12.3. Следящий гидропривод. Его практическое применение

Гидропривод, в котором выходное звено повторяет движение звена управления в заданном масштабе, называется следящим. Роль выходного звена в таком гидроприводе обычно выполняет шток гидроцилиндра или вал гидродвигателя, а роль звена управ­ления - устройство, на которое подается управляющий сигнал. Часто к функциям слежения добавляются функции усиления управ­ляющего сигнала по мощности, тогда следящий гидропривод назы­вается гидроусилителем.

Коэффициентом усиления гидроусилителя называется отноше­ние выходной мощности к мощности входного сигнала. Этот коэф­фициент может достигать очень больших значений, так как мощ­ность, затрачиваемая на управление, мала. Так, в системах ру­левого управления морских судов следящий гидропривод может иметь коэффициент усиления до 10⁵, а в системах автоматики с электрическим управлением гидропривода - до 10⁷.

Следящий гидропривод применяют в том случае, если ручное управление машиной для человека непосильно: на самолетах, ко­раблях, тяжелых автомобилях, тракторах, строительных, дорожных и других машинах, а также в системах автоматического управле­ния металлорежущих станков.

Рассмотрим некоторые конструктивные схемы следящего гид­ропривода и их практическое применение.

Широкое распространение получил следящий гидропривод в металлорежущих станках с автоматическим управлением. На ри­сунке 6 представлена схема простейшего следящего гидроприво­да поперечной подачи суппорта в копировальном токарном станке. Суппорт объединен с выходным звеном гидропривода подвижным корпусом 7 гидроцилиндра.

Р оль звена управления выполняет золотниковый гидрораспре­делитель 4, жестко соединенный с гидроцилиндром. Поршень гид­роцилиндра закреплен на корпусе 8 станка. При продольной пода­че суппорта щуп 5 скользит по копиру 6 и перемещает шток гид­рораспределителя, золотник открывает доступ жидкости из под­водящей гидролинии Л в одну из полостей 3 гидроцилиндра. В результате происходит смещение корпуса 7 с закрепленным на нем резцом, повторяющим смещение гидрораспределителя. При этом отверстие, соединяющее полость 3 с подводящей линией, пе­рекрывается, и перемещение суппорта в вертикальном направлении прекращается.

Таким образом, после выполнения необходимого действия в соот­ветствии с управляющим сигналом равновесие в системе восстанав­ливается.

Непрерывное протекание процессов рассогласования и восстановления обеспечивает слежение выходного звена за командой задающего.

П ринцип действия следя­щей системы усилителя ру­левого управления самоход­ной машины можно просле­дить по схеме, представлен­ной на рисунке 7. При повороте рулевого колеса 1 вправо поршень гидроци­линдра рулевой колонки 2 навинчивается по нарезке вала, перемещается влево и вы­тесняет часть жидкости из левой полости в сервоцилиндр 3. Под действием дав­ления жидкости поршень сервоцилиндра смещается вправо и сдвигает следящий золотник 4 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость из насоса 11 поступает через двойной управляемый обратный клапан 5 в рабочий гидроцилиндр 6, перемещает поршень и поворачивает колеса на некоторый угол. Одно­временно из гидроцилиндра 8 жидкость через клапан 5 и золот­ник 4 поступает в сливную линию, а траверса 7 через жесткую обратную связь перемещает корпус следящего золотника впра­во до тех пор, пока он не займет положение II и не прекратится подача жидкости к гидроцилиндру 6.

Таким образом, управление машиной осуществляется по мето­ду слежения, при котором поворот колес следует за поворотом рулевого колеса, несмотря на отсутствие механической связи меж­ду ними.

Пружинный аккумулятор 9 с зарядными клапанами 10 и обрат­ными клапанами 14 и 15 предназначен для пополнения системы управления рабочей жидкостью в случае ее утечки. Краны 13 и 12 служат для регулирования системы.

Гидроусилители рулевого управления подобной конструкции применяются на автомобилях ЗИЛ-130, МАЗ, КрАЗ, тракторах К-700, Т-150 и др.