2018-10-31

Гидроусилители

Увеличение мощности в гидравлическом усилителе происходит за счет энергии жидкости подводимой от источника - насоса, гидроаккумулятора и т.п.

Гидроусилители позволяют обеспечить высокие динамические свойства, непропускание возмущающих реакций гидродинамических сил в обратном направлении, компактность и простота конструкции, надежность и высокий коэффициент усиления.

Наибольшее распространение получили три конструктивные схемы гидроусилителей: струйные, сопло-заслонка и золотниковые.

По числу каскадов усиления различают гидроусилители одо-, двух- и многокаскадные, по наличию обратной связи с обратной связью, без обратной связи.

Использование того или иного типа гидроусилителя определяется областью применения, конструктивными особенностями системы, в которой он будет работать, поставленными задачами и в значительной степени определяет вид статических, динамических и эксплуатационных характеристик привода в целом.

Гидравлические усилители типа сопло-заслонка

Усилители типа сопло-заслонка обладают высокой чувствительностью и применяются, в основном, в мостовых схемах гидроусилителей. Наибольшее распространение они получили в качестве первого каскада двух- и многокаскадных схем гидроусилителей. Схема усилителя с золотником показаны на рисунке.

Заслонка установлена между двумя соплами, из которых истекает струя жидкости, при поступлении входного сигнала на электромагнитный преобразователь усилителя якорь 1, а за ним и заслонка 2 смещается, приближаясь к одному соплу увеличивая сопротивление на выходе, давление в линии перед этим соплом увеличивается, а перед другим - уменьшается. Эти линии также подведены к торцам золотника 3, изменившееся давление заставляет золотник переместиться. Золотник показанный на схеме имеет обратную связь - пружинную платину, соединяющую золотники заслонку.

---

---

Гидроусилители сопло-заслонка отличаются:

• хорошей надежностью;
• высоким быстродействием;
• отсутствие пар трения;
• высокая чувствительность.

Недостатками гидрораспределителей сопло-заслонка являются::

• критичность к загрязнениям рабочей жидкости;
• температурный дрейф нуля;
• низкий КПД;
• высокая потребная мощность управления при наличии нагрузки;
• нестабильность характеристик.

Гидроусилители золотникового типа

Гидравлические усилители мощности золотникового типа широко применяются в качестве регулирующих устройств для управления скоростью силовых двигателей. Наибольшее применение в рулевых машинах нашли четырехщелевые цилиндрические золотники.

В зависимости от положения управляющего золотника 1, жидкость направляется под торцы золотника 2, который в свою очередь, может направить жидкость из линии высокого давления в одну из полостей гидроцилиндра (на схеме он не показан).

Основными их достоинствами являются:

• симметрия статических характеристик;
• симметрия сил действующих на золотник;
• малые значения расхода утечек;
• относительно высокий КПД;
• возможность обеспечения симметрии скоростных характеристик при совместной работе с гидроцилиндром, имеющим неодинаковые эффективные площади поршня, за счет обеспечения разной ширины рабочих окон;
• малый дрейф нуля при изменении температуры и давления питания;
• возможность простыми средствами уменьшить или свести к нулю вредные силы, действующие на золотник.

К недостаткам золотниковых усилителей следует, в первую очередь, отнести вероятность активных отказов за счет облитерации рабочей жидкости и, как следствие этого, потребность в дополнительных устройствах фильтрации жидкости и относительно невысокую чувствительность.

Струйные гидравлические усилители

В последнее время все большее распространение в системах управления летательных аппаратов находят струйные гидравлические усилители (СГУ).

В нейтральном положении струйная трубка 1 расположена строго по середине между отверстиями, при поступлении входного сигнала трубка поворачивается, направляя больший поток в один из каналов, соединенных с полостями под торцами золотника 2, что вызывает его перемещение.

---

---

Теоретическому и экспериментальному исследованию СГУ посвящено достаточно большое количество работ, анализ которых показывает, что струйные гидроусилители характеризуют следующие достоинства:

• малая чувствительность к загрязнению и агрессивности рабочей жидкости
• простота в изготовлении
• надежность в эксплуатации
• отсутствие трущихся частей в зоне распределения потоков жидкости
• возможность длительного срока сохранности без проведения периодических регламентных проверок
• отсутствие активных отказов в гидравлической части струйного усилителя
• высокая чувствительность к управляющим сигналам
• высокие энергетические характеристики

Однако долгое время применение однокаскадных СГУ в рулевых машинах ограничивалось небольшой развиваемой мощностью из-за низкого давления рабочей жидкости на входе в струйную трубку. При повышении давления рабочей жидкости гидродинамическое воздействие на струйную трубку обратных потоков приводило к неустойчивой работе струйной гидравлической рулевой машины (СГРМ). К недостаткам СГУ стоит отнести:

• сложность регулировки струйной трубки относительно нейтрального положения;
• высокий уровень акустических шумов;
• высокий непроизводительный расход утечек;
• гидродинамическое влияние обратных струй на струйную трубку.

Применение гидроусилителей

Гидроусилители чаще всего применяют в следящих электрогидравлических системах как промежуточные элементы с дополнительными каскадами усиления между маломощной командной электрической системой и силовым исполнительным гидроприводом. Применение гидроусилителей позволяет существенно упростить электрическую часть системы управления и повысить ее эффективность.

Гидравлические усилители находят все большее применение в системах управления летательных аппаратов, станках, манипуляторах.