Содержание

ВВЕДЕНИЕ	4
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ	7
1.1 ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЭГУ	7
1.2 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ САР	10
2. КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРОПРИВОДОВ	17
3. ВЫБОР ПРИНЦИПА ПОСТРОЕНИЯ САУ	25
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ	27
ПРИЛОЖЕНИЕ А	28

11. Введение

Многие промышленные системы автоматического управления имеют в своей структуре элементы, принцип действия и устройство которых основаны на использовании основных законов гидравлики. Эти элементы входят и схемы различных автомати­ческих управляющих устройств, регуляторов, следящих систем, систем дистанционного управления, автоматической защи­ты и так далее.

Из функциональных элементов гидравлического типа наибольшее распространение получили гидравлические усилители, исполнительные механизмы, обратные связи. Различные гидравлические элементы, объединенные в единое целое, образуют гидравлическую систему. В общем виде такая система состоит, рисунок 1, из источника энергии 1, линии передачи 2 и потребителя энергии 3.

Рабочим агентом, переносящим энергию в гидравлической системе от источника к потребителю, являются различные жидкости и их смеси, получившие название рабочих жидкостей. Физико-химические свойства этих жидкостей оказывают значительное влияние на качествен­ные показатели работы отдельных гидравлических эле­ментов и всей гидросистемы в целом. Эти свойства при­ходится учитывать, рассмат­ривая те или иные гидравли­ческие элементы. Источником энергии в гидросистемы служит насос, преобразующий механи­ческую энергию электрического или иного двигателя в кине­тическую и потенциальную энергию рабочей жидкости. Линии передачи представляют собой трубопроводы, по которым транс­портируется рабочая жидкость. Потребителем энергии служит

гидравлический двигатель (исполнительный механизм), преобразующий энергию потока рабочей жидкости вновь в механическую энергию.

Гидравлические элементы обладают рядом преимуществ, способствующих широкому применению этих элементов. Основными преимуществами являются следующие:

1. Возможность получения на выходе элементов больших мощностей (или сил и скоростей) при малых габаритах и весе элементов.

2. Возможность изменения скорости перемещения подвижных частей элементов по ходу их работы.

3. Возможность быстрого изменения направления движения (реверс) вне зависимости от числа таких переключений и характера движения (возвратно-поступательного или вращательного).

4. Малая инерционность гидравлических элементов по сравнению с другими элементами, аналогичными по назначению и мощности.

5. Большой срок службы, обусловленный в значительной мере наличием самосмазываемости элементов рабочей жидкостью и простым устройствами, предохраняющими систему и ее элементы от перегрузок.

6. Простота конструкции и удобства в эксплуатации.

Из сравнительного сопоставления гидравлических элементов с механическими, электрическими, пневматическими и другими элементами можно выявить и некоторые отрицательные стороны работы гидравлических устройств, такие, как:

1) непостоянство расходов жидкости при изменении ее температуры и вязкости;

2) наличие потерь энергии на трение жидкости о внутреннюю поверхность трубопроводов и на преодоление местных сопротивлений;

3) возможность образования внутренних и наружных утечек жидкости;

4) возможность образования воздушных подушек (воздушных объемов) вследствие проникновения воздуха в жидкость.

Применением специальных мер можно устранить или суще­ственно ослабить влияние перечисленных недостатков.

ЭГУ типа "сопло – магнитожидкостная заслонка" можно применять в системах автоматиче­ского управления различ­ного назначения, в самых разнообраз­ных отраслях промышлен­ности, на железнодорожном и водном транспорте в авиации, связи и строитель­стве.

В связи с существованием тенденции автоматизации автомобильного транспорта возник вопрос о модернизации системы управления топливоподачей дизельного двигателя. Была поставлена задача, оснастить электронным регулятором топливоподачи дизельный двигатель автомобиля КамАЗ. В решении поставленной задачи был выбран электрогидравлический регулятор, воздействующий на рейки ТНВД. Электронный регулятор имеет электрогидравлический исполнительный привод, который включает в себя двухкаскадный усилитель типа сопло-заслонка.

Целью работы дипломного проекта является разработка системы автоматического управления электрогидроусилителя типа "сопло – магнитожидкостная заслонка", который отличается простотой конструкции, надежностью в работе и быстродействием. К нему можно подводить жидкость с большим давлением питания. В устройстве сопло-заслонка отсутствуют трущиеся пары, что обеспечивает его высокую чувствительность.

