- •Введение.
- •Силы, действующие в жидкости.
- •Закон Ньютона о трении в жидкости.
- •Характеристики жидкости.
- •Расширение жидкостей.
- •Упругость газов.
- •1. Гидродинамика.
- •1.1 Определение потока жидкости.
- •1.2 Критерии подобия.
- •1.3 Законы гидродинамики.
- •1.5 Гидравлические потери.
- •1.6 Применение законов гидродинамики в технических устройствах.
- •1.6 Гидравлический удар.
- •2. Гидравлический и пневматический приводы.
- •2.2 Общие вопросы устройства и принцип действия привода.
- •2.5 Схема гидравлического привода с объемным регулированием скорости.
- •3. Основные сведения об объемных гидромашинах.
- •4. Гидропневмоаппаратура
- •4.2. Распределители.
- •4.3. Эффективность работы распределителя в системах управления.
- •В этом случае
- •4.5. Устройства управления двигателем.
- •5. Линейная модель гидравлического привода с дроссельным регулированием.
- •5.2. Уравнения движения и передаточная функция привода
- •Постоянная времени привода
- •6. Статические и динамические характеристики пневматического привода
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
Рдв=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.