Развитие гидравлических систем управления

Основой быстрого развития гидравлических систем управления явилось стремление создать точное управление большими мощностями, массами и скоростями. Высокое отношение выходной мощности к весу дает гидравлическим системам преимущество тогда, когда требуется точное управление движением, а также в случаях, когда допустимые размеры и вес системы ограничены.

В большинстве систем управления гидравлические сервомеханизмы являются силовыми элементами или усилителями мощности, которые обеспечивают управление большой мощностью на выходе системы посредством маломощного электрического сигнала. Это увеличение уровня управляемой мощности может быть создано одним или несколькими каскадами усиления, которые позволяют получить очень большие значения коэффициента усиления. Наряду с электрическими датчиками входных сигналов в гидравлической системе управления могут быть использованы механические датчики для определения таких параметров, как положение, сила, скорость, давление или температура.

Гидравлическая система управления, состоящая из механико – или электрогидравлических элементов, используется для точного регулирования положения управляемого органа, например в металлообрабатывающих станках, или осуществляет управление скоростями поворота, набора высоты, крена самолетов, ракет и подводных лодок. Гидравлические системы управления могут быть использованы в качестве регуляторов скорости вращения паровых или газовых турбин, двигателей внутреннего сгорания и передач с переменным отношением, т. е. в тех случаях, когда от регулятора требуются большое усилие на выходе и высокая Чувствительность.

При управлении полетом ракеты, в системах автоматического приземления самолетов и в системах слежения радарных установок электромагнитные сигналы, передаваемые через сотни километров, могут быть преобразованы с помощью электронных или полупроводниковых устройств в электрические сигналы управления, поступающие к гидравлической системе.

Гидравлическая система управления

Однако в других случаях оператор может посылать свои команды непосредственно к гидравлическому сервомеханизму через механическую передачу, например при управлении автомобилем, экскаватором, а также в системах управления самолетом.

Во многих перечисленных случаях электрические, механические и пневматические агрегаты работают совместно с гидравлическими сервомеханизмами, выполняя свои задачи и обеспечивая выходные характеристики системы с соблюдением требований относительно ее веса, размеров и стоимости. Несмотря на то что гидравлические элементы применяются в основном как исполнительные механизмы на выходе системы, они должны по своим статическим и динамическим характеристикам соответствовать элементам, предшествующим им в цепи управления. При проектировании системы управления необходимо правильно подобрать ее элементы. Для этого конструктор должен быть хорошо знаком с различными типами гидравлических сервомеханизмов, , с их статическими и динамическими характеристиками. Каждый тип сервомеханизма имеет свои особенности – Гистерезис, Зону нечувствительности, Уровень входного сигнала, Нелинейности или в случае применения гидродвигателей пульсацию момента на выходном валу и потери мощности.

Гидравлические сервомеханизмы могут быть классифицированы в соответствии с функциями, выполняемыми ими в цепи управления. Например, их можно разделить на управляющие и исполнительные элементы. Управляющие элементы, такие, как гидроусилители и насосы с переменной производительностью, используются для создания и регулирования расхода жидкости, поступающей к исполнительному элементу. Последний преобразует гидравлическую мощность в механическую энергию, которая приводит в движение нагрузку. Эту функцию может выполнять силовой цилиндр с поршнем, гидроквадрант (лопастной исполнительный механизм), гидродвигатель или турбина.