Гидравлические и пневматические усилители

В конструктивном отношении гидравлические и пневматические усилители имеют много общего и отличаются только энерго­носителем (рабочим телом), в качестве которого в гидравли­ческих усилителях используется жидкость под высоким давлением, а в пневматических – газ.

Гидравлические и пневматические усилители конструк­тивно выполняются совместно с исполнительными устройст­вами. Эти усилители обладают рядом существенных преиму­ществ: большим коэффициентом усиления по мощности, высоким быстродействием, малыми габаритами, малой ме­таллоемкостью на 1 кВт выходной мощности. Недостаток их применения – необходимость использовать специализи­рованные источники питания (гидравлические насосы, ком­прессоры).

Гидравлические и пневматические усилители предназна­чены для усиления мощности сигналов, подаваемых на их вход, и преобразование и усиление по мощности потока рабочей жидкости или газа. Усиление мощности осущест­вляется за счет использования энергии внешних источников. Под воздействием внешних входных сигналов постоянной мощности эти усилители изменяют мощность потока рабочей жидкости или газа, поступающего с выхода усилителя на вход гидро- или пневмодвигателя, от нуля до некоторой максимальной величины.

Изменение по значению и по направлению линейной или угловой скорости перемещения выходного вала двигателя используется для изменения положения управляющего органа объекта.

По принципу действия усилители делятся на два клас­са: дроссельные и струйные. Дроссельные усилители де­лятся на золотниковые и с соплом-заслонкой.

Рисунок – Дроссельные усилители с золот­ником (а), с соплом-заслонкой (б) и их статические характеристики (в).

(Рассмотрим работу дроссельных усилителей.) Рабочая жидкость или воздух под постоянным давлением p ₁подается через дроссель 1и через дроссель, образуемый золотником 2или заслонкой 3. Площадь сечения второго дросселя изме­няют перемещением золотника 2или заслонки 3.

Давление р ₂,которое устанавливается между дросселя­ми, зависит от величины х и используется для воздействия на поршень или мембрану исполнительного механизма. (Статическая характеристика дроссельного усилителя пока­зана на рисунке.)Для повышения выходной мощнос­ти применяют двухкаскадное включение дроссельных уси­лителей.

Упрощенная принципиальная схема гидравлического усилителя со струйной трубкой показана на рисунке 2.21, а.

Рисунок – Схема гидравлического усилителя со струйной трубкой (а) и его статическая характеристика (б): 1 – толкатель; 2 – струйная трубка; 3 – винт; 4 – пружина; 5 – приемные сопла.

В корпусе усилителя находится трубка 2,один конец которой выполнен в виде конического насадка. Другой ко­нец трубки закреплен на оси, перпендикулярной плоскости рисунка. От источника питания через ось в струйную труб­ку подается рабочая жидкость под постоянным давлением р ₀. На струйную трубку опирается с одной стороны толка­тель 1, соединенный с датчиком перемещения, а с другой стороны – пружина 4, начальное натяжение которой может быть изменено винтом 3.В автоматических регуляторах пружина 4может выполнять функции задатчика. Струйная трубка может поворачиваться на небольшие углы. Напротив конического насадка струйной трубки расположены парал­лельно сопла 5, соединенные трубопроводами с гидравли­ческим двигателем. Аналогично выполнены и пневматиче­ские струйные усилители.

Работа струйного усилителя основана на преобразова­нии давления жидкости или газа в кинетическую энергию струи, которая перемещением струйной трубки направля­ется в приемные сопла усилителя и обратно преобразуется в энергию давления. Гидравлический или пневматический механизм преобразует энергию давления в линейное или угловое перемещение выходного вала. Когда конический насадок струйной трубки находится посредине между приемными соплами, давление в последних одинаково. По мере смещения струйной трубки давление в одном приемном соп­ле вырастает, а во втором уменьшается. При смене направ­ления смещения изменяется и давление в приемных соплах усилителя.

Лекция 10