Рис. 8.54. Регулятор протікання з

Розвантажувальним каналом

При пружині з малою жорсткістю і невеликим згином, наприклад, біля 4 мм, зусилля пружини F_f, є практично постійним , тому: .

Налаштована на регуляторі інтенсивність протікання забезпечує постійну швидкість руху поршня гідроциліндра, незважаючи на зміну навантаження .

В регуляторі потоку з розвантажувальним каналом (триканальний регулятор) частина інтенсивності протікання, яка не використана в гідроциліндрі, відводиться без тиску в резервуар (рис. 8.54). При великих інтенсивностях протікання це призводить до підвищення ККД системи. Тому що такий тип регулятора не може діяти в каналі без тиску у зв'язку з наявністю гідропроводу зливу до резервуару, то його можна застосовувати тільки в ка

Рис. 8.55. Первинне керування

налах живлення і лише в системах з одним приймачем (гідроциліндром або двигуном ).

Керування швидкістю

Можна керувати швидкістю гідроциліндрів і двигунів без затримок за допомогою регуляторів протікання. Недоліком дросельного керування, яке поділяється на первинне і вторинне, є втрати енергії.

П

Рис. 8.56. Вторинне керування

ервинне керування. У цьому випадку регулятор швидкості знаходиться в гідропроводі живлення розподільного клапана або в гідропроводі, приєднаному до гідроциліндра (рис. 8.55). В гідроциліндр подається рідина під тиском, величина якого визначається необхідністю виконання даної роботи. Це зменшує спрацювання ущільнень в гідроциліндрі, бо стовп рідини з високим тиском сягає тільки від помпи до регулятора протікання. Це також зменшує небезпеку виникнення коливань в системі. Проте відсутність тиску „підпирання" поршнем у випадка змінного навантаження може призвести до стрибкоподібного руху поршня. Цього можна уникнути, розмістивши в каналі зливу підтримувальний клапан.

Вторинне керування. У цьому випадку регулятор потоку вмикають за гідроциліндром в його вихідному гідропроводі або в зливному гідропроводі системи. Завдяки цьому в гідропроводі від гідроциліндра аж до регулятора протікання діє тиск, величина якого не залежить від навантаження поршня (рис.8.56).

У системах з вторинним керуванням нема потреби у підтримуванні поршня.

Поршень тут утримується завдяки високому тиску в обох камерах гідроциліндра. Це викликає велике навантаження ущільнень і призводить, у зв'язку з зростанням сил тертя, до погіршення

Рис. 8.57. Керування швидкістю за

допомогою розподільних клапанів

точності. У гідроциліндрах з одностороннім штоком, у зв'язку з неоднаковими площами, збільшується тиск в камері штока. При співвідношенні площ 2 : 1 тиск, наприклад, перед регулятором, в двічі більший від тиску живлення. У випадку зусилля, що тягне, тиск під її впливом зростає, що може призвести до несправностей.

Стрибкоподібний рух. Різницевий клапан, який застосований в регуляторі, складається з рухомого повзуна і пружини, причому в неактивованому стані золотник впирається в упор. Лише після вмикання рідина протече через регулятор, і його золотник встановлюється в заданому положенні. Проте встановлення золотника відбувається з певним запізненням, тому в перший момент через налаштувальний фланець протікає надто велика кількість рідини, наслідком чого рух поршня гідроциліндра відбувається з великою швидкістю (стрибкоподібний рух). Лише після того, коли золотник досягне заданого положення, наступає зменшення швидкості гідроциліндра, і вона надалі утримується на сталому рівні. Цей недолік можна зменшити, забезпечуючи неперервне, навіть в стані спокою, протікання рідини через регулятор.

П

Рис. 8.58. Графік швидкості руху

поршня гідроциліндра

риклад такого рішення показано як варіант керування в колі живлення на рис. 8.55. Величина цього початкового стрибка зростає по черзі при кожному з чотирьох рішень, поданих на наведеному рисунку (від лівого рішення до правого). Особливо великим є стрибок при регуляторі в колі зливу, якщо він знаходиться за розподільним клапаном. Причиною цього є особливо довгий „стовп" оливи, який сягає аж до регулятора, в якому повинен зрости тиск. Крім цього значне падіння тиску в регуляторі негативно впливає на величину цього небажаного стрибка.

