58
	Q	z	d	c	h	2	p ,	(2.2)
	где h - величина зазора между заслонкой и срезом сопла; dc - диаметр сопла;
	z - коэффициент расхода (по данным [5]				z =0,68...0,78).
	Золотниковые дроссели используются						в золотниковых	распределителях

(гидроусилителях). По форме сопрягаемых поверхностей золотника и гильзы золотниковые дроссели делятся на цилиндрические и плоские. Более широкое распространение получили цилиндрические золотниковые дроссели.

Изменение гидравлического сопротивления в управляемом дросселе золотникового типа достигается за счет изменения площади Sо(х) рабочего окна при относительном смещении x золотника и гильзы. Расход жидкости через

регулируемый дроссель:
	2
Q So(x)			p	(2.3)
где Sо(х)=b.x - площадь проходного сечения рабочего окна (b - длина
дросселирующего окна); p = p1 - p2	- перепад давления на дросселирующем
окне; - коэффициент расхода	дросселирующего			окна (по данным [5]
=0,65...0,7).

2.2 Дросселирующие гидрораспределители

2.2.1 Дросселирующие золотниковые гидрораспределители

Так как основным типом регулируемого ГП является ГП с дросселирующими золотниковыми электрогидравлическими усилителями, то именно ему и будет уделено основное внимание.

59

На рисунке 2.3. приведены конструкция и расчетные схемы наиболее распространенного четырехщелевого дросселирующего гидрораспределителя золотникового типа. Гидравлическая схема такого усилителя представляет собой гидравлический мост с четырьмя управляемыми сопротивлениями в виде гидравлических дросселей, имеющих проводимости G1, G2, G3, G4 (рисунок 2.3,б). В одну диагональ моста включена нагрузка в виде гидродвигателя ГД, перепад давления на котором рд р1 р2 является давлением нагрузки золотника.

Давление питания подключается ко второй диагонали моста.

а)	б)	в)
Рисунок 2.3 -	Конструкция (а) и расчетные схемы (б,в) четырехщелевого

дросселирующего гидрораспределителя золотникового типа.

При малых смещениях золотника из нейтрального положения расход в диагонали Qд определяется изменением сопротивления всех четырех

проводимостей. При больших смещениях золотника гидравлический мост преобразуется в цепь последовательно включенных с ГД гидравлических

проводимостей G1, G2 или G3, G4 (рисунок 2.3,в). Гидравлические проводимости

G1, G2 включаются последовательно с гидродвигателем ГД при смещении

золотника вправо, а другая пара G3, G4 – при смещении влево. Таким образом,

осуществляется дросселирование жидкости на двух ступенях и изменение направления потока при разных смещениях.

60

Статические и динамические характеристики гидроусилителя отражают зависимость расхода жидкости в диагонали от сигнала управления и давления нагрузки.

С учетом ряда допущений, упрощающих описание рабочих процессов в золотниковом гидрораспределителе [5], можно записать систему уравнений расходов через все четыре регулирующих дросселя:

при х 0

Q1 G1 x

pн p1 ,

Q2 G2 x

p2

pсл

,

(2.4)

при х 0

Q

G x

p

p

, Q

G

x

p

p

н

2

4

,

3

3

4

1

сл

где величина G1(x) определяется соотношением G1 x b x

2 .

При смещении золотника вправо (x > 0) Q4 = Q3 = 0 . Тогда уравнение баланса давлений примет вид:

рн р1 рд р2 рсл,

(2.5)

где р1 – потери давления при дросселировании на входе:

р1 рн р1;

р2 – потери давления при дросселировании на выходе:

р2 р2 рсл.

С учетом того, что при заданных абсолютных значениях смещения x равны проводимости: G1 = G2 = G3 = G4 = G(x) и расходы: Q1 = Q3 = Q4 = Q2 = Qд , из

уравнения

(2.5)

очевидно, что р1 =

р2

=

р.

Если обозначить через

р

пит

р

н

р

сл

давление питания, то р

1

р

пит

р

д

.

2

Аналогичным образом при x<0, получим: Q1= Q2=0 и р 12 рпит рд .

