Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Gidro-_i_pnevmoprivody_uchebnik.pdf
Скачиваний:
186
Добавлен:
02.06.2015
Размер:
2 Мб
Скачать

78

К'М iy C'эмп CПСЗ CГДСЗ h - 'эмп dhdt m'1 mddt22h .(2.31)

Передаточная функция механической части ЭГУ

 

 

 

W М

 

 

КЭГУ.СЗ

 

 

 

,

(2.32)

 

 

Т

 

 

ЭГУ.СЗ

Т2

р2 2

ЭГУ.СЗ

ЭГУ.СЗ

р 1

 

 

 

ЭГУ.СЗ

 

 

 

 

 

где

КЭГУ.СЗ

 

 

 

К'М

 

 

 

 

 

; ТЭГУ.СЗ

 

 

 

 

m'1 m

 

;

C'

эмп

C

ПСЗ

C

ГДСЗ

 

 

C'

эмп

C

ПСЗ

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГДСЗ

ЭГУ.СЗ

 

 

 

 

'эмп

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m' m

 

 

 

 

C

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C'

эмп

ПСЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

ГДСЗ

 

 

 

 

 

 

Структурная схема линеаризованной модели однокаскадного ЭГУ с двухщелевым гидрораспределителем сопло-заслонка с учетом (2.21) приведена на рисунке 2.18.

КПЭ'

К3

 

К

 

 

 

КQh

TЭ p 1

 

ЭГУ.С3

 

 

 

T2

p2 2

Т

ЭГУ.С3

р 1

 

ЭГУ.С3

ЭГУ.С3

 

 

Рисунок - 2.18

2.4.4 Многокаскадные электрогидравлические усилители мощности

Рост мощности ЭГУ ведет к ухудшению динамических характеристик ЭМП вследствие увеличения его массы и размеров. Поэтому вводится дополнительный каскад усиления. Чаще всего применяются двухкаскадные ЭГУ, у которых на первом каскаде используются ЭГУ типа сопло-заслонка, а на выходном каскаде –

79

четырехщелевой дросселирующий гидрораспределитель с цилиндрическим золотником.

Многокаскадные ЭГУ по способу управления координатой гидрораспределителя выходного каскада подразделяются на ЭГУ с синхронизирующими пружинами (СП) и ЭГУ с обратной связью.

ЭГУ с ОС могут быть выполнены с механической, гидравлической или электрической обратной связью. Рассмотрим наиболее распространенные схемы двухкаскадных ЭГУ. На рисунке 2.19 приведен двухкаскадный ЭГУ с гидрораспределителем типа сопло-заслонка на первом каскаде и золотниковым гидрораспределителем с синхро-

U y

низирующими пружинами

на

 

втором

каскаде.

При

 

нейтральном

положении

 

 

 

 

заслонки

U y ЭМП равно нулю,

 

 

 

 

по обоим торцам золотника 1

2

 

 

 

устанавливается

одинаковое

 

 

 

давление.

 

Под

действием

 

 

 

 

 

X

 

 

 

пружин

 

2

золотник

занимает

pÑË

 

 

 

нейтральное

положение.

При

 

 

 

подаче

управляющего

сигнала

pH

 

 

1

p1

p2

 

 

 

 

 

 

 

 

заслонка отклоняется, например,

 

 

 

 

 

 

влево. При этом растет давление

 

Рисунок 2.19

 

под левым торцем золотника, а

 

 

 

 

под правым уменьшается, он

перемещается вправо, преодолевая сопротивление правой пружины. Для

получения динамических характеристик двухкаскадного ЭГУ к полученному

выше математическому описанию процессов ЭГУ сопло-заслонка (2.21), (2.31)

добавим математическое описание процессов на втором каскаде.

 

 

 

80

Уравнение расходов в диагонали моста сопло-заслонка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

dp Д

 

 

 

 

 

QД kQh KQp p

Д QХ QДЗ SЗ dt C ДЗ

 

 

,

(2.33)

 

 

 

dt

 

где

Q

Х

S

dx

- расход

жидкости, обусловленный

перемещением

 

 

 

З dt

 

 

 

 

 

 

золотника;

Q

C

 

dp Д

- расход на компенсацию деформации объема жидкости в

ДЗ dt

Д

 

 

 

 

 

 

камере за торцом золотника;

CДЗ - коэффициент жесткости жидкости.

 

 

 

 

 

 

 

 

Перемещение

золотника

 

 

в

 

 

зависимости

от

перепадов

давления

pД запишется:

х Кxp pД,

 

где

Кxp SЗ CПЗ

- коэффициент

усиления

золотника по давлению (СПЗ -

коэффициент жесткости пружины золотника).

