Гидроприводы с пропорциональным управлением
Общие сведения.
Для управления гидродвигателями спецтехники на мобильных машинах используются гидрораспределители (ГР) с дискретным включением (включено-выключено) и дросселирующие гидрораспределители (ДГР). Выполняя те же функции остановки и реверса гидродвигателей (ДГР дополнительно с функцией регулирования скорости), эти аппараты имеют кардинальные различия.
Первые отличаются простотой конструкции и низкой стоимостью, способны работать при повышенной степени загрязненности рабочей жидкости, однако для регулирования скорости необходима дополнительная установка дросселей или регуляторов расхода. Вторые отличаются высокими точностными и динамическими характеристиками, однако они значительно сложнее, требуют высокой степени качества очистки рабочей жидкости, что многократно увеличивает их стоимость.
Пропорциональное управление ДГР базируется на простых процессах. Золотник имеет высокоточные прорези на рабочих кромках, как это показано на рисунке 10.1. Фактически они играют роль дросселей, поэтому такие золотники называются дросселирующими.
Рисунок 10.1 – ДГР и его золотник с высокоточными прорезями
При постепенном движении дросселирующего золотника пропорционально меняется площадь рабочих окон между его прорезями и расточками в корпусе, что позволяет управлять расходом.
Управление золотниками в гидрораспределителях осуществляется следующими способами:
- механическим рычагом, в том числе тросиком дистанционного управления;
- гидравлическим пропорциональным джойстиком (блоки гидравлического дистанционного управления;
- электрогидравлическими системами.
Основой конструкторского решения, позволяющего объединить преимущества ГР и ДГР, явилось изобретение пропорционального электромагнита. В этом устройстве (рисунок 10.2), в отличие от дискретных электромагнитов постоянного тока, предусмотрена конусная вставка 1 из немагнитного материала, изменяющая форму линий магнитного поля. В результате управляющий ток в катушке 2 создает электромагнитное поле, вызывающее продольное смещение ферромагнитного якоря 3 с силой, пропорциональной силе тока. Якорь взаимодействует с подпружиненным золотником распределителя (конусом предохранительного клапана, втулкой дросселя и т.д.), осевое смещение которых и будет пропорционально току управления.
1 – вставка конусная немагнитная; 2 – катушка; 3 - якорь
Рисунок 10.2 – Принцип действия пропорционального электромагнита
Установка пропорционального электромагнита на обычный ГР дает возможность "приоткрывания" золотника, т. е. регулирования скорости движения гидродвигателя (аналогично блокам гидравлического дистанционного управления).
Практика показывает, что такое регулирование имеет низкое качество. Причины - недостаточная точность позиционирования, нестабильность расходной характеристики распределителя из-за неточности осевого расположения рабочих кромок золотника, зависимость расхода от перепада давлений и т.д. Вся последующая история пропорциональной электрогидравлики направлена на борьбу с этими недостатками путем дальнейшего усовершенствования пропорциональных электромагнитов и управляющей электроники, установки дополнительных датчиков обратной связи (ДОС), повышения точности изготовления золотниковой пары, использования ДГР в первом каскаде усиления, введения компенсаторов перепада давлений на рабочих кромках. Пределом целесообразности таких усложнений является сохранение конкурентоспособности по сравнению с ДГР.
Аппараты с пропорциональным электроуправлением применяются в основном для дистанционного управления гидроприводом, возможно также их использование в качестве звеньев замкнутых систем автоматического регулирования. В комплект поставки обычно входит встроенный или расположенный отдельно электронный блок, обеспечивающий согласование с ДОС, стабильность тока управления в обмотке магнита независимо от ее нагрева и колебаний напряжения в сети, пропорциональную зависимость тока управления от входного сигнала, возможность линейного нарастания тока управления за время 0,1...5 с при ступенчатом входном сигнале и др.
Сращивание гидроприводов с электронными системами управления, применение "интеллектуальных" гидрокомпонентов со встроенной электроникой и специальных коммутационных средств позволяют успешно сочетать исключительные силовые и динамические качества гидравлики с быстроразвивающимися возможностями микроэлектроники и комплексных систем управления. В электрогидравлических приводах растёт использование цифровых электронных устройств, обеспечивающих быструю обработку данных, простое программирование, повышенную надежность, числовое задание настроек и возможность длительного сохранения информации.
Большое значение, особенно в мобильной технике, приобретает существенное уменьшение количества и упрощение трассировки гидролиний. Если при ручном управлении в кабине располагались рукоятки всех гидрораспределителей, соединенных с гидродвигателями (цилиндрами и моторами) многочисленными трубопроводами, то в пропорциональной версии управляющая гидроаппаратура размещена в удобном месте вблизи от соответствующих гидродвигателей, а связь с пультом оператора реализуется электрическими шинами, даже без дополнительных гидролиний управления, как это имеет место у блоков гидравлического дистанционного управления.
