Слайд 1.                                                                                           П.Л.Таранов

Электрогидравлические усилители.

В качестве аппаратов не­прерывного действия в гидроприводах широко применяются распределители с пропорциональным электромаг­нитным управлением, электрогидравлические усилители (ЭГУ), их также называют дросселирующими гидро­распределителями или сервоклапанами.

Слайд 2.

Сервоклапан – устройство, предназначенное для формирования потока рабочей жидкости к исполнительному органу с расходом прямо пропорциональным сигналу управления.

ЭГУ обычно используют в сервогидравлических приводах с замкнутым контуром регу­лирования, в ряде случаев они не имеют альтернативы.

Наиболее распространенные ЭГУ состоят из электромеханического преобразователя (ЭМП) сигналов управления I, гидравлической ступени предварительного усиления сигналов II (как правило — это устройст­во типа сопло-заслонка, реже — струйная трубка) и золотникового дросселирующего распределителя III.

Слайд 3.

Электромеханический преобразователь защищен от попадания в него рабочей жидкости, поступающей в ЭГУ через фильтр 2, посредством упругой трубки 8, в которой расположена заслонка 7, жестко соединенная с якорем 5. При подаче напряжения на обмотки управления 6 ЭМП в них возникает электрический ток и образуется электромагнитное поле, в ре­зультате взаимодействия которого с полем постоянных магнитов ЭМП появляются силы, проворачивающие якорь 5 и заслонку 7. При отклонении заслонки 7 от среднего положения зазор между одним соплом, например 9, уменьшается, а между соплом 4 и заслонкой 7 увеличивается. Вследствие уменьшения расхода жидкости через дроссель 10 и увеличения расхода через дроссель 3, в торцевых камерах золотника 1 возникает раз­ность давлений, которая создает силу, перемещающую его вдоль оси до тех пор, пока эта сила не будет урав­новешена силами от действия центрирующих пружин. Таким образом, расход протекающей через ЭГУ жид­кости пропорционален управляющему электрическому сигналу, определяющему угол поворота якоря и со­ответствующее смещение золотника. Отношение мощности потока жидкости к мощности управляющего электрического сигнала определяет коэффициент усиления ЭГУ по мощности, который в современных усили­телях может достигать 10⁵.

В рассмотренной конструкции ЭГУ отсутствует обратная связь, контролирующая соответствие переме­щения золотника управляющему сигналу, что является причиной невысокой точности работы аппаратов по­добного исполнения.

Слайд 4.

Точность работы электрогидравлических усилителей значительно повышается при введении в конструкцию механической или электрической обратной связи между золотником и заслонкой.

 Слайд 5.

 ЭГУ имеет механическую обратную связь от золотника к заслонке. Эта связь осуществляется посредством тонкого упругого стержня 2, один конец которого закреплен на заслон­ке 1, а другой соприкасается с золотником 3.

 Слайд 6.

  В исходном положении жидкость под давлением поступает в полость корпуса, заходит в каналы под пояски золотника, где дежурит. Одновременно жидкость, очищаясь, заполняет полость фильтра (тонкость фильтрации 1 мкм) и выходит двумя равными потоками через дроссельные отверстия в его торцах. Заходит в полости слева и справа от торцов золотника, проходит по каналам и через сопла уходит на слив.

 Благодаря тому, что жидкость выходит через дроссельные отверстия двумя равными потоками, стекая на слив через одинаковые сопла, между которыми находится свободно подведенная и равноудаленная от сопел заслонка, давление жидкости в соплах одинаковые. А это значит, что одинаковое давление жидкости в полостях слева и справа от торцов золотника. Поэтому золотник находится в состоянии гидравлического равновесия и занимает среднее положение, в котором его удерживает пружина заслонки, входящая в прорезь среднего пояска золотника. В среднем положении золотник своими поясками закрывает каналы выхода жидкости к рабочему органу.

 При поступлении электрического тока  в обмотки электромеханического преобразователя возникает электрическое поле катушек, оно складывается с магнитным полем постоянных магнитов и результирующее магнитное поле поворачивает якорь. Заслонка, жёстко связанная с якорем, отклоняется от нейтрали, приближаясь к одному и отдаляясь от другого сопла, что вызывает движение золотника.

 Отклонение заслонки 1 от среднего положения сопровождается смещением золотника 3, вместе с кото­рым перемещается и нижний конец упругого стержня 2. При изгибе стержня 2 к заслонке 1 прикладывается мо­мент, уравновешивающий после определенного смещения золотника 3 электромагнитный момент, приложен­ный к верхнему концу заслонки. В результате наступает равновесие элементов ЭГУ, при котором проходяще­му через обмотки управления электрическому току соответствует требуемое смещение золотника 3 от среднего положения.

