4. Гидропневмоаппаратура

4.1. Общие сведения и определения.

Гидравлическим и пневматическим аппаратом называют устройство привода, которое выполняет хотя бы одну из следую­щих функций управления: изменяет или ограничивает направле­ние потока рабочей жидкости, открывает или перекрывает поток рабочей жидкости, изменяет параметры потока (расход или дав­ление) или поддерживает их требуемое значение. Термин гидро-пневмоаппаратура - собирательный для гидропневмоаппаратов. Гидропневмоаппараты подразделяют по следующим признакам:

• по конструкции запорно-регулирующего элемента: зо­- лотниковые, крановые и клапанные;

• по признаку воздействия на запорно-регулирующий эле­мент : клапаны и аппараты неклапанного действия;

• по возможности регулирования: регулируемые и нерегулируемые;

• по характеру открытия рабочего проходного сечения: ре­гулирующие и направляющие;

• по назначению: клапаны давления, дроссели, распреде­- лители, обратные клапаны и др.

4.2. Распределители.

Распределителем называют аппарат, предназначенный для изменения направления потока рабочей жидкости в двух и более линиях в зависимости от внешнего управляющего воздействия. Основные конструктивные элементы распределителя: корпус и запорно-регулирующий элемент. В зависимости от требуемых функций выполнения распределители имеют соответствующую конструкцию. Они различаются по следующим признакам:

• по конструкции запорно-регулирующего элемента (золотника, крана, клапана);

• по числу внешних линий;

• по числу позиций запорно-регулирующего элемента;

• по виду управления;

• по способу открытия рабочего проходного сечения (на­правляющие и дроссельные).

В условных обозначениях указывают: позиции запорно-регулирующего элемента (число квадратов); внешние линии связи подводимые к распределителю; проходы (каналы); элементы управления.

Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, по­казывающими направление потока в каждой позиции, места со­единений проходов выделяют точками; закрытый ход изображают тупиковой линией с поперечным отрезком.

Внешние линии связи всегда подводят к исходной позиции. Для представления работы необходимо мысленно на схеме пере­двинуть соответствующий квадрат обозначения на место исходно! позиции, оставляя линии связи в прежнем положении. В этом слу­чае истинное направление потока жидкости укажут проходы рабо­чей позиции. Имеется еще цифровое обозначение: дробь; при этом числитель указывает число внешних линий, знаменатель - рабочих позиций. На рис. 4.1 дробь 2/2 обозначает направляющий "открыто - закрыто" двухлинейный двухпозиционный распредели­тель, а дробь 4/3 - дросселирующий распределитель с управлени­ем от двух электромагнитов.

Широкое применение в гидроприводах нашли четырехщелевые цилиндрические золотниковые распределители (ЗР). Схема 4-дроссельного золотникового распределителя показана на рис. 4.2.

В САУ ЗР выполняет функции реверсируемого гидроусили­теля с большим коэффициентом усиления.

Рабочие процессы в реальном золотнике описываются слож­ными нелинейными уравнениями, которые можно упростить, если использовать схему некоторого идеального золотника:

а) геометрические размеры симметричны относительно X и Y;

б) проходные сечения дросселей образованы прямоугольны­ми окнами с острыми кромками, при этом они равны при равных значениях смещения X;

в) радиальный зазор, перекрытие, перетечки жидкости и со­противление внутренних каналов настолько малы, что ими можно пренебречь;

г) ограничения по расходу отсутствуют.

Гидравлические характеристики золотника выражают зави­симость расхода жидкости от сигнала управления и давления на­грузки.

Учитывая, что для идеального золотника при равных значе­ниях X систему расхо­дов можно записать:

где - давление нагрузки;Рдв - расход золотника при нагрузке.

Систему уравнений (4.1) для расхода можно представить единой зависимостью

Sign = функция Кронекера

Sign x = 1 при х > 0

Sign х = -1 при х < 0

Введем безразмерные параметры:

Графически уравнение (4.2) представляется в виде семейства парабол с вершиной для различных(). Расход через зо­лотник в зависимости от давления нагрузки при различных фикси­рованных представлен на графике (рис. 4.3).

С увеличением давления нагрузки расход через золотник уменьшается. Это явление называется дроссельным эффектом, снижается жесткость механической характеристики привода и вы­зывает скольжение гидропривода под действием нагрузки. При работе золотника без нагрузки

Р_дв=0 уравнение обобщенной гид­равлической характеристики преобразуется в уравнение статиче­ской характеристики регулирования расхода Q=К₃Х, где К₃ =, см²/с, К₃ -коэффициент усиления золотника по расходу (рис.4.4).

Данная зависимость представляет линейную зависимость расхода от сигнала управления, что широко используется в следя­щих системах с непрерывным управлением.