78

К'М iy C'эмп CПСЗ CГДСЗ h - 'эмп CЗ dhdt m'1 mCЗ ddt22h .(2.31)

Передаточная функция механической части ЭГУ
W М			КЭГУ.СЗ					,	(2.32)
					Т
ЭГУ.СЗ	Т2		р2 2	ЭГУ.СЗ		ЭГУ.СЗ	р 1
		ЭГУ.СЗ

где

КЭГУ.СЗ

К'М

; ТЭГУ.СЗ

m'1 mCЗ

;

C'

эмп

C

ПСЗ

C

ГДСЗ

C'

эмп

C

ПСЗ

C

ГДСЗ

ЭГУ.СЗ

'эмп CЗ

m' m

C

C

2

C'

эмп

ПСЗ

1

CЗ

ГДСЗ

Структурная схема линеаризованной модели однокаскадного ЭГУ с двухщелевым гидрораспределителем сопло-заслонка с учетом (2.21) приведена на рисунке 2.18.

КПЭ'

К3		К				КQh
TЭ p 1		ЭГУ.С3
	T2	p2 2	Т	ЭГУ.С3	р 1
	ЭГУ.С3	ЭГУ.С3

Рисунок - 2.18

2.4.4 Многокаскадные электрогидравлические усилители мощности

Рост мощности ЭГУ ведет к ухудшению динамических характеристик ЭМП вследствие увеличения его массы и размеров. Поэтому вводится дополнительный каскад усиления. Чаще всего применяются двухкаскадные ЭГУ, у которых на первом каскаде используются ЭГУ типа сопло-заслонка, а на выходном каскаде –

79

четырехщелевой дросселирующий гидрораспределитель с цилиндрическим золотником.

Многокаскадные ЭГУ по способу управления координатой гидрораспределителя выходного каскада подразделяются на ЭГУ с синхронизирующими пружинами (СП) и ЭГУ с обратной связью.

ЭГУ с ОС могут быть выполнены с механической, гидравлической или электрической обратной связью. Рассмотрим наиболее распространенные схемы двухкаскадных ЭГУ. На рисунке 2.19 приведен двухкаскадный ЭГУ с гидрораспределителем типа сопло-заслонка на первом каскаде и золотниковым гидрораспределителем с синхро-

U y	низирующими пружинами		на
	втором	каскаде.	При
	нейтральном	положении

				заслонки		U y ЭМП равно нулю,
				по обоим торцам золотника 1
2				устанавливается				одинаковое
				давление.			Под	действием
X				пружин		2	золотник		занимает
pÑË				нейтральное			положение.			При
				подаче	управляющего				сигнала
pH			1
	p1	p2
				заслонка отклоняется, например,
				влево. При этом растет давление
	Рисунок 2.19			под левым торцем золотника, а
				под правым уменьшается, он
перемещается вправо, преодолевая сопротивление правой пружины. Для
получения динамических характеристик двухкаскадного ЭГУ к полученному
выше математическому описанию процессов ЭГУ сопло-заслонка (2.21), (2.31)
добавим математическое описание процессов на втором каскаде.

80

Уравнение расходов в диагонали моста сопло-заслонка:
						dx	dp Д
			QД kQh KQp p			Д QХ QДЗ SЗ dt C ДЗ			,	(2.33)
							dt
где	Q	Х	S	dx	- расход	жидкости, обусловленный		перемещением
				З dt

золотника;

	Q	C		dp Д	- расход на компенсацию деформации объема жидкости в
			ДЗ dt
	Д
					камере за торцом золотника;

CДЗ - коэффициент жесткости жидкости.

Перемещение

золотника

в

зависимости

от

перепадов

давления

pД запишется:

х Кxp pД,

где

Кxp SЗ CПЗ

- коэффициент

усиления

золотника по давлению (СПЗ -

коэффициент жесткости пружины золотника).

Тогда

dp

dx

Кxp

Д

.