  Достоинства выпускаемых электрогидравлических усилителей с механической обратной связью:

·        прочная конструкция позволяет использовать в любой отрасли промышленности;

·        возможность технического обслуживания на месте эксплуатации;

·        простота механической обратной связи;

·        сдвоенный элемент «сопло-заслонка» в каскаде управления работает без трения;

·        электромеханический преобразователь изолирован от рабочей жидкости («сухой»), что исключает налипание магнитных частиц, содержащихся в жидкости, на элементы преобразователя;

·        электромеханический преобразователь защищён от внешних магнитных полей;

·        рабочая жидкость поступает в контур управления через встроенный фильтр;

·        катушки электромеханического преобразователя защищены от вибро- и тепловых ударов специальной полимерной оболочкой;

·        с целью уменьшения влияния механических частиц, содержащихся в жидкости, золотник и гильза изготавливаются с точностью 1 мкм;

·        сдвоенный элемент «сопло-заслонка» сводит к минимуму влияние температуры жидкости;

·        возможность регулировки с помощью винта.

Слайд 7.

Электрическая обратная связь в ЭГУ осуществляется посредством индуктивных датчиков положения, кон­тролирующих текущее положение золотника.

Электрический сигнал управления, значение которого соответствует требуемому положению золотника, подается на встроенный усилитель, который управляет электромеханическим преобразователем. Датчик положения, питаемый через осциллятор, фиксирует действительное положение золотника, значение кото­рого сравнивается с заданным входным сигналом в узле суммирования. Усилитель подает сигнал управле­ния на ЭМП пока заданное и действительное значения положения золотника не станут одинаковыми.

Электрогидравлические усилители, буртики золотников которых, как правило, выполняются с нулевым пе­рекрытием, традиционно применяют в высокоточных быстродействующих системах управления, например в следящих приводах. Такие приводы имеют отрицательную обратную связь от выходного звена исполнитель­ного механизма или от ведомого им объекта управления.

Слайд 8.

Сигнал управления U_BX может подаваться на усилитель оператором, от чувствительного элемента систе­мы регулирования или управляющей ЭВМ. В узле суммирования сигнал управления сравнивается с сигналом обратной связи, поступающим от аналогового датчика перемещения, фиксирующего положение выходного звена гидродвигателя. Разность этих сигналов после усиления поступает на вход ЭГУ до тех пор, пока вслед­ствие перемещения выходного звена рассогласование (ошибка) между управляющим сигналом и сигналом обратной связи не уменьшится до допустимого значения, при котором ЭГУ останавливает исполнительный механизм.

     На железнодорожном подвижном составе сервоклапана нашли широкое применение на выправочно-подбивочно-рихтовочных машинах. Устанавливаются в гидросистемах подъёмки и сдвижки рельсошпальной решётки.

 Слайд 9.

   Гидросистема поперечного перемещения рельсошпальной решётки (рихтовки) машины ВПР.

В исходном положении обе полости цилиндров рихтовки  через золотник  соединены со сливом и цилиндры находятся в плавающем режиме. При рихтовке включается золотник и сервоклапан. Золотник закрывается, а сервоклапан обеспечивает подачу и слив жидкости из гидроцилиндров рихтовки в зависимости от величины и полярности поступающего на сервоклапан сигнала. Гидрораспределители, связанные с поршневыми полостями цилиндров рихтовки позволяют управлять по отдельности каретками ПРУ при их опуске на рельсы (перевод ПРУ из транспортного положения в рабочее, срыв захватов). Вентиль, связанный со штоковой полостью цилиндра, при подключении аварийного насоса закрывается.

      Взаимодействие элементов гидросистемы и принцип их действия при сдвижке (рихтовке).

     Слайд 10.

     Слайд 9. 

     Гидросистема вертикального перемещения рельсошпальной решётки (подъёмки) машины ВПР.

На схеме изображено то состояние гидроцилиндров подъема, которое бывает после отпуска кнопок подъема – опускания  кареток ПРУ, то есть сервоклапан и гидрораспределитель  выключены и штоковая полость цилиндра  заперта золотником (ПРУ зафиксировано).

     При выборе режима подъема (ранний или нормальный подъем) поступают сигналы на катушки электромагнитов сервоклапана и гидрораспределителя. Сервоклапан включается и направляет жидкость на заглушку и в работе не участвует, а золотник гидрораспределителя обеспечивает слив из штоковой полости цилиндра  в бак, в обход сервоклапана и переводит гидроцилиндр в плавающий режим.

     При подъемке на катушки электромагнита сервоклапана приходит сигнал другой полярности, а у гидрораспределителя на другой электромагнит и жидкость под давлением, через сервоклапан и золотник поступает в штоковую полость цилиндра и путь поднимается. По мере выправки пути сигнал уменьшается и сервовентиль закрывается, но гидрораспределитель остается включенным и путь удерживается в проектном положении до тех пор, пока подбойки не разведутся и подбивочные блоки, поднимаясь, не пройдут среднее положение. При этом на на катушки электромагнитов сервоклапана и гидрораспределителя вновь приходят сигналы, при которых сервоклапан срабатывает на заглушку, а золотник гидрораспределителя переводит цилиндр в плавающий режим. Имеются точки для подключения ручного насоса.

     Взаимодействие элементов и принцип их действия при подъёме.

     Слайд 11.