Отсюда система уравнений для расходов (2.4) может быть представлена в

виде:

61

при	х	0	Q	G x	1	р	пит	р	д	,
			д		2
						p
при	х	0	Q	G x	1		пит	p	д	.
			д		2

Общий вид уравнения для расхода в диагонали:

Q G	м		x		1	р	пит	р	д	sign	x ,
			x		2
д				м

где Gм – максимальное значение проводимости рабочего окна,

Gм b xм 2 ;

xм – максимальное перемещение золотника;

sign x = 1 при x > 0, sign x = -1 при x < 0.

При записи уравнения (2.7) в относительных единицах

р

рд

,

Q

Qд

,

x

x

р

G

x

д

пит

д

м

р

пит

м

получится:

Q

x

1

р

sign x

1

д

.

д

2

Графики

Q

,

построенные

в

соответствии с (2.8)

f p

д

(2.6)

(2.7)

(2.8)

при

фиксированных значениях x (рисунок 2.4,а) иллюстрируют явление дроссельного эффекта, которое снижает жесткость механической характеристики гидропривода. Сущность дроссельного эффекта состоит в уменьшении расхода через дросселирующее окно золотника, вследствие снижения на нем перепада давлений при увеличении падения давления на нагрузке рд. Обобщенная

характеристика регулирования расхода Qдпри изменении x и фиксированных значениях рдприведена на рисунке 2.4,б.

62

При работе золотника без нагрузки ( рд= 0) уравнение (2.8) приводится к

виду:

Qд КQ x ,

(2.9)

а)		б)
Рисунок 2.4 - Обобщенные характеристики: а) - Q				; б) - Q
		f p				f x	.
			д

где КQ - коэффициент усиления по расходу:

К	Q	b	pпит	.

Следовательно, такие гидроусилители имеют линейную зависимость

расхода Qд от сигнала управления x, что является основной причиной их использования в следящих системах гидропривода.

В зависимости от отношения значений ширины а2 цилиндрического пояска золотника и ширины а1 цилиндрической расточки корпуса (рисунок 2.3,а)

Рисунок 2.5 - Характеристики

Q=f(x)

63

распределители подразделяют на распределители с

нулевым (а1 = а2 ), положительным (а2 > а1) и

отрицательным (а2 < а1) перекрытиями.

Распределитель с нулевым перекрытием имеет характеристику 1 на рисунке 2.5. Распределитель с положительным перекрытием (характеристика 2) имеет зону нечувствительности, но снижает утечки

жидкости. Распределитель с отрицательным перекрытием (характеристика 3) имеет повышенные утечки рабочей жидкости, но также и повышенную чувствительность к входным сигналам.

Структурная схема распределителя показана на рисунке 2.6.

	рпит
	рд
	0,5
x	Qд

Рисунок 2.6 - Структурная схема четырехщелевого дросселирующего гидрораспределителя золотникового типа

Характеристика Qд f x, pд непрерывна для каждого из выбранных

направлений смещений золотника и нелинейна. При рассмотрении работы гидрораспределителя около точки установившегося режима характеристику можно подвергнуть линеаризации. Для этого необходимо разложить функцию

двух переменных Q	f x, p	д	в окрестностях точки	р	р	и	Q Q		в ряд
д				д	д0		д	д0

64

Тейлора. Ограничиваясь членами первого порядка малости, можно получить линеаризованное уравнение в приращениях:

		Q		Q
Q		д	x	д	р .			(2.10)
				р
д		x				д
				д
							Q
В уравнении (2.10) частная производная							д	определяет коэффициент
							x

усиления золотникового гидрораспределителя по расходу и выражается соотношением:

1

'

Qд

К

1 р

д0

Sign x

0

.

(2.11)

Q

x

2

0

В частном случае при pд 0 коэффициент усиления по расходу

К'

К

Q

Gм

1

р

пит

.

2

Q

Х

м

Частная производная Qд представляет собой коэффициент жесткости

рд

гидравлической характеристики золотникового гидрораспределителя, выражающий зависимость расхода от перепада давления в выходной диагонали моста:

			Q						Х			Sign x
											0				0
К	ж		д															.	(2.12)
									1
		р					4					p		Sign x
				д		0			1				д0			0
									2

В частном случае при рд0 =0

			К	Q		x
	Кж					0		(2.13)
		2 p			.
					пит