Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Если моментная характеристика изображается кривыми, то коэффициенты К„з и К„должны быть определены по абсолютным значениям производных, вычисленных для точки, соответствующей равновесному положению якоря при зу зу р зр р р. ~н ~м. о ~з ~з.з При этом в дальнейшем следует ограничиваться рассмотрением малых отклонений з, зр, и М„от значений, определяющих равновесие якоря. Из уравнений (14.1) — (14.3) получаем з(азр После приведения уравнения (14.4) к стандартной форме находим з(змр (14.5) м~р В этом уравнении постоянная времени якоря Т,=3 1„/К, является величиной, обратной собственной угловой частоте ззр „ колебаний недемпфированного якоря вместе с управляемым элементом.
Коэффициент относительного демпфирования ь„ якоря вместе с управляемым элементом вычисляется по соотношению А,,('2 ) ~/„К„т. Ориентировочные значения ь„' составляют 0,1 — 0,2. Коэффициент передачи К з электромеханического преобразователя; Кчз= К.з/К.ч При разгруженном от усилий управляемом элементе Мм = О, В этом случае передаточная функция электромеханического преобразователя по уравнению (14.5) находится в виде ч, (з) 'Рз ( ) з„(з) Т'зз+2~ Тмз+1 362 отсюда следует, что ненагруженный электромеханический преобразователь имеет динамические характеристики такие же, как колебательное звено. Наличие нагрузки на управляемом элементе приводит к тому, что электромеханический преобразователь подвергается дополнительному воздействию, возникающему при изменении М„.
Обычно благодаря М„от управляемого элемента к якорю преобразователя создается внутренняя отрицательная обратная связь, из-за которой может измениться вид динамических характеристик преобразователя. Нетрудно заметить, что уравнение и передаточная функция электромеханического преобразователя с поступательно перемещающимся якорем будут аналогичны полученным выше, только в них вместо величин гр„, М„, К„, К„ь У„должны соответственно входить величины й„, Р„, Крю Кта и и„, среди которых коэффициенты Кра и К„определяются по внешней силовой характеристике преобразователя так же, как коэффициенты К, и Кы определялись по внешней моментной характеристике преобразователя. Величина т„является приведенной к якорю массой всех связанных с ним подвижных частей.
В зависимости от своего назначения преобразователи могут существенно отличаться как по статическим, так и по динамическим характеристикам. Преобразователи, которые используются в автоматических системах промышленного назначения, имеют обычно более низкие собственные частоты (100 — 200 Гц), чем преобразователи систем управления летательными аппаратами, у которых собственные частоты могут достигать 500 — 700 Гц 1131.
1 14.3. ГИДРОУСИЛИТЕЛИ Гидроусилителями называются устройства, увеличивающие мощность передаваемых сигналов за счет использования энергии, подводимой с потоком жидкости от внешнего источника. В соответствии с этим определением к гидроусилителям в ряде случаев относят также гидроприводы с дроссельным или объемным регулированием, имеющие механическое управление, например гидроприводы, предназначенные для управления рулями самолета или тяжелыми автомобилями. Однако в теории автоматического регулирования усилителями принято считать только устройства, применяемые для соединения маломощных чувствительных элементов или маломощных элементов, преобразующих сигналы управления, с более мощными исполнительными элементами.
Поэтому мы будем пользоваться приведенным выше определением гидроусилителя с указанным здесь ограничением. По функциональной схеме (см. рис. 14.1) гидроусилитель электрогидравлического следящего привода, воспринимая и усиливая сигналы электромеханического преобразователя, обеспечивает управление исполнительным гидродвигателем. 363 Классификация гидроусилителей может проводиться по ряду признаков. Одним из основных признаков является способ управления потоком жидкости прн усилении передаваемых сигналов. Известны гидроусилители с дроссельным и струйным управлением. При осуществлении первого способа управляющие элементы гидро- усилителей выполняются в виде золотников и заслонок с соплами; при втором способе используются струйные трубки и струйные элементы.
Другой важный признак характеризуется наличием или отсутствием обратной связи от управляемого элемента гидро- усилителя к управляющему элементу. При этом учитывается только обратная связь, предусмотренная принципиальной схемой н конструкцией гидроусилителя, а не те внутренние обратные связи, которые могут быть выделены в структурной схеме гндроусилителя и которые отражают наличие реактивного воздействия потока жидкости на управляющие элементы. Схемы наиболее распространенных гидроусилителей даны иа рис. 14.7.
На рис. !4.7, а показана схема гидроусилителя, имеющего в качестве управляющего элемента двухдроссельный (двухщелевой) золотниковый распределитель, который состоит из золотника 1 и подвижной в осевом направлении втулки 4. Управляемым элементом является золотник 2, который рычагом 3 обратной связи соединен с подвижной втулкой. В полость Б и к золотнику 1 подводится жидкость с постоянным давлением р„„питания гидро- усилителя. Прн смещении золотника 1 изменяется давление в полости А и вследствие создавшейся разницы в силах давления золотник 2 будет перемещаться до тех пор, пока рычаг обратной связи не поставит втулку 4 относительно золотника 1 в нейтральное положение. Благодаря обратной связи обеспечивается пропорциональная зависимость между перемещениями золотников 1 и 2, а за счет давления жидкости развиваются необходимые для перемещения золотника 2 усилия.