Поскольку расход рабочей жидкости через пропорциональный распределитель зависит от проходного сечения дросселирующих кромок золотника и перепада давлений Δр на этих кромках, распределители могут комплектоваться модульными приставками (компенсаторами), поддерживающими постоянство Δр. Типовая схема компенсатора показана на рисунке 10.3.
Для повышения безопасности в ряде случаев применяют аппараты, в которых пружина в случае отказа устанавливает золотник в крайнюю позицию, обеспечивающую блокировку всех гидролиний.
Рисунок 10.3 – Типовая схема компенсатора
Якорь пропорционального электромагнита может непосредственно воздействовать на запорно-регулирующий элемент гидроаппарата. Такое решение используется во многих конструкциях предохранительных клапанов, регуляторов расхода. В последние годы появились комбинированные аппараты, обеспечивающие высокоточное пропорциональное регулирование давления и расхода рабочей жидкости.
Большое влияние развитие техники пропорционального управления оказывает и на современные регулируемые насосы. В таких насосах регулирование рабочего объема реализуется с помощью встроенного пропорционального распределителя с датчиком обратной связи по положению
Широко используются ведущими фирмами в гидроприводах мобильных машин насосы с энергосберегающими регуляторами. При остановке технологических операций центральный контроллер подает команду на электронный блок двигателя и насосы. В результате снижаются обороты коленвала до частоты холостого хода и устанавливаются подачи насосов, близкие к нулевым. Возобновление технологической операции сопровождается увеличением частоты вращения коленвала и установкой насоса в рабочее положение; при этом давление на выходе из насоса стабилизируется на уровне действующего сопротивления нагрузки и внутренних сопротивлений в трубопроводах.
В современных гидроприводах техника пропорционального управления широко применяется и для решения простейших задач, например, плавного изменения законов разгона и торможения гидродвигателей и т. д.
Порядок выполнения работы
Изучаются и анализируются сведения о гидроприводах с пропорциональным управлением.
Список литературы
1. Берестов Е.И. Гидропривод строительных и дорожных машин. – Могилев, ГУВПО «БРУ», 2007, 214 с., ил.
2. Гидравлика и гидропневмопривод. Задачник : учеб. пособие для вузов / Под ред. Ю. А. Беленкова. - М. : Экзамен, 2009. - 286с. - (Учебник для вузов).
3. Лепешкин А. В. Гидравлика и гидропневмопривод : учеб. пособие. Ч. 2 : Гидравлические машины и гидропневмопривод / под ред. А. А. Шейпака. - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : МГИУ, 2007. - 352с.
4. Никитин О. Ф. Гидравлика и гидропневмопривод : учеб. пособие для вузов. - М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2010. - 414с.
Приложение А
(справочное)
Таблица А.1 – Номинальный ряд значений условного прохода трубопровода
| Условный проход трубопровода, dу, мм | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 2,5 | 12 | 50 | 160 | 450 | 4200 | 2600 |
| 3 | 15 | 63 | 175 | 500 | 1400 | 2800 |
| 4 | 16 | 65 | 200 | 600 | 1600 | 3000 |
| 5 | 20 | 80 | 250 | 700 | 1800 | 3200 |
| 6 | 25 | 100 | 300 | 800 | 2000 | 3400 |
| 8 | 32 | 125 | 350 | 900 | 2200 | 3600 |
| 10 | 40 | 150 | 400 | 1000 | 2400 | 3800 |
| 4000 | ||||||
Таблица А.2 – Значения диаметров трубопроводов
| Условный проход, dу, мм | Номинальное давление в гидросистеме, Рном, МПа | |||||||
| до 6,3 | до 10 | до 20 | до 32 | |||||
| dн, мм | dвн, мм | dн, мм | dвн, мм | dн, мм | dвн, мм | dн, мм | dвн, мм | |
| 6 | 8 | 6 | 10 | 6 | 14 | 7 | 14 | 7 |
| 8 | 10 | 8 | 14 | 8 | 18 | 9 | 18 | 9 |
| 10 | 12 | 10 | 18 | 12 | 22 | 12 | 22 | 12 |
| 12 | 14 | 12 | 20 | 13 | 25 | 15 | 25 | 15 |
| 16 | 18 | 15 | 22 | 15 | 28 | 16 | 28 | 16 |
| 20 | 22 | 19 | 28 | 21 | 34 | 22 | 34 | 22 |
| 25 | 28 | 24 | 34 | 26 | 42 | 28 | 42 | 26 |
| 32 | 38 | 33 | 42 | 34 | 50 | 36 | 50 | 34 |
| 40 | 45 | 39 | 50 | 42 | 60 | 44 | 60 | 40 |
| 50 | 57 | 50 | 60 | 50 | 76 | 56 | 76 | 52 |
| 63 | 68 | 60 | 76 | 64 | 89 | 67 | 89 | 61 |
| 80 | 89 | 79 | 102 | 86 | 114 | 86 | 114 | 78 |
| 100 | 108 | 98 | 114 | 98 | 140 | 108 | 140 | 96 |
Дата добавления: 2019-02-26; просмотров: 932; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!