Гідропривод слідкуючої дії

Гідропривід

Гідропривід (гідравлічний привод)— сукупність гідравлічної апаратури і гідроліній для приведення в дію робочих органів машин та механізмів за допомогою потенціальної енергії рідини, що перебуває під тиском. При цьому енергія передається за допомогою переміщення окремих об'ємів рідини.

Гідропривід

Гідропривод є свого роду «гідравлічною вставкою» між приводним двигуном і навантаженням (машиною або механізмом) та виконує ті ж функції, що і механічні передачі (редуктор, пасова передача, кривошипний механізм тощо).

Структура гідроприводу

Базовими елементами гідроприводу є гідромашини (енергоперетворювачі): насос і гідродвигун.Насос є джерелом гідравлічної енергії, а гідродвигун — її споживачем, тобто перетворює гідравлічну енергію в механічну.

Також, обов'язковою складовою частиною гідроприводу є гідролінії — жорсткі та гнучкі трубопроводи якими рідина під тиском переміщається у гідросистемі.

Для підтримання роботи гідроприводу у переважній більшості гідросистем встановлюється допоміжна апаратура: масляні фільтри, системи охолодження, гідроакумулятори, гідробаки та ін.

Для контролю за роботою гідроприводу використовують контрольно-вимірювальні прилади:манометри, витратоміри, термометри тощо.

Структура Гідроприводів

Види гідроприводів

Гідропривод із замкнутою циркуляцією робочої рідини компактний, має невелику масу і допускає велику частоту обертання ротора насоса без небезпеки виникнення кавітації, оскільки в такій системі у всмоктуючій лінії тиск завжди вищий за атмосферний. До недоліків слід віднести погані умови для охолодження робочої рідини, а також необхідність зливу робочої рідини та заповнення гідросистеми при заміні або ремонті гідроапаратури.

Переваги розімкненої схеми — хороші умови для охолодження і очищення робочої рідини. Проте такі гідроприводи громіздкі і мають велику масу, а частота обертання ротора насоса обмежується швидкостями руху робочої рідини, що допускаються (з умов безкавітаційної роботи насоса), у всмоктуючому трубопроводі.

За задачами регулювання, гідроприводи бувають:

• стабілізаційні;
• слідкувальної дії;
• програмного керування.

Гідропривід слідкувальної дії

Гідравлічні слідкуючі приводи набули широкого використання в машинобудуванні як ефективний засіб автоматизації виробничих процесів.

Слідкуючим гідроприводом називають регульований гідропривід, в якому швидкість руху вихідної ланки змінюється залежно від заданої дії, величина якої заздалегідь не відома або слідкуючим гідроприводом ще називається регульований гідропривід, в якому переміщення його вихідної ланки знаходиться в строгій відповідності з величиною керуючого впливу.

У більшості випадків використання слідкуючого гідроприводу до функцій стеження додаються також функції посилення керуючого сигналу по потужності, тому що стежить гідропривід часто називають гідропідсилювачем потужності. Слідкуючий гідропривід застосовують у тих випадках, коли безпосереднє ручне управління тієї чи іншої машини є непосильним для людини (на літаках, кораблях, важких автомобілях і тракторах, будівельно-дорожніх та інших машинах, а також в системах гідроавтоматики металорізальних верстатів, пресового устаткування і т. п.)

Слідкуючий гідропривід відноситься до автоматичних пристроїв, які у відповідності з теорією автоматичного управління називаються системами з негативним зворотним зв'язком. У таких системах відбувається безперервне порівняння вхідного сигналу керування і переміщення вихідної ланки. Утворений при цьому сигнал неузгодженості (різницю) в процесі роботи поступово зменшується. Коли ця різниця стає рівною нулю, переміщення вихідної ланки припиняється. При цьому вважається, що стежить привід виконав свою функцію: його вихідна ланка перемістилося у відповідності зі значенням керуючого сигналу. Розглянемо, як цей принцип управління реалізується в деяких слідкуючих гидроприводах.

Слідкуючий гідропривід

У слідкуючих гідроприводах, особливо в системах авто­матичного регулювання і управління, застосовують слідкуючі пристрої, за допомогою яких виконуючий орган (вихід) відтворює переміщення заданого або чутливого елементу системи (входу). Як правило, потужність на виході має бути більше потужності на вході, тому в слідкуючу систему включають підсилювальну ланку. У підсилювальній ланці слідкуючого гідроприводу завдяки сторонньому джерелу енергії вхідний сигнал зазнає багатократне посилення, а між входом і виходом забезпечується з певною точністю слідкуючий рух, при якому вихід слідкує за переміщенням входу. У системах слідкуючих гідроприводів із замкнутим контуром вихід пов’язаний з входом і тому вихідна ланка надає на вхід зворотній зв’язок.