(2.34)

dt

dt

Подставив (2.34) в уравнение (2.33), получим:

К

Qh

h

К

Qp

p

Д

SЗ2

dp Д

C

ДЗ

dp Д

(2.35)

dt

dt

С

ПЗ

Обозначив

K рh

рД

KQh

на основании (2.35),

получим

h

h 0

K

Qр

передаточную функцию, связывающую величину h c рД:

W рh

рД р

K ph

,

(2.36)

SЗ2

h p

T2 p 1

где T

CГДЗ

.

КQp

КQp

2

81

Уравнение сил на втором каскаде:

p

S

m

d 2 x

dx

(C

С

)x

Д

З

З

dt

2

З dt

ПЗ

ГДЗ

Передаточная функция, связывающая pД с x, примет вид:

W

М ( p)

x( p)

К2

;

2

p Д ( p) Т

2

р2 2 Т

З

р 1

где

3

S3

mЗ

К

2

CПЗ СГДЗ

; TЗ

;

CПЗ СГДЗ

2

mЗ CПЗЗ СГДЗ

.

(2.37)

(2.38)

Полная структурная схема двухкаскадного усилителя с синхронизирующими пружинами представлена на рисунке 2.20.

КПЭ'					РД
			KЖ

iy

pД

U y

h

х

Q

КQ

К1

Кph

К2

KQ

TЭ p 1

T 2 p2

2T p 1

T2 p 1

T2 p2

2T p 1

1

1 1

3

3 3

Рисунок 2.20

Рисунок 2.21

82

На рисунке 2.21 приведена схема двухкаскадного ЭГУ с механической обратной связью – ЭГУ (МОС). Он работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на обмотку ЭМП заслонка отклоняется от нейтрального положения. Под действием перепада давления золотник на втором каскаде

U y

PH

PСЛ	P	P2
	1

п

перемещается в противоположном направлении. Поскольку заслонка и золотник связаны механически, движение золотника будет продолжаться до тех пор, пока момент обратной связи на валу ЭМП не уравновесится управляющим моментом. При этом заслонка возвращается в свое нейтральное положение. МОС обеспечивает независимость точности отработки координаты Х, поскольку в силу принципа работы ЭГУ (МОС) координата Х сравнивается со значением управляющего момента на валу ЭМП.

В двухкаскадном ЭГУ с гидравлической обратной связью (ГОС) применены золотниковые гидрораспределители на первом и втором каскадах (рисунок 2.22).

83

Рисунок 2.22

При подаче управляющего сигнала на ЭМП золотник 3 смещается с нейтрального положения. Золотник второго (нижнего) каскада под действием перепада давлений перемещается в противоположную золотнику 3 сторону и через рычаг 5 двигает гильзу 4 золотника 3 в том же направлении, в каком был смещен золотник 3. Гильза 4 двигается до тех пор, пока не перекроет окна распределителя первого каскада. Золотник второго каскада останавливается на определенном расстоянии от своего нейтрального положения. Масштабное соотношение между h и х определяется выбором размеров l и p кинематического механизма ОС.

Схема на рисунке 2.23 соответствует одной из возможных реализаций двухкаскадного ЭГУ с электрической обратной связью (ЭОС).

84

Рисунок 2.23

На входе операционного усилителя У суммируются сигнал задания Uу и

сигнал обратной связи Uос . Суммарный усиленный сигнал поступает на вход усилителя мощности УМ , питающего управляющую обмотку ЭМП. При подаче

сигнала Uу заслонка смещается из нейтрального положения. Под действием возникшего перепада давлений начинается перемещение золотника второго каскада и жестко связанного с ним якоря индукционного датчика ИД . Сигнал с ИД, пропорциональный смещению, поступает на фазочувствительный выпрямитель ФЧВ и далее через фильтр Ф на операционный усилитель У как

сигнал обратной связи. При равенстве сигналов UУ и UОС заслонка возвра-

щается в нейтральное положение. Золотник второго каскада переместится из своего нейтрального положения на определенное расстояние. За счет большого коэффициента усиления электрической части системы ЭГУ (ЭОС) обеспечивает высокую точность отработки по координате Х.