8.2. Принцип действия

8. СЛЕДЯЩИЙ ГИДРОПРИВОД

 

8.2. Принцип действия

 

Принципиальная схема простейшего однокаскадного следящего гидропривода с жесткой кинематической обратной связью показана на рис. 8.1.

Следящий гидропривод состоит из задающего устройства (ручки управления) 1, рычага 2, дросселирующего гидрораспределителя 3 с нулевым перекрытием, гидроцилиндра 4 с поршнем 5 и штоком 6.

 

Рис. 8.1 Принципиальная схема следящего привода

 

К гидрораспределителю, соединенному гидролиниями с полостями гидроцилиндра, подключены гидролинии нагнетания и слива. Рычаг 2 связывает шток гидроцилиндра с золотником гидрораспределителя. Шток 6 гидроцилиндра связан также с исполнительным механизмом.

При повороте ручки управления 1 вправо повернется относительно точки Б рычаг 2, который сместит вправо золотник гидрораспределителя 3  и рабочая жидкость начнет от насоса поступать в правую полость гидроцилиндра 4, а из левой полости гидроцилиндра будет вытесняться в сливную гидролинию.

Поршень 5 гидроцилиндра под действием сил давления жидкости сместиться влево и повернет рычаг 2 относительно точки А, при этом золотник гидрораспределителя 3 также сместится влево, перекроет гидролинии и поршень 5 со штоком остановятся. Здесь поршень 5 гидродвигателя «следит» за движением золотника, а обратная связь между ними осуществляется с помощью рычага 2.

При повороте ручки управления и смещения золотника в противоположную сторону движение всех элементов будет происходить в обратном направлении.

Информацию о положении исполнительного органа выдает золотнику в рассматриваемой схеме рычаг 2 обратной связи, который и устанавливает золотник в процессе слежения в нейтральное положение. В результате такой отрицательной обратной связи исполнительный механизм (выход) воспроизводит в заданном масштабе движение органа управления (входа).

Выше было приведено упрошенное объяснение работы простейшего гидравлического следящего привода, при котором не учитывалась инерция подвижных элементов привода, а также упругость передающих движение звеньев, например, рабочей жидкости, которые существенно влияют на движение привода в процессе восстановления равновесия.

Связь между задающим воздействием (перемещением) х(t) золотника и перемещением y(t) штока гидроцилиндра определяется уравнением обратной связи:

 

,                               (8.1)

 

где  – рассогласование; k_о.с. – коэффициент обратной связи, , здесь  и  – длины плеч рычага.

 

Рассмотренный пример показывает, что в общем случае гидравлический следящий привод с усилителем (в котором производится усиление мощности входного сигнала за счет энергии внешнего источника питания) имеет звенья, связанные в структурную схему, показанную на рис. 8.2.

Одним из основных требований, предъявляемых к гидравлическому следящему приводу, является обеспечения точности и чувствительности, под которыми понимают комплекс качеств, характеризующих способность привода воспроизводить с минимальной ошибкой (по времени и пути) перемещения выхода в соответствии с заданным перемещением входа, причем ошибка по времени характеризует быстродействие, а по пути – точность системы.

На рис. 8.3. приведены графики, характеризующие рассматриваемые качества следящего гидропривода. График зависимости х = х(t) показывает, что перемещение входа (золотника распределителя) на пути х₁ от нейтрального положения (соответствует времени t₁  от начала движения входа) не сопровождается движением выхода (штока гидроцилиндра). Этот путь характеризует зону нечувствительности системы.

 

Рис. 8.2. Структурная схема следящего гидропривода

 

При дальнейшем перемещении входа приходит в движение выход, однако скорость его устанавливается лишь после прохождения входом некоторого пути х₂ (соответствует времени t₂). В равной мере движение выхода в конце рабочего хода прекратится лишь по истечении некоторого времени после остановки входа, характеризуемого отрезком t₃.

 

Рис. 8.3. Зависимости перемещения входа и выхода

следящего гидропривода от времени

 

Рассмотренное рассогласование в перемещениях входа и выхода (путевая ошибка) определяет ошибку (погрешность) слежения. Погрешность слежения обусловлена рядом факторов и в первую очередь коэффициентом обратной связи, характеризующим передаточное число кинематической цепи обратной связи. Кроме этого, на погрешность слежения влияют герметичность системы, люфты в ее механических узлах, нагрузки и скорости выхода и ряд прочих факторов.