Клапани неперервної дії

Перемикальні клапани мають два або три фіксовані

Рис. 8.59. Керування швидкістю за

допомогою клапана неперервної дії

положення (керува­льні впливи), на­при­клад, для керу­вання висуванням, втягуванням, а та­кож зупинкою поршня гідроци­ліндра. Для дозу­ван­ня кількості рідини, тобто для керування швидкістю руху поршня потрібні додаткові регулятори протікання, а також відповідні розподільні клапани для їх вмикання і вимикання (рис. 8.57).

Зміна керування в двостановій гідравліці призводить до ударів при зміні швидкості, що має негативний вплив на обладнання .

Щоб, наприклад, плавно зрушити з місця велику масу або плавно її загальмувати, гідроциліндр повинен на початку рушити з швидкостями v₁ і v₂, досягнути постійної швидкості v₃, а на кінці плавно загальмувати при швидкостях v₄ і v₅ (рис. 8.58).

Якщо нарисувати зміну швидкості у функції часу, то отримаємо ступінчастий приріст швидкості або, відповідно, ступінчасте її зменшення при гальмуванні. Потік рідини, а також інерція поршня дещо згладжують гострі зломи на ступінчастій діаграмі швидкості.

Ідеальним був би графік з “гладкими” схилами, звідси назва „рампоподібний графік". В двостановій гідравліці для реалізації зміни швидкості, згідно з наведеним графіком, необхідні чотири дросельні клапани, чотири клапани 2/2 а також один розподільний клапан 4/3.

Цей перелік устаткування можна значно скоротити, застосувавши розподільчі клапани неперервної дії (пропорційні розподільники або серворозподільники) (рис. 8.59). При їх допомозі можна реалізувати одночасно функції розподільчого клапана, такі як вибір напрямку, “старт” і “стоп”, а також можна безступенево керувати швидкістю гідроциліндрів і двигунів. М'який старт і гальмування згідно з бажаною діаграмою рампоподібного типу можна реалізувати завдяки електронним системам керування.

Рис. 8.60. Пропорційна техніка –

базові елементи

Використання розподільників неперервної дії зменшує удари при перемиканні, а також дає можливість в кожен момент задавати бажану швидкість руху гідроциліндра або двигуна.

Завдяки тому, що розняття елементів уніфіковані, переоснастка системи з двостанових розподільників на розподільники неперервної дії не створює жодної проблеми.

Пропорційні клапани

Т

Рис. 8.61. Пропорційний

електромагніт

ехніка пропорційних клапанів дає можливість керувати гідравлічними або пневматичними пристроями за допомогою малих струмів, порядку міліамперів (рис. 8.60).

Керування можна здійснювати:

• в пропорційному розподільному клапані (пропорційному розподілювачі): величиною і напрямом інтенсивності протікання Q (літрів/хв);

• в пропорційному клапані тиску: величиною тиску p (бар);

• в пропорційному клапані протікання (пропорціїному регуляторі протікання): величиною інтенсивності протікання (літрів/хв).

П

Рис. 8.62. Характеристики

електромагніту

ропорційні клапани належать до клапанів неперервної дії.

Завдяки можливості реалізації безступеневого налаштування, сфера використання пропорційних клапанів швидко розширюється. Все частіше безпосередньо в клапані вмонтовується також електроніка для його керування.

Пропорційні електромагніти

Пропорційні електромагніти живляться постійним струмом (рис. 8.61). Вони перетворюють вхідний струм в пропорційне зусилля, яке передається стрижнем якоря.

Характеристики „хід-зусилля " пропорційних електромагнітів діляться на два діапазони: робочого ходу і неробочого ходу (рис. 8.62). В діапазоні робочого ходу характеристика проходить на рівні, який залежить від величини магнітного потоку - на певному відрізку майже горизонтально. Це дає можливість забезпечити однозначно визначене положення якоря за допомогою підпірної пружини.

Пропорційні електромагніти використовуються для безпосереднього керування клапанами або як перший ступінь підсилення в багатоступеневих клапанах. Часто як перший ступінь застосовується „регулювальний” клапан тиску (рис. 8.63).

