Система с регулируемым гидродвигателем

Характерная особенность регулируемого гидродвигателя заключается в том, что управление мощностью, подводимой к нагрузке, осуществляется непосредственно внутри исполнительного двигатели за счет изменении его удельного объема. При этом изменяется момент, который развивает гидродвигатель. Этот метод позволяет использовать один источник гидравлического питания для приведения в действие нескольких гидравлических приводов. Регулируемый гидродвигатель схематически показан на рис. 4.3.

Рис.4.3- Регулируемый гидродвигатель.

Развиваемый им момент является функцией перемещения поршня управляющего органа. Расход рабочей жидкости, поступающей к гидродвигателю, пропорционален требуемой скорости вращения выходного вала и величине перемещения поршня управляющего органа. Питание регулируемого гидродвигателя, осуществляется от источника с постоянным давлением в нагнетающей магистрали. Для любого хода поршня гидродвигатель в установившемся режиме работы будет иметь скорость, при которой развиваемый им момент равен моменту сопротивлении от вязкого трения. При изменении хода поршня возникает ускорение или торможение нагрузки. Если при торможении нагрузки поршень управляющего органа переходит через нуль и отклоняется в другую сторону, гидродвигатель будет работать как насос, перекачивая рабочую жидкость из сливной магистрали обратно в напорную. Уравнение и передаточная функция сервомеханизма этого типа могут быть выведены, исходя из баланса моментов на валу гидродвигателя

где Р – давление подачи, кг/см²; S – ход поршня в процентах от полного ходя; α – коэффициент вязкого трения гидродвигателя и нагрузки, кг·см/(рад/сек); J – момент инерции гидродвигателя и нагрузки, кг·см·с²; ; K_g – передаточное отношение θ_н/θ_д; s – комплексный оператор; θ_д – угловое перемещение выходного вала гидродвигателя, рад; d_д – удельный объем гидродвигателя, см³/рад.

Из дифференциального уравнения может быть получена следующая передаточная функция:

(2.1)

.

Как можно заметить из рассмотрения передаточной функции, в этом типе сервомеханизма отсутствует гидравлический резонанс. Это объясняется тем, что управление и преобразование гидравлической энергии в механическую происходит в одной и той же гидравлической машине. Здесь нет гидравлической пружины или объемов жидкости между управляющим и управляемым органами как в сервомеханизмах «насос – гидродвигатель» и «золотник - исполнительный механизм». Наличие одной, но большой постоянной времени обусловливает характер управлении, отличный от того, который используется в обычных приводах. Чтобы обеспечить высококачественные характеристики и высокую точность работы, привод должен иметь обратную связь, охватывающую элемент, который создает постоянную времени. Обратная связь может быть либо механико-гидравлической, либо электрической.

Изменение хода поршней управляющего органа осуществляется механически или с помощью электропривода в зависимости от применения. Однако из-за наличия усилия, которое надо приложить, чтобы перемещать управляющий орган, что необходимо во всех типах регулируемых гидродвигателей. оптимальное управление обеспечивается с помощью вспомогательного золотникового клапана. Этот клапан может получать гидравлическое питание от того же источника, что и гидродвигатель.

Реакция системы на изменение момента нагрузки полностью зависит от быстроты перемещения управляющего органа. Поэтому необходимо, чтобы контур управления имел высокий коэффициент усиления и высокую чувствительность. Это обстоятельство налагает на управляющие устройства более высокие требования, чем в обычных системах «насос – гидродвигатель».