Гидроусилители, принцип действия, устройство, классификация

Широкое использование позиционных следящих приводов, осуществляющих регули­рование положения исполнительных органов, вызвало необходимость применения мощных силовых систем управления, обеспечивающих хорошее быстродействие и точ­ную отработку управляющих сигналов при больших нагрузках и скоростях. Центральное место в этих системах отведено усилителям, осуществляющим усиление входных сигна­лов и управление исполнительными механизмами. Особая потребность в этих устрой­ствах возникает при создании различных электрогидравлических и электропневматиче­ских следящих систем, так как используемые в них электромеханические элементы,пре­образующие электрическую энергию в механическое перемещение, имеют ограничен­ные габариты и часто не могут преодолеть усилия на управляющих элементах исполни­тельных механизмов.

Гидроусилитель (пневмоусилитель) - устройство или совокупность устройств, преоб­разующих движение управляющего элемента в движение управляемого элемента боль­шей мощности с одновременным согласованием этих движений по скорости, направле­нию и перемещению.

Увеличение передаваемой мощности происходит за счет энергии, подводимой с по­мощью рабочего тела (жидкости, воздуха и т.д.) под давлением от насосной станции, гидроаккумулятора, компрессора и других питающих источников.

В технике регулирования и управления применяются в основном два типа усилите­лей: с дроссельным (золотниковые или типа сопло-заслонка) и со струйным управле­нием. Первые наиболее распространены в практическом применении. В них при изме­нении входного сигнала, заданного в виде перемещения, происходит дросселирование рабочего тела,то есть изменение сопротивления истечению путем деформации потока, что вызовет изменение расхода и давления рабочего тела на выходе усилителей.

Обычно усилители строятся по трем отличающимся друг от друга методам управле­ния: без обратной связи (разомкнутые),с обратной связью (замкнутые) и с комбини­рованной системой управления.

В настоящее время известны различные схемы и конструкции усилителей, которые классифицируются по выделенным общим признакам.

По числу каскадов усилители можно разделить на однокаскадные и многокаскадные. От числа каскадов зависят принципиальные схемы, выбор управляющих элементов, энер­гетические показатели, статиче­ские и динамические характе­ристики.

По числу дросселей (рабочих щелей, окон), содержащихся в распределителях усилителей, последние могут быть с одним дросселем (однощелевые), с двумя дросселями (двухщелевые) и многодроссельными, имеющими много рабочих ще­лей. Дроссели изменяют ско­рость рабочего тела по величи­не и направлению. Наибольшее распространение получили уси­лители с двумя и четырьмя дросселями. Все более широкое применение находят много­дроссельные усилители.

По расположению дроссе­лей, включенных в поток рабо­чего тела, усилители различаются последовательным и параллельным соединением дросселей. Наиболее часто применяющимся усилителям в практике характерны семь ти­пов принципиальных схем (рис. 5.1). Более сложные схемы (рис.5.1,д,е,ж) составлены на основе более простых схем (рис. 5.1,а,б, в, г). Таким образом очень важно свести все схемы к более простым, что упростит анализ и исследование характеристик и свойств усилителей. По схемам, представленным на рис.5.1.б,г,д,е выполняются золотниковые усилители, по схемам на рис. 5.1,а, ж — золотниковые и типа сопло-заслонка, а по схе­ме на рис.5.1,в — золотниковые и со струйной трубкой.Знаки + и — означают соответ­ственно увеличение и уменьшение площадей проходных сечений дросселей в процессе регулирования. Параллельные схемы включения дросселей (рис.5.1,д,е,ж) часто назы­вают дифференциальными или мостовыми,так как они являются аналогом широко из­вестного в электротехнике электрического моста Уитстона, содержащего четыре посто­янных или переменных сопротивления. К одной его диагонали обычно подключается источник питания, а к другой - потребитель (регулируемое устройство).В нашем случае последним является исполнительный механизм.