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dx

Кxp

Д

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.34)

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив (2.34) в уравнение (2.33), получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

К

Qh

h

 

К

Qp

p

Д

 

 

 

 

SЗ2

 

 

 

dp Д

 

C

ДЗ

dp Д

 

(2.35)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

ПЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Обозначив

K рh

 

рД

 

 

 

 

 

 

KQh

 

 

 

 

на основании (2.35),

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

h 0

K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

передаточную функцию, связывающую величину h c рД:

 

 

 

 

 

 

W рh

 

 

рД р

 

K ph

 

 

,

 

 

 

 

 

(2.36)

 

SЗ2

 

 

 

h p

 

T2 p 1

 

 

 

 

 

 

где T

 

CГДЗ

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КQp

КQp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

81

Уравнение сил на втором каскаде:

 

 

 

 

 

 

 

p

 

S

 

m

 

d 2 x

 

dx

(C

 

С

 

)x

Д

З

З

dt

2

З dt

ПЗ

ГДЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Передаточная функция, связывающая pД с x, примет вид:

W

М ( p)

x( p)

 

 

 

 

 

К2

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

p Д ( p) Т

2

р2 2 Т

З

р 1

где

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

S3

 

 

 

 

 

mЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К

2

CПЗ СГДЗ

; TЗ

 

 

 

;

CПЗ СГДЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

mЗ CПЗЗ СГДЗ

.

 

 

 

 

 

 

(2.37)

(2.38)

Полная структурная схема двухкаскадного усилителя с синхронизирующими пружинами представлена на рисунке 2.20.

КПЭ'

 

 

 

РД

 

KЖ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iy

 

 

 

 

 

 

 

pД

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U y

 

 

 

 

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

х

 

 

 

 

 

 

Q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КQ

 

К1

 

 

Кph

 

 

 

К2

 

KQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TЭ p 1

 

T 2 p2

2T p 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T2 p 1

 

 

T2 p2

2T p 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

1 1

 

 

 

 

3

3 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2.20

Рисунок 2.21
82
На рисунке 2.21 приведена схема двухкаскадного ЭГУ с механической обратной связью – ЭГУ (МОС). Он работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на обмотку ЭМП заслонка отклоняется от нейтрального положения. Под действием перепада давления золотник на втором каскаде
U y
PH

PСЛ

P

P2

 

1

 

п

перемещается в противоположном направлении. Поскольку заслонка и золотник связаны механически, движение золотника будет продолжаться до тех пор, пока момент обратной связи на валу ЭМП не уравновесится управляющим моментом. При этом заслонка возвращается в свое нейтральное положение. МОС обеспечивает независимость точности отработки координаты Х, поскольку в силу принципа работы ЭГУ (МОС) координата Х сравнивается со значением управляющего момента на валу ЭМП.

В двухкаскадном ЭГУ с гидравлической обратной связью (ГОС) применены золотниковые гидрораспределители на первом и втором каскадах (рисунок 2.22).

83

Рисунок 2.22

При подаче управляющего сигнала на ЭМП золотник 3 смещается с нейтрального положения. Золотник второго (нижнего) каскада под действием перепада давлений перемещается в противоположную золотнику 3 сторону и через рычаг 5 двигает гильзу 4 золотника 3 в том же направлении, в каком был смещен золотник 3. Гильза 4 двигается до тех пор, пока не перекроет окна распределителя первого каскада. Золотник второго каскада останавливается на определенном расстоянии от своего нейтрального положения. Масштабное соотношение между h и х определяется выбором размеров l и p кинематического механизма ОС.

Схема на рисунке 2.23 соответствует одной из возможных реализаций двухкаскадного ЭГУ с электрической обратной связью (ЭОС).

84

Рисунок 2.23

На входе операционного усилителя У суммируются сигнал задания Uу и

сигнал обратной связи Uос . Суммарный усиленный сигнал поступает на вход усилителя мощности УМ , питающего управляющую обмотку ЭМП. При подаче

сигнала Uу заслонка смещается из нейтрального положения. Под действием возникшего перепада давлений начинается перемещение золотника второго каскада и жестко связанного с ним якоря индукционного датчика ИД . Сигнал с ИД, пропорциональный смещению, поступает на фазочувствительный выпрямитель ФЧВ и далее через фильтр Ф на операционный усилитель У как

сигнал обратной связи. При равенстве сигналов UУ и UОС заслонка возвра-

щается в нейтральное положение. Золотник второго каскада переместится из своего нейтрального положения на определенное расстояние. За счет большого коэффициента усиления электрической части системы ЭГУ (ЭОС) обеспечивает высокую точность отработки по координате Х.