экзамен / 42,43,44

42 Назначение, принцип действия, конструкция струйного гидроусилителя

В усилителе пропорционального действия струя, вытекающая из канала питания а, делится при отсутствии управляющих сигналов, подаваемых по каналам b₁ и b₂, поровну между выходными каналами с₁, и с₂ (рис.3.15)

При подаче же в один из каналов b₁ или b₂ управляющего сигнала питающая струя отклонится в сторону, противоположную этому каналу, в результате мощность на выходе со стороны отклоненной струи превысит мощность на противоположном выходе.

Характеристики такого усилителя зависят от геометрических форм и от физических процессов перемешивания и обмена количества движения взаимодействующих струй (потоков).

Отклонение струи осуществляют разными способами и в частности с помощью управляющего потока (струи), подаваемого через управляющие каналы b₁ и b₂ перпендикулярно оси сопла а или путем поворота этого сопла. Для уменьшения чувствительности устройства к изменениям сопротивления нагрузки в боковых стенках камеры выполняют каналы d₁ и d₂, соединенные с атмосферой. Когда нагрузочные каналы c₁ и с₂ полно­стью перекрыты, поток через эти отверстия может вытекать в атмосферу.

Обозначим через М₁ количество движения струи жидкости сечением w и плотностью р, вытекающей из сопла а со скоростью u1. Пусть управляющая струя с количеством движения М₂ направлена под прямым углом к питающей струе с количеством движения М₁, значительно превышающем М₂. Согласно теореме о сохранении количества движения питающая струя под действием на нее управляющей струи отклонится на угол:

(57)

Если соосно с питающим каналом поставить приемный, то при нулевом управляющем сигнале питающая струя попадет в этот канал. При возрастании управляющей струи питающая струя будет отклоняться, и по мере повышения управляющего давления вся меньшая часть питающего потока будет попадать в приемный канал.

Опыт и расчет показывают, что незначительное отклонение управляющей струи (потока) вызывает значительные изменения в разности расходов через выходные (приемные) каналы усилителя.

Следует отметить, что геометрия камеры пропорционального усилителя, в которой взаимодействуют управляющие и питающий потоки, должна быть выполнена таким образом, чтобы поток питания не подвергался воздействию ее стенок.

Коэффициент усиления струйного пропорционального усилителя, работающего по принципу отклонения струи, определяется как отношение изменения выходной величины к соответствующему изменению входной величины. Путем последовательного соединения струйных элементов коэффициент усиления можно повысить до требуемого значения. В системах управления часто применяется цепочка из шести и более последовательно соединенных усилителей этого типа. В.одном каскаде усилителей со взаимодействием потоков достигаются коэффициенты усиления по мощности порядка 10 и коэффициенты усиления по давлению от 5 до 7.

Исследования показали, что при соосном расположении камер и соответствующем конструктивном выполнении питающего и приёмного сопел потери передаваемой энергии составляют относительно небольшую величину. Потери давления зависят от расстояния между срезами сопел. С увеличением расстояния между соплами нелинейность расхода в функции нагрузки повышается, причем характер изменения аналогичен нелинейности, имеющей место при проливке при переменном перепаде давления дросселей постоянного сечения.

Устройства пропорционального действия широко применяют в гидропневмоавтоматике, а также в качестве распределительных устройств в гидравлических усилителях следящего типа и прочих.

43 Назначение, принцип действия, конструкция электрогидравлического пульсатора

Устройство относится к области машиностроения, в частности к системам автоматического управления гидравлическими механизмами, и может быть использовано в элементах гидравлических цепей (рис.3.11). Целью устройства является увеличение коэффициента усиления по мощности и упрощение конструкции. Устройство работает следующим образом. При отсутствии входных напряжений U₁ и U₂ золотник 2 находится в нейтральном сложении, в гидравлической нагрузке U отсутствуют импульсы давления жидкости. При этом низконапорные гидравлические контуры настраиваются таким образом, что давления в низконапорных торцовых полостях 4 и 5 гидрораспределителя одинаковы.

Это достигается за счет того, что при отсутствии напряжения U₁ и U₂ на ключах 14 и 15 выравниваются гидравлические сопротивления регулировкой гидравлических дросселей 12 и 13. Эта регулировка исключает неравенство гидравлических сопротивлений при наличии возможных разбросов начальных гидравлических сопротивлений ключей 14 и 15 при отсутствии управляющих напряжений.

