4.3. Эффективность работы распределителя в системах управления.

Рассматривается 4-х дроссельный распределитель (золотник).

Мощность и коэффициент полезного действия золотника оп­ределяется из следующих зависимостей:

- полезная мощность на выходе золотника;

- мощность на входе золотника.

КПД золотника с постоянным входным давлением и посто­янным входным расходом. Этот случай характерен для систем пи­тания золотника с насосом постоянной производительности с пе­реливным клапаном (рис. 2.2), с помощью которого поддержива­ется const; const.

В этом случае

Здесь наряду с гидравлическими потерями учитываются по­тери мощности в переливном клапане, через который происходит отвод части жидкости на слив при постоянном по ве­личине давлении Р_н. Численное значение зависит от, кото­рое определяется максимальным потребным значением расхода через золотник и диапазоном изменения нагрузок золотника. Рас­смотрим два случая.

Из выражения для производной определяем, что мак­симальное значение КПД соответствует давлению нагрузки и приX=1

Исследование на экстремум зависимости для (4.3) показы­вает, что золотник выгодно нагружать давлением Р_дв < 2/3 P_пит

При нагрузке Р_дв = 2/3 P_пит гидравлический привод развивает мак­симальную теоретическую мощность:

= 0,38 справедливо для квазистационарного режима зо­лотника при X = 1.

В этом случае, когда нагрузка может не только тормозить, но и ускорять движения гидродвигателя, КПД золотника

II. Давление нагрузки меняется в пределах - P_пит Р_пит P_пит, максимальное значение расхода через золотник:

Из сравнения (4.3) и (4.4):, т.е.0,27.

На практике часто имеет место изменение нагрузок золотни­ка в пределах: , где К_н = 0,20,5.Тогда

Гидравлические характеристики реального золотникового распределителя, в отличие от характеристик идеального золотни­ка, существенно зависят от таких конструктивных факторов, как радиальный зазор, перекрытие и насыщение, обусловленное огра­ничением гидравлической проводимости рабочих окон. Парамет­ры микрогеометрии должны иметь оптимальное значение, обеспе­чивающее высокую надежность, малую утечку и большую чувст­вительность гидравлической системы управления.

4.5. Устройства управления двигателем.

Перемещение распределителя в процессе управления двига­телем можно осуществлять различными средствами. Усилие на распределителе может достигать несколько сот грамм. Здесь необ­ходимо использовать силовой управляющий электромагнит, что связано с увеличением габаритов и увеличением зоны нелинейно­сти при малых X. Используют в этом случае устройства, основная функция которых - промежуточное усиление сигнала управления. Рассмотрим основные широко используемые в промышленности устройства.

Устройство "сопло-заслонка". В данном устройстве исполь­зуется принцип работы так называемого гидравлического потен­циометра. Имеют место два гидравлических сопротивления: 1 -постоянное, 2 - переменное (рис. 4.5).

Гидравлический потенциометр обладает свойством измене­ния давления Р в широких пределах при малых расходах Q. Гид­равлическая проводимость G(Z) переменного дросселя зависит от положения Z заслонки. Основная характеристика — силовая, показывающая зависимость давления в междроссельной камере Р от параметра

регулирования переменного сопротивления при Q=0 (расход на нагрузке).

Рассмотрим схему действия устройства "сопло - заслонка" (рис. 4.6).

Основу симметричного гидравлического мостика составляют четыре гидравлического сопротивления: и- постоянные; и - переменные. Гидравлическая проводимость управляемых дросселей (h), (h) изменяется при смещении заслонки от ней­трального положения, при этом изменяется проводимость одно­временно. При перемещении заслонки влево (h) уменьшается, а давление Р₃ увеличивается, (h) - увеличивается, а Р₄ -уменьшается.

Таким образом, в диагонали мостика создается перепад дав­лений тем больший, чем больше смещение h. При наличии пружи­ны на торцах золотника гидроусилитель работает как статическое звено. В этом случае используется свойство, при котором переме­щение золотника пропорционально отклонению заслонки X =В астатическом гидроусилителе (без пружин) золотник перемеща­ется до упора со скоростью, прямо пропорциональной смещению заслонки. В этом случае гидроусилитель преобразуется из усили­тельного звена в интегрирующее. Недостаток устройства - нали­чие нулевого расхода (до 12%). Преимущества: высокая чувстви­тельность, высокая надежность, отсутствие трущихся элементов,

необходимость малого усилия для перемещения золотника, линейность характеристик , Р_н=f(Z) при малых отклонениях.

Струйный гидроусилитель. Струйный гидроусилитель состо­ит из струйной трубки и приемных сопел, которые соединяются с исполнительным звеном (рис. 4.7).

Принцип действия струйного распределителя основан на преобразовании кинетической энергии струи жидкости, вытекаю­щей из цилиндрического насадка струйной трубки, в потенциаль­ную энергию давления. На вход струйной трубки подводится по­ток жидкости постоянной мощности с расходом и давлением Р_к. В струйной трубке с помощью цилиндрического насадка фор­мируется струя жидкости и направляется в приемные сопла. При соответствующем повороте трубке струя попадает в то или другое сопло или занимает часть площади окна. В приемном сопле кине­тическая энергия струи преобразуется в потенциальную энергию (давление).

В среднем положении трубки струя воздействует оди­наково на оба сопла так, что давления в соплах равны (Р₃ = Р₄), а поршень находится в положении равновесия. При смещении труб­ки от нейтрального положения изменяются площади приемных сопел, перекрытых струей жидкости, изменяется давление в при­емных соплах. Под действием перепада давления поршень начи­нает движение со скоростью, пропорциональной смещению труб­ки. Струйный усилитель обладает высокой чувствительностью, так как для поворота требуется очень незначительное усилие. Имеет место линейность характеристик Рдв=f(h),= f(h).Струйный распределитель относится к разряду надежных и про­стых по конструкции элементов автоматики.

Применение: в маломощных, но быстродействующих элек­трогидравлических и электропневматических усилителях с обрат­ной связью.