Положительным свойством этого гидроусилителя является малый расход жидкости, протекакицей через управляющий элемент, когда золотник 1 занимает нейтральное положение. Недостаток гидро- усилителя состоит в том, что на золотник 1 из-за облитерации зазоров и неравномерного распределения давления в зазорах могут действовать силы, препятствующие его перемещению.
Для уменьшения этого недостатка приходится либо создавать осциллирующее движение одной нз пар управляющего элемента, либо для управления золотником 1 применять более мощные устройства. От указанного недостатка свободны гидроусилители с управляющими элементами типа «сопло — заслонка» (рис.
14.7, б, в и г). В таких гидроусилителях перепад давлений в полостях А н Б, необходимый для управления золотником 2, создается при отклонении заслонки 1 от нейтрального положения вследствие изменения расходов жидкости, протекающей через дроссели б, установленные в плечах гидравлического моста сопротивлений. Гидроусилитель, схема которого изображена на рис. 14.7, б, не имеет обратной связи.
Для придания гидроусилителю статизма, при котором обеспечивается пропорциональная зависимость перемещений золотника 2 от перемещений заслонки 1, применены пру. жины 6. Усилие этих пружин при смещении золотника 2 от ней- и Рп Рп рер Рпп Рп Рп Рпп Щ г 1Рпи и! Рпп Рп Рп Рп Рпп 41 и) Рис. 14.7. Схемы гидроусилителей трального положения уравновешивает силы давления, приложенные к нему со стороны жидкости в полостях А и Б. Каждое равновесное положение золотника достигается при разных давлениях в полостях А и Б, зависящих от перемещения управляющего элемента (заслонки !).
На рис. 14.7, в дана схема гидроусилителя с единичной обратной связью, полученной за счет того, что сопла перемещаются вместе с золотником. При этом золотник 2 чследит» за заслонкой 1, поддерживая постоянный зазор между соплами и заслонкой. Разность давлений в полостях А и Б при различных равновесных положениях золотника будет меньше, чем в предыдущем гидроусилителе, так как золотник ие нагружен пружинами и на него действуют только силы трения и гидродинамические силы.
В гидроусилителе, схема которого приведена на рис. 14.7, г, применена, силовая обратная связь от золотника к заслонке, выполненная с помощью упругого стержня 7. Заслонка закреплена на упругой трубке 8, отделяющей электромеханический преобразователь от вытекающей из сопл жидкости. При наличии тока управления якорь 9 электромеханического преобразователя вместе с заслонкой 1 поворачиваются, изгибая трубку 8. Вследствие изменения открытия сопл в полостях А и Б создаются разные давления, золотник 2 смещается, увлекая за собой конец упругого стержня 7; из-за изгиба стержня к заслонке прикладывается дополнительный момент, стремящийся вернуть ее к нейтральному положению. Когда заслонка приходит в положение, близкое к нейтральному, перемещение золотника прекращается и он занимает новое равновесное положение, соответствующее данному значению тока управления.
При этом в полостях А и Б устанавливается такая разность давлений, при которой обеспечивается равновесие золотника, нагруженного усилием изогнутого упругого стержня 7 и гидродинамическими силами, если кромки золотника обтекает жидкость. В гидроусилителе с управляющим элементом типа сопло-заслонка расход рабочей жидкости при равновесном состоянии получается обычно больше, чем в гидроусилителе с управляющим золотником (см. рис.
14.7, а), но усилия, необходимые для перемещения заслонки, значительно меньше. Этим объясняется широкое распространение гидроусилителей с соплами-заслонками в различных автоматических системах. Схема гидроусилителя со струйной трубкой дана на рис. 14.7, д. В этом гидроусилителе осуществлена единичная обратная связь, так как при отклонении струйной трубки 1 золотник 2 под действием разности давлений в полостях А и Б перемещается вслед за ней. Если отделить входы в приемные каналы от золотника, расположив их в неподвижной детали, то можно получить гидроусилнтель без обратной связи. Другой пример схемы гидроусилителя со струйным управлением показан на рис.
14.7, е. Управляющий элемент 1 гидроусилителя имеет подвижный разделитель потока жидкости. Ширина каналов в разделителе выбирается так, чтобы течение жидкости происходило вдоль стенки клиновой части разделителя. При смещении разделителя от нейтрального положения толщина слоя текущей жидкости в одном канале увеличивается, в другом уменьшается, и соответственно изменяются расходы жидкости, направляемой в приемные каналы управляемого элемента, которые соединены с полостями А и Б.
Вследствие этого изменяется давление в указанных полостях и золотник 2 смещается от нейтрального положения. Чтобы усилитель обладал статизмом, золотник нагружается пружинами, как в схеме на рис. 14.7, б, или вводится силовая обратная связь, как в схеме на рис.
!4.7, г. Кроме способа управления потоком жидкости и наличия или отсутствия обратной связи, гидроусилители различают по конструкции управляемых золотников, которые выполняются цилиндрическими и плоскими. Давление р„, питания гидроусилителя жидкостью может быть таким же, как давление р„жидкости, подводимой к управляемому золотнику, но может быть и меньше, чем р„. В последнем случае либо гидроусилитель подключается к двум отдельным источникам питания жидкостью под давлением, либо используется дроссель или редукционный клапан для понижения давления р„до требуемого значения р,„(см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
