O acționare servo hidraulică este o acționare hidraulică reglabilă , în care legea de mișcare a legăturii de ieșire (arborele motorului hidraulic sau tija cilindrului hidraulic (în unele cazuri) corpul ) se modifică în funcție de acțiunea de control.
De regulă, funcțiile de amplificare a semnalului de control în ceea ce privește puterea se adaugă la funcțiile de urmărire din servomotor hidraulic. Prin urmare, termenul de amplificator hidraulic este considerat sinonim cu termenul de acționare servo hidraulică .
Una dintre posibilele diagrame structurale ale rapelului hidraulic este prezentată în Fig. 1 .
În această schemă, deplasarea mânerului de comandă spre dreapta printr-o legătură mecanică face ca bobina să se deplaseze și spre dreapta. În același timp, canalele distribuitorului hidraulic cu bobină se deschid , drept urmare lichidul din pompă este alimentat în cavitatea dreaptă a motorului hidraulic , care este folosit ca cilindru hidraulic cu dublă tijă . În această cavitate a cilindrului hidraulic se creează un exces de presiune și, ca urmare, legătura de ieșire se deplasează spre dreapta, adică în aceeași direcție cu mânerul. Deoarece legătura de ieșire este conectată rigid la carcasa distribuitorului, deplasarea legăturii de ieșire provoacă aceeași deplasare a carcasei distribuitorului ( Fig. 2 ). Ca urmare a deplasării carcasei distribuitorului, canalele din distribuitorul hidraulic sunt blocate de benzile bobinei și alimentarea cu fluid de la pompă la cavitatea cilindrului hidraulic este oprită. Astfel, atât mânerul de comandă, cât și legătura de ieșire a motorului hidraulic se mișcă sincron. Totuși, datorită faptului că forța pe legătura de ieșire este creată din cauza presiunii dezvoltate de pompă, această forță este de multe ori mai mare decât forța aplicată mânerului de către operator. Câștigul servomotoarelor hidraulice este practic nelimitat, iar puterea semnalului de intrare poate fi redusă la o valoare neglijabilă (aproximativ 0,5 W ).
În proiectarea considerată a distribuitorului, mișcarea bobinei poate fi cauzată nu numai de mișcarea liniară a mânerului de control, ci și, cu modificări structurale minore, este posibil să se efectueze mișcarea de intrare a bobinei folosind rotația . mișcarea volanului (de exemplu, printr-un angrenaj cu șurub ).
Uneori, curelele bobinelor supapei sunt realizate cu o ușoară conicitate (6 ° -10 °) ( Fig. 4 ). Apoi deschiderea canalelor de distribuire are loc mai lin decât la distribuitoarele cu bobine cu curele cilindrice ( Fig. 5 ). În consecință, atunci când canalele sunt deschise, fluxul de fluid în cavitatea motorului hidraulic crește, de asemenea, mai ușor și, prin urmare, „pornirea” și oprirea legăturii de ieșire a amplificatorului hidraulic are loc, de asemenea, mai ușor. Cu alte cuvinte, dacă există o conicitate în designul bobinelor, sensibilitatea amplificatorului hidraulic scade.
Orez. 4. Curele bobinei în prezența unei conici; cu acest design, „pornirea” și oprirea legăturii de ieșire a amplificatorului hidraulic are loc mai ușor
Orez. 5. Benzi de bobină cilindrice
În plus față de supapele cu bobină , distribuitoarele de supape sunt uneori utilizate în proiectele de amplificatoare hidraulice . Una dintre schemele posibile de proiectare a unui astfel de rapel hidraulic este prezentată în Fig. 6 .
Într-un astfel de rapel hidraulic, atunci când butonul de comandă este mutat spre stânga, supapa superioară se deschide, iar lichidul din pompă este alimentat prin canalele din interiorul rapelului hidraulic în cavitatea dreaptă a cilindrului. În același timp, în această cavitate se creează un exces de presiune, sub influența căreia pistonul începe să se miște spre stânga, adică în aceeași direcție în care a fost deplasat butonul de comandă. Deoarece pistonul este conectat rigid la corpul distribuitorului, mișcarea pistonului determină exact aceeași mărime și direcție de mișcare a corpului distribuitorului. La rândul său, deplasarea carcasei închide supapa superioară, iar alimentarea cu fluid în cavitatea din stânga a cilindrului se oprește și, în consecință, se oprește mișcarea pistonului. Astfel, legătura de ieșire (tija pistonului) se mișcă sincron cu legătura de intrare (buton de control).
Când pistonul se deplasează spre stânga, lichidul din cavitatea stângă a cilindrului este deplasat în acumulator .
Când stick-ul de comandă este mutat spre dreapta, supapa superioară este închisă, dar supapa inferioară se deschide, iar lichidul din cavitatea dreaptă a cilindrului curge la scurgerea în rezervor . În acest caz, pistonul se deplasează spre dreapta sub acțiunea presiunii create de acumulator .