Зворотнім зв’язком виходу з входом називають елемент си­стеми, що сполучає яку-небудь її ланку з однією з попередніх ланок і що замикає тим самим всю систему, або частину її. В результаті вихід (гідродвигун) за допомогою зворотнього зв’язку повідомляє входу (плунжеру золотника) руху повторному тому, яке він отримав від задаючого пристрою (ручки управління або кнопки).

Рис. 2 Проста золотникова слідкуюча система гідроприводу

Завдяки зворотньому зв’язку слідкуюча система забезпечує з певною точністю відповідність входу і виходу. Слідкуючі системи гідроприводу повинні володіти певною точністю, чутливістю, прудкістю дії і стійкостю. Точність системи визначається помилкою (похибкою), з якою виконавський орган (вихід) відтворює переміщення чутливого елементу. Чутливість системи визначається здатністю виконавчого органу реа­гувати на переміщення чутливого елементу, прудкість дії характеризується часом, протягом якого вихідна ланка реагує на переміщення чутливого елементу.

Під стійкістю системи розуміють її здатність повертатися в первинний стан після припинення дії джерела збудження. Якщо після припинення дії збуджуючих сил система не повертається до колишнього стану, вона називається нестійкою. Система, де вихідний параметр не реагує на сигнал входу, стає не­ управляючою.

У слідкуючому гідроприводі найчастіше застосовують золотникові слідкуючі системи, системи із струменевою трубкою і системи з соплом-заслінкою.

Найпростіша золотникова слідкуюча система гідроприводу (рис.2) має рукоятку 1, важіль 2, плунжер золотника 3, гідроциліндр 4 і поршень 5. До золотника 3 підключені лінія високого тиску р і лінія зливу 0. Золотник 3 сполучений двома трубопроводами 6 і 7 з гідроциліндром 4. При повороті рукоятки 1 вправо важіль 2, обернувшись відносно точка б за годинниковою стрілкою, змістить плунжер 3 вправо і рідина почне поступати по трубопроводу 6 в праву порожнину гідроциліндра, а з лівої порожнини витікати по трубопроводу 7 в зливну лінію. Поршень 5 під тиском рідини піде вліво, оберне важіль 2 відносно точки а, плунжер 3 зміститься вліво, перекриє трубопроводи 6 і 7 і поршень 5 зупиниться. Тут поршень 5 «слідкує» за рухом плунжера 3, а зворотній зв’язок між ними здійснюється за допомогою важеля 2. Від величини щілини між плунжером 3 і гільзою 8 залежить швидкість руху поршня 5, причому завдяки зворотньому зв’язку поршень весь час прагне зменшити погодженість між рухом плунжера і поршня. У цьому і заключається одна з найважливіших особливостей слідкуючої системи із зворотнім зв’язком.

Рис. 3 Слідкуючий пристрій

Слідкуючий пристрій із струменевою трубкою (рис. 3, а) має трубку 1, два приймаючих сопла 2, нерухомий поршень 3 і гідроциліндр 4. Струменева трубка 1 може обертатися навколо осі 0. Отвори приймальних сопел розташовані в порожнині обертання трубки. При зсуві трубки від осі симетрії вправо енергія рідини, витікаючи з насадки струменевої трубки, розподіляється між двома соплами неоднаково, в правій порожнині гідроциліндра тиск виявиться більше, ніж в лівій і гідроциліндр зміщується вправо. Отже, чутливим елементом тут є струменева трубка 1, за якою «слідкує» гідроциліндр 4. Згідно схемі слідкуючого пристрою із струменевою трубкою 1 (рис. 3, б) за її рухом «слідкує» поршень 2.

Слідкуючий гідропривід із струменевою трубкою в порівнянні із слідкуючою золотниковою системою має ряд переваг, які полягають в наступному: струмінь витікаючий з трубки, направлений перпендикулярно до її переміщення, тому практично не впливає на сили, управляючі положенням трубки; струменева трубка має малу масу, що підвищує її чутливість; прохідний отвір в трубці порівняно великий, тому не засмічується і надійно працює. Досліди показують, що тиск на вході в струменеву трубку має бути не більше 0,8 МПа, оскільки при великих тисках збільшується вібрація в трубці. Трубка має на кінці насадок з кутом конусності 6°18’, діаметр вихідного отвору 1,2...1,8 мм, діаметр сопла 2...2,5 мм, швидкість виділення у вихідному перетині струменевої трубки близько 40 м/с. Вихідний отвір насадка щоб уникнути попадання в нього повітря, слід поміщати в камеру 5, заповнену рідиною.

Слідкуючий гідропривід із слідкуючим пристроєм з соплом-заслінкою застосовують при необхідності долати більше зусилля. Він володіє високою чутливістю, стабільністю характеристик при зміні температури рідини, може працювати при високих тисках. Проте значні витоки рідини через сопло зменшують ККД системи, крім того, для переміщення заслінки потрібні порівняно біль­ші зусилля, оскільки рідина, витікаючи з сопла, вказує на заслінку динамічну дію.