Напряжения U₁ и U₂ подаются на электроды 16-19 в инверсии: рост, например, U₁ от нуля до максимального уровня означает снижение U₂ от максимального уровня до нуля и наоборот.

В частности, при росте U₁ от нуля до максимального уровня (U₂ изменяется от максимума до нуля) происходит рост гидравлического сопротивления ключа 14 и падение гидравлического сопротивления ключа 15, то есть происходит перераспределение гидравлических сопротивлений, растет давление в торцовой полости 4 и падает давление во второй торцовой полости 5. Создаются условия для перемещения золотника 2 вправо.

Таким образом, создаются условия двойного воздействия на золотник 2 от ключей 14 и 15, когда управляемые гидравлические мощности от ключей 14 и 15 складываются и результирующая мощность прикладывается к золотнику 2. При смещении золотника 2 вправо средняя полость 9 сообщается с нагрузкой 11, в которую подается высокое давление жидкости от высоконапорного насоса 10. Это давление подводится к нагрузке 11 до тех пор, пока присутствует напряжение U₁ и отсутствует U₂.

Следующая фаза работы гидравлического пульсатора начинается с ростом напряжения U₂ от нуля до максимального значения и снижением напряжения U₁ от максимального до нуля. При этом растет гидравлическое сопротивление ключа 15 и снижается - ключа 14. В результате перераспределения давлений золотник 2 смещается влево и появляются импульсы высокого давления, которое подается в нагрузку 11.

Таким образом, при подаче напряжения U₁ и U₂ в инверсии с заданной наперед частотой повторения в нагрузке 1 формируются мощные гидравлические импульсы высокого давления. Практически вся мощность нагрузки 11 определяется мощностью высоконапорного насоса 10, частота повторения импульсов определяется частотой инверсии напряжений U₁ и U₂

44 Назначение, принцип действия, конструкция электрогидравлического усилителя мощности

ЭГВУМ предназначены для использования в системах дозирования топлива, минеральных масел, расходных компенсаторах, регуляторах расхода и давления минеральных масел и топлива (рис. 3.12).

Принцип действия усилителя основан на создании докритического безгистерезисного режима силового потока энергии путем его закрутки в замкнутом объеме проточной части. Конструктивно регулирующий эле­мент ЭГВУМ содержит вихревую камеру 1 и расположенный в ней элек­трод-диск 2, на которые подается управляющее напряжение U₁ .

Силовой поток энергии Q_п энергоносителя подается по каналам питания 3 радиально, а установочный поток под давлением Р_у тангенциально, поэтому результирующее движение энергоносителя получается закрученным с отводом выходного расхода Q_в через канал 5.

Соотношение величин Q_п и Р_у подбирается таким, что в проточной части закрутка энергоносителя приобретает характер критического режима, когда на линейном спадающем участке в пределах Р_у1 ≤ Р_у ≤ Р_У2 подача незначительного по мощности управляющего напряжения U_У резко развихряет силовой поток энергии с переводом рабочей точки А(U_У =0) в точку А’(U_У ≠0) (рис. 3.13).

Величина получающегося при этом изменения расхода и будет выходным сигналом ЭГВУМ. ЭГД взаимодействие поля униполярно заряженного энергоносителя с управляющим электрическим полем в проточной части обладает по отношению к силовому потоку энергии р_п усилительным эффектом по мощности:

(55)

где Q_HР_Н - мощность в нагрузке усилителя (индекс 1 для U_У= 0, индекс 2 для U_У ≠0);

U_YI_Y - мощность управления.

Проведенные исследования показали, что величина КN тем больше, чем меньше константа Рейнольдса С_RE энергоносителя:

(56)

где μ, ρ - динамическая вязкость и плотность

Анализ более чем 150 рабочих жидкостей показал, что чем меньше C_RE, тем круче спадает расходная характеристика регулирующего элемента и тем эффективнее работа усилителя. Статическая характеристика для ЭГВУМ соответствует следующим значениям C_RE (Н1/2) при 200С: бензин «АИ-93» -19,3; керосин «Т-1» - 52,0; масло «индустриальное-20» - 2003,4 (рис. 3.14).

4