1.2), ко­ торая отличается простотой конструкции, надежностью в работе, большим ресурсом (более 2000 ч) и достаточно хорошими энергетическими и динамическими характерис­ тиками, формируется на основе гидроусилителя соплозаслонка статического типа. Недостатком этих рулевых машин являются сравнительно большие потери расхода

питания при нулевом сигнале управления Q ^T = 10-f-

20 см3/с и «дрейф нуля» при изменении температуры. В основе быстродействующей рулевой машины лежит струйный гидроусилитель с обратной связью (рис. 1.5). Эта рулевая машина характеризуется стабильностью ко­ эффициентов усиления, высокими динамическими и энер­ гетическими показателями, но имеет более сложную кон­

струкцию.

Третий тип быстродействующей рулевой машины (рис. 1.6) имеет золотники с запертыми управляемыми дросселями как в первом, так и во втором каскаде управления, что определяет ее ценное качество — чрезвы­ чайно малые потери расхода питания при нулевом сигна­

ле управления (QLT ^ 2 -у 3 см3/с). Электрогндравли-

ческий золотниковый усилитель, имеющий обратную механическую связь, отличается исключительно высоким быстродействием ( Г э г у =£^2• ICH с). Однако изготовле­ ние рулевых машин с золотниковыми гидроусилителями требует применения не только чрезвычайно высокой точ­ ности, но и самых совершенных технологических методов производства. Кроме того, нормальное функционирова­ ние рассматриваемой рулевой машины возможно только при осциллирующем движении золотников, когда устра­ няется их облитерационное залипание. Ресурс работы таких рулевых машин сравнительно мал.

Трехкаскадные рулевые машины применяются при больших мощностях (Г/>5000 Вт) и формируются обыч­ но на основе гидропривода с объемным регулированием скорости.

12

Рис. 1.5. Схема двухкаскадной рулевой машины с золотни­ ковым гидрораспределителем и струйным гидроусилителем:

Рис. 1.6. Схема двухкаскадной золотниковой рулевой ма­ шины с запертыми управляемыми дросселями:

.13

1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗОЛОТНИКОВОГО ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ

К гидравлическим характеристикам гидрораспредели­ телей относятся: силовая характеристика Рд=/(х) при QÄ= 0, показывающая зависимость перепада давлений

гидрораспределителя от входного сигнала; обобщенная гидравлическая характеристика Q]X= f ( x 1pR).

Гидравлические характеристики имеют большое зна­ чение для расчета конструктивных и геометрических па­ раметров элементов, а также для определения коэффи­ циентов усиления, постоянных времени, демпфирующих свойств и энергетических показателей гидропривода.

Наиболее важными энергетическими характеристика­ ми являются: зависимость коэффициента полезного дей­ ствия гидрораспределителя от давления нагрузки и вели­ чины входного сигнала г]=/(рд, х)\ потери расхода пита­

ния при нулевом сигнале управления Дфц1ІТ= /cQHmax,

характеризующие экономичность гидросистемы и пока­ зывающие, как велики потери мощности источника пита­ ния при нейтральном (нерабочем) положении гидрорас­ пределителя; зависимость расхода, давления и мощности источника питания от величины входного сигнала QШІТ =

“ / 0 0 - Качество и надежность работы гидрораспределителя

в значительной мере определяются характеристиками уп­ равления, которые показывают зависимость требуемой силы (момента), перемещения входного звена и мощно­ сти управления от величины полезного расхода и давле­ ния нагрузки. При этом следует учитывать, что требуе­ мая сила и мощность управления определяются комплексом усилий, обусловленных силовым гидродина­ мическим воздействием, трением, «облитерационным за­ ливанием» и инерционной нагрузкой входного звена.

Сравнительный анализ гидравлических и 'энергетиче­ ских характеристик с учетом характеристик управления позволяет осуществить научно обоснованный выбор типа гидрораопределителя и количества каскадов усиления, а также построить оптимальную гидравлическую систему управления.

14

Золотниковый гидрораопределитель представляет со­ бой систему управляемых дросселей, объединенных, как правило, в одной конструкции (рис. 1.7) и включенных по схеме гидравлического мостика (рис. 1.8).

Рн'йн

Рис. 1.7. Схема золотникового регулирующего гидрораспределнтеля с запертыми дросселями

Рис. 1.8. Схема гид­ равлического мости­ ка золотникового ре­ гулирующего гидро­ распределителя

Золотниковый гидрораспределитель применяется, как правило, в силовых каскадах рулевых машин большой мощности.

По конструктивному выполнению различают цилинд­ рические (рис. 1.9, а) и плоские (рис. 1.9, б) із о л о т н и к и . В авиационных рулевых машинах наибольшее примене­ ние нашли цилиндрические золотники с малыми радиаль­ ными зазорами 6 = 2—5 мкм и небольшим перекрытием х е = (2-7-3) 6. Такие золотники имеют хорошие энергети­ ческие характеристики .и надежны в работе.

15

Рис. 1.9. Конструкция золотников:

а — цилиндрического; б — плоского

Рис. .1.10. Гидравлическая характеристика уп­ равляемого золотникового дросселя

15

графически выражается отрезком кривой В—D при (см. рис. 1.10), а расход Q3 таким же отрезком кри­ вой В—D при А'^0; расход Q4— отрезком кривой А—В

при х ^ О , а расход Q2 — отрезком А—В при ,т^0, можно

Рис. 1.11. Характеристики регулирования расхода золотникового гидраспределителя с учетом ради­ ального зазора

построить на основании системы ( 1.1) график расхода золотникового гидрораепределителя.

Применяя к графикам расходов управляемых дроссе­ лей, построенным в соответствии с уравнением (1.1), ме­ тод графического вычитания, получим результирующий график расхода жидкости в диагонали гидрораспределнтеля QÄ=f(x), который представлен на рис. 1.11. Из гра-

15

фика видно, что регулирование расхода в золотниковом

ра, а коэффициент ko — проводимость управляемого дрос­ селя, практически /г2 не зависит от радиального зазора.

Приближенно коэффициент усиления по расходу при больших -сигналах управления

расхода питания AQ°miT= 2Qo увеличиваются за счет уве­ личения утечек.

Влияние перекрытия на коэффициент k\ можно учесть при графическом построении характеристики Qд=/(х) путем смещения расходов управляемых дросселей Qb Qo, Q3, Q4 от начала координат на величину перекрытия

19