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

1.1 Описание конструкции электрогидроусилителя

Электрогидравлический усилитель типа “сопло-заслонка”, относится к двухкаскадным гидравлическим усилителям. Гидравлический усилитель такого типа является наиболее подходящим для включения в его первый каскад гидравлического усиления гидрораспределителя “сопло-магнитожидкостная заслонка” и представляет собой миниатюрный дроссельный гидропривод с параллельно включенным двигателем, выполненным в виде золотника 1. Гидравлическую схему такого усилителя можно представить в виде гидравлического моста представленного на рисунке 1, в котором R₁ и R₂ – постоянные гид­равлические сопротивления, а R₃ и R₄ – регулируемые гидравли­ческие сопротивления.

Нагрузкой моста является золотник 1, а давлением нагрузки можно считать перепад давлений на торцах этого золотника. Этот перепад р = р₄ – p₃ возникает на торцах золотника при смещении заслонки 2 от нейтрального положения. Например, при повороте заслонки против часовой стрелки сопротивление сопла R₄ и дав­ление р₄ увеличиваются, а сопротивление сопла R₃ и давление р₃ уменьшаются. Образовавшийся перепад давлений p = р₄ – p₃ заставит золотник переместиться справа налево. Перемещение золотника синхронизируется при помощи пружин 3 с перемещением заслонки. Чем больше отклонение заслонки, тем больше перемещение золотника. При смещении конца за­слонки на величину h=h₀ сопло R₄ полностью закрывается, а золотник, переместившись на x=x₀, полностью открывает свои дросселирующие щели. Направление движения золотника изменяют реверсированием движения заслонки.

Гидравлический элемент “сопло-заслонка” представленный на рисунке 2 следует рассматривать как регулируемое дроссельное устройство, проходное отверстие которого изменяется в результате смещения заслонки.

Рисунок 2 – Схема гидравлического моста

dc – внутренний диаметр сопла; z – расстояние заслонки до торца сопла; Q₃ – расход сопла; R₃ – реакция струи на заслонку; h₀ – максимальный ход заслонки; p₃ – давление перед соплом

Рисунок 3 – Схема элемента “сопло-заслонка”

Корпус, выполненный из оргстекла, состоит из двух частей, соединенных между собой при помощи клея “Момент”, каждая из которых является одним из двух каскадов гидравлического усиления. Верхняя часть состоит из корпуса с высверленными в нем отверстиями под сопла и расходную камеру, двух сопел 6 и заслонки 7 выполненной в виде тонкостенной оболочки из эластичной маслостойкой резины, заполненной магнитной жидкостью. Нижняя часть корпуса включает золотник 1 с центрирующими пружинами, которые при отсутствии управляющего сигнала удерживают золотник в нейтральном положении. В отверстие в корпусе устанавливают постоянные дроссели 5 для снижения давления в элементе “сопло-МЖ-заслонка”. Для регулировки центрального положения золотника используется регулировочный винт 4. Для контроля давления в междроссельных камерах усилителя предназначены заглушки для присоединения манометров.

Рисунок 4 – Конструкция электрогидравлического усилителя типа “сопло-МЖ-заслонка” с пружинной синхронной связью

Для управления МЖ-заслонкой на корпусе закреплены катушки индуктивности, которые подключаются к системе управления.

Для соединения каналов усилителя с трубопроводом экспериментального гидростенда применяются втулки, выполненные из латуни или

пластмассы. Во избежание протечек рабочей жидкости из гидроусилителя через крышки применяются резиновые прокладки.

Рисунок 5 – Конструкция экспериментального гидростенда

Поток рабочей жидкости (масло) подается в ЭГУМ через два канала.

В один канал под давлением р_в в усилитель подается управляющий поток рабочей жидкости к элементу “сопло-МЖ-заслонка” через постоянные дроссели 5.

При подаче с микропроцессора на одну из катушек индуктивности управляющего напряжения возникает электромагнитное поле, которое воздействует на МЖ-заслонку. При перемещении заслонки возникает перепад давлений на торцах золотника, что приводит к его перемеще

нию. Золотник, перемещаясь, открывает канал снизу, из которого поступает давление нагрузки р_н и направляет его в один из двух выходных каналов. Расход жидкости в усилителе постоянный, жидкость выходит из ЭГУМ через сливные каналы.

Давление в системе измеряется датчиком давления, установленном на выходном каскаде. Датчик осуществляет обратную связь.

З – задатчик; СУ – система управления; У – усилитель; ИМ – исполнительный механизм (катушки); ЭГУ – электогидроусилитель типа «сопло – магнитожидкостная заслонка»; ДД – датчик давления.

Рисунок 6 – Функциональная схема системы управления ЭГУ