Двухкаскадные золотниковые  гидроусилители

Наибольшее применение в станках нашли двухкаскадные гидравлические усилители с электроуправлением, использующие в первом каскаде однощелевой золотник, позволяющий лучшим образом решить задачу стыковки золотников двух каскадов.

Конструкция электрогидравлического преобразователя типа 12Г68-1, разработанного в ЭНИМСе и серийно изготовляемого Ленинградским опытным заводом «Гидроавтоматика», показана на рис. 68. Этот преобразователь состоит из электромеханиче­ского преобразователя 1 типа подвижной катушки, золотника 2 первого каскада гидравлического усилителя, торец которого от­носительно окна 3 в корпусе образует рабочую щель h₁, и рас­пределительного четырехщелевого золотника 7 второго каскада с реактивной турбинкой 5 на его конце. Последняя предназначе­на для сообщения золотнику непрерывного вращательного движения, снимающего силу трения и препятствующего об­литерации рабочих щелей. Турбинка питается жидко­стью, идущей на слив в ре­зервуар из системы. Для того чтобы скорость вращения зо­лотника была примерно по­стоянной и не зависела от расхода масла во внешней цепи (от размера подачи), схемой включения турбины предусмотрено, чтобы через нее всегда.проходило все масло, сливаемое из системы. Подвод такого масла со сброса предо­хранительного клапана осуществляется по магистрали 6.

Рис. 68. Конструкция электрогидрав­лического преобразователя типа 12Г68-1 с двухкаскадным золотнико­вым гидроусилителем и подпружи­ненным золотником

Подвижная катушка электромеханического преобразователя в сочетании с пружиной низкой жесткости 10 осуществляет уп­равление перемещением золотника пропорционально изменению рабочего сигнала, а также сообщает золотнику 2 первого каска­да осцилляцию. В соответствии с величиной сигнала изменяется размер ai ширины рабочей щели и давление над верхним (рис. 68) торцом золотника, определяемое соотношением сопро­тивлений указанной рабочей щели и постоянного дросселя 8, установленного на входе. Положение распределительного золот­ника 7 определяется балансом сил, развиваемых по его торцам: от давления жидкости на верхний торец и пружины 4 высокой жесткости на нижний.

Электрогидравлические преобразователи изготовляют трехтипоразмеров. Наибольшая мощность на входе (в электромеха­ническом преобразователе) составляет 3 Вт, осцилляция выпол­няется с частотой 50—500 Гц и амплитудой, достаточной для ее стабильного поддержания (0,01—0,1 мм). С целью улучшения динамики преобразователя диаметр золотника первого каскада составляет d₃ = 3 мм, жесткость пружины 4 — 250 кгс/см. В результате в преобразователе частота при сдвиге фазы 90° составляет 55 Гц, а резонансный пик амплитуды не превышает 5 дБ (сокращен с помощью демпфера 9 диаметром 0,19мм).

Преобразователи типа 12Г68-1 нашли широкое применение в следящих приводах станков для электрохимической обработки, копировальных и с числовым программным управлением. Наряду с отмеченными положительными данными конструкция обладает рядом органических недостатков. Применение однощелевого золотника в первом каскаде не обеспечивает постоян­ства нейтрального положения при изменении температуры жид­кости и давления в системе и не обеспечивает симметричности статической характеристики преобразователя в широком диапа­зоне регулирования. Низкая жесткость пружины ЭМП (2,5 кгс/см) даже при небольшом диаметре золотника d₃ = 3 мм может приводить к неустойчивости первого каскада от действия реактивных сил, а в итоге всего преобразователя. Сообщение вращательного движения золотнику от турбинки представляется излишним при наличии осевой осцилляции и влечет за собой ряд отрицательных явлений: колебание состояния равновесия, взаимное влияние преобразователей от толчков давления в слив­ной магистрали при разгонах и торможениях, повышение массы золотника и т. п. Кроме того, применение схемы с подпружинен­ным золотником ограничивает возможности повышения мощно­сти на выходе преобразователя и унификации давления в систе­ме управления и силовой части.

Рис. 69. Конструкция электрогидравлического преобразователя типа ЭГП-2 с обратной связью по положению

На рис. 69 показана конструкция электрогидравлического преобразователя типа ЭГП-2 с обратной связью по положению между золотниками первого и второго каскадов. Электромеха­нический преобразователь (ЭМП) и связка управляют однощелевым золотником /первого каскада так же, как и в однокаскадном преобразователе, показанном на рис. 63. Принцип рабо­ты гидравлического усилителя аналогичен описанному выше (см. рис. 17). Так как ЭМП перемещает в двухкаскадном гид­равлическом усилителе золотник меньшего диаметра d₃ = б мм, условия его работы относительно однокаскадного золотника облегчаются, а следовательно, проще обеспечить условия ста­бильной осцилляции, устойчивости от гидродинамических сил и расширить рабочий ход золотника. При номинальном давлении 50 кгс/см² преобразователь с золотником 2 второго каскада диа­метром D₃ = 20 мм обеспечивает расход на выходе до 28 л/мин (при нулевой нагрузке).

Преобразователи типа ЭГП-2 успешно эксплуатируются на четырехкоординатных фрезерных станках с ЧПУ модели ФП-8. Однако эти преобразователи имеют недостатки, отмеченные вы­ше для схем гидроусилителей с однощелевым золотником.

18 Таким образом, золотниковые гидроусилители несмотря на простоту конструкции обладают недостатками, проявляющими­ся в значительных силах, необходимых для—перемещения гид­роусилителей, вследствие возникновения осевых гидродинами­ческих сил, сил сухого и вязкого трения, а также инерционности. Поэтому для золотниковых гидроусилителей требуются управ­ляющие электромеханические преобразователи значительной мощности. Кроме того, наличие трущихся поверхностей и малых зазоров между золотником и корпусом понижает надежность работы золотникового гидроусилителя.

Глава V.

ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ

С СОПЛО-ЗАСЛОНКОЙ

В ПЕРВОМ КАСКАДЕ УСИЛЕНИЯ