Пропорційний електромагніт працює в режимах :

• керування зусиллям, коли передання зусилля відбувається при практично нерухомому стрижні якоря (хід~0);

• керування ходом, коли стрижень якоря діє на пружину, і в залежності від сили магніту а також від жорсткості пружини реалізує певний хід. Хід може відповідати, наприклад, положенню дроселя, а це в свою чергу визначає інтенсивність протікання Q клапана.

П

Рис. 8.63. Пропорційні електромагніти

як елементи першого ступеня підсилення

ропорційні розподільні клапани (пропорційні розподілювачі). Пропорційні розподілювачі керують пусковими і гальмівними режимами поршня гідроциліндра (переміщенням), його напрямом руху а також величиною інтенсивності протікання Q (швидкістю руху поршня). Розрізняють розподілювачі одноступеневі, які керуються безпосередньо, а також пропорційні багатоступеневі. Для зменшення негативних впливів тертя пропорційні розподілювачі часто оснащуються системою зворотного зв'язку за положенням золотника, яке вимірюється індукційним способом. Вимірювання положення разом з електронною системою регулювання значно підвищує точність роботи пропорційного клапана. Аналогічне завдання має також невеликий змінний струм (струмова підкладка), який накладається на відповідний вхідний керувальний сигнал. Він вводить золотник пропорційного розподільника в режим коливань з малою амплітудою (дрижання), які значно зменшують тертя спокою.

Зворотний зв'язок за положенням золотника підвищує точність налаштування, а також динаміку пропорційних розподільників.

Пропорційні розподільники з безпосереднім керуванням

В безструмовому стані золотник пропорційного розподільника під впливом двох пружин перебуває в середньому положенні (рис. 8.64). Після подачі сигналу керування стрижень якоря пропорційного магніту пересуває золотник в межах робочого ходу доти, доки зусилля підпірної пружини і магніту взаємно не зрівноважаться . Тоді на краях золотника виникає дроселювальна щілина, яка керує інтенсивністю потоку Q. Інтенсивність потоку Q розподільника може змінюватися неперервно шляхом зміни струму керування I.

Рис.8.64. Безпосередньо керований пропорційний розподільник із зворотним

зв’язком за положенням золотника

Двоступеневі пропорційні розподільники

Перший ступінь складається, наприклад, з двох клапанів, які керуються зусиллям і призначені для регулювання тиску (рис. 8.65). На початку обидва магніти знаходяться в стані без струму і олива з каналу керування стікає через відкриті клапани до резервуару. З моменту збудження електронної системи, наприклад лівого магніту, стрижень якоря через конусний клапан створює в каналі А тиск, пропорційний до струму керування. Цей тиск діє на головний золотник, викликаючи його переміщення до положення , в якому наступить рівновага зусиль, створюваних золотником і підпірною пружиною. Ширина дроселювальної щілини між штуцерами P і B а також А і T є

Рис. 8.65. Двоступеневий пропорційний розподілювач з давачем положення

золотника

пропорційною до вхідного струму I .

По одній стороні золотника розміщена пружина двосторонньої дії, яка знаходиться в головному ступені розподілювача і при відсутності струму керування утримує повзун точно в нульовому положенні. На протилежній стороні золотника знаходиться індуктивний датчик положення. Напівкулясті заглиблення золотника формують бажану характеристику протікання пропорційного розподільника.

Властивості першого ступеня підсилення з клапанами обмеження тиску:

• неперервне споживання оливи колом керування (1,5 - 2 літрів/хв), • висока швидкодія,

• велика надійність експлуатації при малій небезпеці забруднення, • мале тертя.

Якщо в першому ступені підсилення розподільника застосувати редукційні клапани, то можна обмежити інтенсивність протікання в колі керування (рис. 8.66). Тиск p утримується на рівні середніх значень. Якщо, наприклад, пропорційний магніт відкриє і утримуватиме з'єднану з гідропроводом А щілину, величина якої пропорційна вхідному струму І, то головний золотник пе

Рис. 8.66. Перший ступінь з редукційними клапанами

реміститься – за аналогією з клапанами обмеження тиску (рис. 8.65).

Властивості першого ступені підсилення з редукційними клапанами:

• мінімальне споживання рідини, • нижча швидкодія,

• мала надійність експлуатації у зв'язку з можливим забрудненням, • більше тертя.