Рис. №. Функциональная схема ЭГРП
Список обозначений на функциональной схеме №:
- сигнал управления ЭГРП;
- сигнал обратной связи;
- сигнал рассогласования;
- ток управления ЭМП;
- угловая величина отклонения заслонки;
- давление нагнетания рабочей жидкости ЭГП;
- давления на входе золотника;
- перемещение золотника;
- расход золотника;
- перемещение поршня силового цилиндра;
- выходная координата ЭГП.
Следящий привод состоит из магнитного или электронного усилителя, выполненного совместно с суммирующим устройством, В суммирующем устройстве сравниваются сигналы управления с сигналами обратной связи и определяется разность этих сигналов в виде тока рассогласования .
В усилителе ток рассогласования усиливается до тока управления i, который затем поступает в обмотки управления электромеханического преобразователя РЭП. В рулевом агрегате ток управления i преобразуется в механическое перемещение золотника, а затем в механическую энергию движения штока исполнительного силового цилиндра, который посредством рычагов и тяг поворачивает рули управления. Потенциометр обратной связи, установленный в рулевом агрегате, выдает на суммирующее устройство токовый сигнал, пропорциональный величине перемещения штока силового цилиндра от нейтрального положения. Обратная потенциометрическая связь позволяет синхронизировать угловые перемещения рулей с величиной сигналов управления, поступающих на суммирующие устройства.
|
|
Угловая скорость поворота рулей зависит от угла рассогласования между управляющим и следящим звеньями или от пропорционального этому углу тока рассогласования.
Теоретическое и экспериментальное исследование характеристик следящего электрогидравлического привода представляет большой практический интерес для проектирования систем управления летательными аппаратами.
Структурная схема рулевого тракта с использованием электрогидравлического рулевого агрегата представлена на рис. № «Функциональная схема следящего ЭГ привода».
Условные обозначения на чертеже:
К1 – корпус электрогидравлического усилителя;
К2 – корпус исполнительного механизма;
Б – резервуар с рабочей жидкостью;
РЖ – рабочая жидкость;
ГВФ – главный входной фильтр;
ЭУМ – электронный усилитель мощности;
ЭГУ.1 – электрогидравлический усилитель;
ЭГУ.1.1 – сопло;
ЭГУ.1.2 – фильтр;
ЭГУ.1.3 – дроссель;
ЭГУ.1.4 – золотник;
ЭГУ.1.5 – пружина;
ЭГУ.1.6 – настроечная гайка;
ЭМП.1 – электромеханический преобразователь;
ЭМП.1.2 – якорь;
ЭМП.1.3 – пружина;
ЭМП.1.4 – заслонка;
ДОС – датчик обратной связи;
|
|
ИМ.1 – исполнительный механизм;
ИМ.1.1 – силовой шток;
ПрК – предохранительный клапан;
УК – уплотнительное кольцо.
Рассмотрим принцип функционирования рулевого привода.
При все сопротивления в плечах ГУ (рис. №)равны между собой и по плечам моста текут одинаковые расходы при этом на торцах золотника давления одинаковы .
При симметрия моста нарушается , . На торцах золотника появляется перепад давлений , под действием которого золотник перемещается, а в диагонали моста течет расход
, идущий на перемещение золотника. Перемещение золотника прекратится, когда движущая сила давления жидкости на торцах золотника уравновесится упругой силой пружин ЭГУ.1.4.
В цилиндрической гильзе золотникового гидрораспределителя имеются четыре одинаковых калиброванных прямоугольных отверстия 2, 6, 1, 4. Отверстия 2 и 6 подсоединены к магистрали низкого давления ,а отверстия 1 и 4 – к магистрали высокого давления системы гидропитания. На золотнике имеются три цилиндрических пояска. Они расположены так, что при нейтральном положении золотника центральный поясок перекрывает центральные отверстия 1 и 4 гильзы, а боковые пояски перекрывают отверстия 2 и 6. Если золотник переместить на , т.е. вправо, то его пояски полностью перекроют отверстие 2 и откроют прямоугольные щели в отверстиях 1, 4 и 6 гильзы. Щели 3 и 5 называют рабочими окнами золотника. Через открытое рабочее окно 3 жидкость из магистрали нагнетания потечет в полость I гидроцилиндра (см. рис. №).
Рис. №. Функциональная схема гидроусилителя РА.
Поршень гидроцилиндра ИМ.1.1 начнет перемещаться, вытесняя жидкость из полости II через открытое рабочее окно 5 в магистраль слива . Чем больше перемещение золотника , тем больше площадь рабочих окон и, следовательно, больший расход будет поступать из магистрали питания в полость I гидроцилиндра и тем быстрее перемещаются поршень и руль. При изменении знака перемещения золотника откроются окна 1, 4 и 2. Полость I через окна 3 и 2 будет соединена с магистралью слива, а полость II через окна 4 и 5 – с магистралью питания. В результате изменится направление течения жидкости от золотника к гидроцилиндру, а, следовательно, и знак скорости перемещения поршня и руля. Таким образом, в зависимости от величины и знака перемещения золотника можно изменять (регулировать) величину и знак скорости перемещения поршня, штока и кинематически связанного с ними руля. При перемещении у штока с датчика обратной связи ДОС, выполненного в виде потенциометра, снимается электрический сигнал . Сигнал является жесткой отрицательной связью, охватывающей весь привод. При такой связи привод работает как автоматическая замкнутая система.
Рассмотрим принцип функционирования электрогидравлического рулевого привода как замкнутой автоматической системы. Исходное состояние системы принимаем нулевым:
; , тогда ; ;
; ; ; ;
.
Пусть теперь на вход привода подан управляющий сигнал . В первоначальный момент до начала движения поршня , тогда ; . Под действием тока обмотка управления ЭМП создает управляющий магнитный поток, который, взаимодействуя с постоянным потоком, наводимым постоянными магнитами N – S, будет поворачивать заслонку на величину , изгибая упругую трубку–пружину (ПС.1.3 и ПС.1.4). При этом в гидроусилителе сопротивление уменьшится, a – увеличится. На торцах золотника давление увеличится, появится перепад давлений и сила давления жидкости. Под действием этой силы золотник переместится влево на величину . При этом откроются рабочие окна гидрораспределителя 4 и 2. Жидкость из магистрали , протекая через рабочее окно золотника, будет заполнять полость гидроцилиндра. Поршень гидроцилиндра начнет перемещаться, вытесняя жидкость из полости через рабочее окно в магистраль слива .
|
|
Если бы в схеме привода отсутствовала обратная связь и нагрузка , то поршень и руль перемещались бы с постоянной скоростью, пропорциональной входному сигналу . При наличии обратной связи по мере перемещения поршня величина сигнала будет возрастать, а разность , подаваемая на вход усилителя, будет уменьшаться. Следовательно, начнет уменьшаться и разность токов . Якорь ЭМП и заслонка будут возвращаться под действием упругой силы гибкой трубки к нейтральному положению. Начнет уменьшаться перепад на торцах золотника. Золотник под действием упругой силы пружин будет возвращаться к нейтральному положению. Проходные сечения рабочих окон золотника 4 и 2 будут уменьшаться, а, следовательно, и количество жидкости, протекающее через них в полость гидроцилиндра, уменьшается. Скорость движения поршня будет падать.