Гідравлічний підсилювач

Гідравлічним підсилювачем - називають пристрій, який дозволяє при невеликій потужності на вхожі керувати на виході розподілом потужного потоку робочої рідини, що надходить від зовнішнього джерела енергії.Отже, гідропідсилювач - це гідравлічний пристрій, у якому рух керуючого елемента перетворюється у рух керованого елемента великої потужності, узгоджений з рухом керуючого елемента за швидкістю, напрямом і переміщенням.

Гідропідсилювач

Загальні відомості

У сучасному машинобудуванні найбільшо поширення набули електричні, пневматичні та гідравлічні системи автоматичного керування (САК). Вони застосовуюмться у різних галузях техніки і особливо у системах керування сучасними транспортними машинами, включаючи автомашини, морські судна, літальні апарати, у верстатобудуванні, робототехніці, гнучких виробничих системах. Особливо широко автоматичні гідравлічні системи застосовуються у машинобудуванні для копіювання перміщень (копіювальні слідкуючі системи).

Залежно від методу керування вихідним елементом гідропідсилювачі можуть бути розділені на три групи:

• Гідропідсилювачі без зворотного звязку.
• Гідропідсилювачі із зворотнім звязком.
• Гідропідсилювачі з комбінованою системою керування.

Підсилювачі, побудовані за першим методом керування та із зворотнім звязком, що здійснюється за положенням золотника виконавчих механізмів, прості у коструктивному відношені, надійні в експлуатації. Однак вони не змінюють основні статистичні та динамічні характеристики виконавчих механізмів і є підсилювачами потужності сигналу похибки.

Гідропідсилювачі, в яких обробка вхідного сигналу відбувається примусово при порівнянні з виходом (з метою припинення дії сигналу), називається гідропідсилювачами із зворотнім звязком. Вони зайшля широке застосування у слідкуючих системах. Гідропідсилювач слікуючої системи - це силовий гідропривід, у якому виконавчий механізм (вихід) відтворює (відсліджує) закон руху керуючого органа (входу), для чого у системі передбачено безперервний звязок між вихідним і вхідниім елементами, який називається зворотнім звязком.

Рис. 1. Одна із конструктивних схем гідропісилювача

Рис. 2. Конструктивна схема золотникового розприділювача

Золотникові гідропідсилювачі

Робочим елементом гідропідсилювачів цього типу є циліндричний золотник з кільцевими проточками і поясками (золотниковий розподільник), який переміщується в осьовому напрямі у втулці, що має вікна для підводу і відводу рідини.

Основна перевага золотникових розподільників полягає у тому, що вони максимально врівноважені від статистичних сил тиску рідини і при відповфдному конструктивному виконанні мають відносно малі сили тертя, менш чутливі до забруднення рідини, прості у виготовлені.

Золотниковий розподільник - гідравлічний розподільник, в якому запорно-регулюючим елементом служить золотник. В якості золотника частіше всього використовують циліндр перемінного діаметра (рис. 2). Однак відомі і інші конструкції золотників.

ПРИНЦИП ДІЇ

В найпростішому випадку золотник може займати 3 позиції. В нейтральному положені, показаному на рис. 2, канали розприділювача закриті и рідина не поступає від насоса ні в одну із порожнонину гідроциліндра — шток залишається в стані спокою. При зміщенні золотника вліво рабоча рідина по каналам в корпусі розприділювача та по трубопроводам поступає в ліву порожнину гідроциліндра, і шток висувається. Якщо ж золотник Змістити вправо від нейтрального положення, то рабоча рідина буде поступати вже в праву порожнину гідроциліндра, а із лівої порожнини піде на злив в гідробак. В цьому положені золотника шток висувається.

Варто відзначити, що при подачі рідини в праву порожнину гідроциліндра (в поршневу порожнину), шток рухається з меньшою швидкістю, ніж при подачі в леву порожнину (штокову порожнину). Це пояснюється тим, що частина обєму штокової попорожнини займає шток, і ця порожниеа заповнюється скоріше.

Гідропідсилювачі типу сопло-заслінка

Рис. 3. Гідропідсилювач типу сопло заслінка: 1 - нерегулюючий дросель; 2 - міждросельна камера; 3 - сопло; 4 - заслінка; 5 - виконавчий елемент; 6 - задаючий пристрій

У гідравлічних слідкуючих схемах широко застосовується гідропідсилювачі типу сопло заслінка рис.3. Робоча рідина подається на гідропідсилювач із сторони нерегулюючого дроселя. Із міждросельної камери одна частина робочої рідини Q2 витікає через щілину, утворену торцем сопла та заслінкою, а друга Q1 поступає до використованого елементу. При зміні положення заслінки змінюється тиск в міждросельній камері і розхід через сопло. Одночасно змінюється зусилля на використовуваний елемент, разхід Q1 та швидкість υ руху вихідного звена. Нерегулючий дросель може бути виконаний в виді пакета тонких шайб з круглими отворами.

Сопло гідропідсилювача виконується в виді циліндричної насадки чи в виді капілярного каналу. Збільшення діаметра сопла приводить до збільшення розходу та швидкодії системи. Заслінка має плоску форму і переміщується від впливу на неї сигналу управління.

Гідропідсилювач типу сопло-заслінка відрізняється простотою конструкциї, надійністю в работі та швидкодією. До нього можна підводити рідину з великим тиском. В пристрої сопло-заслінка відсутні сехе тертя, що забезпечує його високу чутливість.

Простота конструкції і відсутність поверхонь тертя у гідропідсилювачах типу соплп-заслінка обумовили їхнє широке застосквання у системах автоматичного управління. При застосуванні цих гідропідсилювачів усувається сухе тертя і небезпека защемлення керуючих елементів. Вони відрізняються малими габаритами і вагою, для них характерна простота виготовлення і довговічність, що досягається завдяки безконтактній взаємодії.

Недостатком є непродуктивний розхід рідини через сопло, низький ККД та невисокий коефіцієнт підсилення по потужності, саме тому цей гідропідсилювач застосовується для гідроприводів незначної потужності.

Гідропісилювачі с клапановими розподілювачами

Помимо золотникових розприділювачів в конструкціях гідропідсилювачів інколи застосовують клапанні розприділювачі.Схема такого гідропідсилювача показана на рис. 4.

В такому гідропідсилювачі при переміщенні ручки управління вліво відкривається верхній клапан, і рідина від насоса по каналам всередині гідропідсилювача подаєтся в ліву порожнину циліндра. При цьому в цій порожнині створюється надлишковий тиск, під дією якого поршень почнає переміщуватися вліво, тобто в ту ж сторону, в яку була переміщена ручка управління. Оскільки поршень жостко звязаний з корпусом розприділювача, то переміщеня поршня викликає таке ж по велечині і направленню переміщення корпусу розприділювача. В свою чергу зміщення корпусу закриває верхній клапан, і подача рідини в ліву порожнину циліндра зупиняється, і відповіднл зупиняється рух поршня. Таким чином, вихідне звено (шток поршня) рухається синхронно з вхідним звеном (ручкою управління).