Boosterele hidraulice cu distribuitoare de supape au o fidelitate ridicată în comparație cu propulsoarele hidraulice cu supape cu bobină, deoarece există o zonă moartă în supapele cu bobină, datorită faptului că lățimea benzilor de supape este de obicei făcută puțin mai mare decât diametrul canalelor blocate. (suprapunere pozitivă; potrivirea absolut exactă între lățimea benzilor și diametrele canalelor nu poate fi realizată din motive tehnologice pentru fabricarea pieselor). În galeriile cu supape, zona moartă poate fi eliminată cu ușurință.
Un amplificator hidraulic de cuplu este un tip de servomotor hidraulic în care fie un motor hidraulic, fie un motor hidraulic rotativ servește ca motor hidraulic .
La acest tip de propulsoare hidraulice se folosește de obicei un distribuitor hidraulic cu supapă rotativă realizată sub formă de macara, în timp ce distribuitorul are o bucșă de urmărire.
Amplificatoarele cu jet sunt realizate pe baza distribuitoarelor cu jet .
În comparație cu amplificatoarele hidraulice de tip mecanic, amplificatoarele cu jet au o viteză mare. Frecvența de comutare a amplificatoarelor cu jet de gaz atinge câțiva kHz. Amplificatoarele care funcționează pe lichide cu vâscozitate scăzută au o viteză cu un ordin de mărime mai mică decât cele cu gaz, cu toate acestea, viteza lor satisface și practica.
O diagramă a funcționării unuia dintre tipurile de amplificatoare cu jet este prezentată în fig. 8. Când tubul 1 este rotit cu un unghi mic în sensul acelor de ceasornic, fluxul Q este introdus în cavitatea dreaptă a cilindrului hidraulic 2. Se creează o presiune în exces în această cavitate, iar corpul se va deplasa spre dreapta până când echilibrul este restabilit și debitul este din nou împărțit în două părți egale. Astfel, corpul cilindrului hidraulic 2 urmărește mișcările tubului 1.
Semnalul aplicat la intrarea amplificatorului hidraulic determină mișcarea corespunzătoare a legăturii de ieșire. Cu unele mișcări mici ale mânerului, legătura de ieșire va rămâne în repaus pentru anumite valori ale acestei mișcări. Acest lucru se datorează faptului că elementele de fixare ale transmisiei mecanice de la mâner la bobină au joc. Atâta timp cât aceste jocuri nu sunt selectate, bobina va rămâne în repaus. În consecință, legătura de ieșire a amplificatorului hidraulic va rămâne, de asemenea, în repaus. În plus, din motive tehnologice, lățimea benzilor bobinei este de obicei făcută ceva mai mare decât diametrul canalelor blocate (suprapunere pozitivă), ceea ce înseamnă că în stadiul inițial al mișcării bobinei, canalele distribuitoare vor fi blocate și lichidul din pompă nu va curge în cavitatea motorului hidraulic și, prin urmare, orificiul de ieșire, legătura va rămâne în repaus. Astfel, din motive obiective, sensibilitatea amplificatorului hidraulic nu poate fi absolută.
Strict vorbind, sensibilitatea este înțeleasă ca un set de calități care permit, cu o eroare minimă (în timp și cale), deplasările date ale intrării să fie convertite în deplasări ale legăturii de ieșire . În acest caz, eroarea de timp caracterizează viteza și, pe parcurs - precizia rapelului hidraulic.
Pe lângă lățimea curelelor și a jocurilor transmisiei mecanice, sensibilitatea este afectată de scurgerea fluidului de lucru prin golurile dintre piesele distribuitorului, frecarea elementelor structurale, elasticitatea pieselor și lucrul. fluidul amplificatorului hidraulic, precum și sarcina de ieșire, care afectează presiunea din sistemul hidraulic și, prin urmare, scurgerile.
Sensibilitatea este una dintre cerințele principale pentru acționările servo hidraulice.
Un exemplu de acționare servo hidraulică este servodirecția , care este utilizată pe scară largă în automobile . Un servomotor hidraulic este utilizat în cazurile în care controlul direct al unui anumit mecanism necesită prea mult efort din partea unei persoane. Pe lângă mașini, servomotoare hidraulice sunt instalate pe tractoare , pe nave , utilizate în aviație , robotică și alte domenii.
Primul brevet de impuls hidraulic a fost obținut de Frederick Lanchester în Marea Britanie în 1902. Invenția sa a fost „un mecanism de amplificare condus de energia hidraulică” [1] . În 1926, Pierce Arrow, inginer în divizia de camioane a companiei , a demonstrat o servodirecție de înaltă performanță la General Motors, dar producătorul auto a considerat că aceste dispozitive ar fi prea scumpe pentru a fi puse pe piață [2] [3] . Prima servodirecție comercială a fost realizată de Chrysler în 1951, iar majoritatea mașinilor noi vin acum cu servodirecție.