Электрогидравлические и электропневматические элементы систем управления получают все большее распространение в различных областях техники. Это различные работотехнические и автоматизированные комплексы машиностроения, космической, авиационной и т.д. отраслей промышленности. Как всякая система автоматизированного управления электрогидравл. и электропневматич. САУ представляет собой замкнутый контур, соединяющий прямой и обратной связью сравнивающее устройство 1 и исполнительное устройство 3.

Кроме того, контур управления содержит управляющее устройство 2 и устройство обратной связи 4.

Основные понятия газо- и гидродинамики.

Носителем информации в гидро и пневмоэлементах являются жидкость и газ. Рассмотрим важнейшее свойство жидкости:

1. Практическая несжимаемость (плотность есть величина постоянная при заданной температуре).

2. Вязкость жидкости, которая характеризуется кинематическим (?[м?/c]) и динамическим (?=ρν, [Па•c]) коэффициентом вязкости.

Вязкость проявляется в способности жидкости оказывать сопротивление относительному смещению ее слоев. На преодоление вязкости нужно затрачивать определенную энергию.

3. Режимы течения жидкости (рис. 3.1).

а) ламинарный. Жидкость движется параллельными слоями, не смешиваясь. Характерен параболический закон распределения скоростей по сечению.

б) Турбулентный. Частицы жидкости перемешиваются между собой и имеют место завихрения в потоке.

Наиболее распространенным количественным критерием режимов течения является число Рейнольдса(Re). Считается, что для Re=2300 жидкость движется ламинарно. Для Re= 2500 – турбулентный режим движения. Для 2300=Re=12500 – режим движения определяется экспериментально. (для круглых труб).

Свойства газа:

а.) В устройствах автоматики используется реальный газ, который отличается от идеального наличием сил трения при смещении отдельных слоев газа относительно друг друга, т. е. наличием вязкости.

б.) Законы движения газа аналогичны законам движения жидкости, однако, необходимо учитывать сжимаемость газа, т.е. газ рассматривается как сжимаемая вязкая жидкость.

Электрические и пневматические гидравлические цепи.

При анализе пневматических и гидравлических цепей была обнаружена возможность применения методов анализа линейных электрических цепей на пневмогидравлич. цепи. Аналогами линейных электрических сопротивлений в этих пневмо и гидро цепях являются ламинарные сопротивления, работающие при малых перепадах давления по сравнению с самими давлениями в этих цепях.

1. Гидроэлектро сопротивления являются аналогами, т.к. зависят от длины канала или привода.

2. Емкость электрического конденсатора можно регулировать, изменяя как площади пластин и расстояние между ними, так и изменяя диэлектрическую проницаемость конденсатора. А в пневмоцепях изменяется емкость пневмогидравлической камеры лишь за счет площади сечения.

3. Индуктивность пропорциональна длине линий (для электрических линий она меньше зависит от их сечения). Гидравлическая индуктивность характеризует инерционность массы жидкости, так же как и электрическая характеризует электромагнитную инерционность заряда. Поэтому гидравлический удар при резком перекрытии трубопровода эквивалентен явлениям перенапряжения и искрения на контактах в момент разрыва электрической цепи.

Сопротивление. Их назначение и разновидности.(РИС 3.2.)

По функциональному назначению пневмосопротивления разделяют на постоянные, переменные, управляемые

Рассмотрим постоянные дроссели. Пневмо- и гидро- сопротивления предназначены для создания сопротивления течению рабочей среды (дросселирование потока рабочей среды). Постоянные дроссели имеют такое же назначение, как сопротивления в электрических цепях и в процессе работы не изменяют своего значения.

По характеру течения газа пневмосопротивления могут быть:

1) турбулентными, представляющие собой канал цилиндрической формы с малым отношением длины к диаметру.

2) ламинарными, выполняются в виде капилляров с юольшим лтношением длины к диаметру.

3) смешанного типа, к ним относятся дроссели, работающие в любых условиях, кроме ламинарного и турбулентного.

РИС 3.3 Постоянные турбулентные сопротивления представляют собой различные конструкции – жиклеры, имеющие цилиндрические отверстия диаметром d и длиной l. РИС 3.3.(а-д)

РИС 3.3 (е-ж) – изображены постоянные ламинарные сопротивления.

РИС 3.3. (е) – длинные капилляры с длинными стенками

РИС 3.3 (ж) –щель, образованная двумя цилиндрическими поверхностями.

РИС 3.3 (з) – сотовые конструкции, которые выполняются в виде последовательно или параллельно соединенных капилляров.

Переменные сопротивления – это такие сопротивления, величина которых меняется в определенных пределах. Также бывают турбулентного, ламинарного, смешанного типа. На рис3.4 (а) изображено щелевое ламинарное сопротивление, выполненное в виде втулки и неподвижного цилиндра. На рис3.4.(б) – типа конус-конус, который следует выполнять с большой точностью, чтобы обеспечить стабильность статической характеристики пневмосопротивлений.

На рис3.5 изображены конструкции переменных дросселей. Рис3.5 (а) – переменное турбулентное сопротивление типа цилиндр-конус. Величина сопротивления изменяется при изменении h, которая определяет положение конуса цилиндра.

Рис3.5 (б) – переменное ламинарное сопротивление типа конус-конус. Рис3.5 (в) – щелевое ламинарное пневмосопротивление, представляющее собой кольцевой зазор, образованный цилиндрической втулкой и подвижным цилиндром. Величина сопротивления изменяется за счет изменения длины кольцевого канала. Рис3.5 (г) Переменное ламинарное сопротивление у которого меняется не сечение проходного канала, а его длина. Оно состоит из цилиндрической гильзы 1, поршня 2 с винтовой канавкой 3. Величину сопротивления характеризует рабочая длина канавки, которая изм-ся за счет перемещения поршня вдоль гильзы.

На РИС 3.6 изображены, относящиеся к переменным пневмосопротивлениям, щелевые дроссели с поступательным перемещением дросселирующих кромок.

РИС 3.6 (а) – золотниковый дроссель. Дросселирование осуществляется в щели, образуемой кромками отверстий во втулке 2 и кромками плунжера при смещении его от нейтрального положения.

РИС 3.6 (б) – шариковый дроссель. Дросселирование осуществляется между шариком 1 и гнездом 2. Степень поджатия шарика к стенкам гнезда регулируется плунжером 3.