151. Следящие гидроприводы

Следящим называется гидропривод, в котором перемещение его выходного звена находится в строгом соответствии с величиной управляющего воздействия.

Следящий гидропривод нашел широкое применение в управлении различными машинами, агрегатами и производственными процессами. В этих системах следящий гидропривод применяется в качестве гидравлического усилителя мощности устройства, которое, помимо передачи сигнала управления, обеспечивает также увеличение его мощности за счет использования возможностей гидропривода. Наибольший эффект при этом достигается в случае использования следящего электрогидравлического привода.

Значение коэффициента усиления электрогидроусилителя, определяемое отношением выходной мощности гидропривода к мощности входного (управляющего) сигнала, практически не ограничено. В системах рулевого управления крупными морскими судами используют гидравлические следящие приводы с коэффициентом усиления до 10⁵, а в системах автоматики гидроприводов с электрическим управлением – до 10⁷. Такое высокое значение коэффициента усиления достигается за счет очень малой мощности управляющего сигнала. Так, мощность входного управляющего сигнала в гидроусилителе с электрическим управлением составляет 0,5…1,0 Вт, а усилие для перемещения некоторых вспомогательных золотников не превышает 40 мН.

Следящий гидропривод относится к автоматическим устройствам, которые в соответствии с теорией автоматического управления называются системами с отрицательной обратной связью. В таких системах происходит непрерывное сравнение входного сигнала управления и перемещения выходного звена. Образующийся при этом сигнал рассогласования (разность) в процессе работы постепенно уменьшается. Когда эта разность становится равной нулю, перемещение выходного звена прекращается. При этом считается, что следящий привод выполнил свою функцию: его выходное звено переместилось в соответствии со значением управляющего сигнала. Рассмотрим, как этот принцип управления реализуется в некоторых следящих гидроприводах.

На рис. 15.8, а приведена принципиальная схема следящего гидропривода поступательного движения, использующегося в качестве гидроусилителя руля колесной транспортной машины. При повороте рулевого колеса 1, например по часовой стрелке, посредством винтовой передачи 2 золотник З дросселирующего гидрораспределителя сместится влево и соединит правую полость гидроцилиндра 4 с напорной гидролинией (р_н), а левую – со сливной гидролинией (р_с). Под действием давления р_н поршень гидроцилиндра 4 начнет перемещаться влево, поворачивая жестко связанную

с ним рулевую тягу 6 и вместе с ней управляемое колесо машины. Поворот колеса будет происходить до тех пор, пока корпус распределителя 5, перемещающийся вместе с рулевой тягой 6, не сместится на расстояние, равное смещению золотника 3, и вновь не перекроет каналы распределителя. Итак, в данном случае сравнение сигнала управления (поворот рулевого колеса) и угла поворота управляемых колес машины происходит в дросселирующем гидрораспределителе. Результатом этого является некоторое открытие проходного сечения в нем, а следовательно, подвод давления р_н в полость гидроцилиндра. Как только площадь проходного сечения становится равной нулю, поршень гидроцилиндра останавливается. Это значит, что следящий гидропривод отработал поступивший на него сигнал управления.

Чтобы вернуть управляемые колеса машины в первоначальное положение, необходимо повернуть рулевое колесо 1 на такой же угол против часовой стрелки, в результате чего золотник 3, поршень гидроцилиндра 4, рулевая тяга 6 и, следовательно, корпус распределителя 5 возвратятся в исходное положение.

Коэффициент усиления гидроусилителя k_y, в этом случае можно выразить в виде отношения k_y = N_y/N_x, где N_y – мощность, развиваемая на поршне гидроцилиндра; N_x – мощность, необходимая для перемещения золотника.

На рис. 15.8, б представлена принципиальная схема следящего гидропривода фрезерного гидрокопировального станка. Этот станок предназначен для воспроизведения на заготовке 7 профиля шаблона 11. При движении фрезерного стола 9 щуп 10 и связанный с ним золотник 3 дросселирующего гидрораспределителя перемещаются в вертикальном направлении, очерчивая профиль шаблона 11. Это движение повторяет фрезерная головка 8, перемещающаяся по вертикальным направляющим под действием поршня гидроцилиндра 4. Слежение осуществляется за счет того, что корпус 5 дросселирующего распределителя жестко связан с фрезерной головкой 8 станка.

По аналогичной схеме может быть построен гидропривод фрезерной головки станка с числовым программным управлением. При этом сигнал управления золотником следящего гидрораспределителя не появляется в результате контакта щупа с поверхностью шаблона, а приходит от программного электронного устройства через электрогидравлический усилитель, который и обеспечивает смещение золотника. Отработка этого управляющего сигнала происходит так же, как в схеме, приведенной на рис. 15.8, б.

Лекция №10