En servohydraulisk drivning är en justerbar hydraulisk drivning , där rörelselagen för utgående länk (hydraulisk motoraxel eller hydraulisk cylinderstång (i vissa fall) kropp ) ändras beroende på kontrollåtgärden.
Som regel läggs funktionerna för att förstärka styrsignalen i termer av effekt till spårningsfunktionerna i den hydrauliska servodrivningen. Därför anses termen hydraulisk booster synonymt med termen servohydraulisk drivning .
Ett av de möjliga strukturdiagrammen för den hydrauliska boostern visas i fig. 1 .
I det här schemat gör att man flyttar kontrollhandtaget åt höger genom en mekanisk länk att spolen också flyttas åt höger. Samtidigt öppnas kanalerna för den hydrauliska spolfördelaren , vilket resulterar i att vätskan från pumpen tillförs den högra håligheten i hydraulmotorn , som används som en dubbelstång hydraulcylinder . Övertryck skapas i denna hålighet i hydraulcylindern , och som ett resultat rör sig utgångslänken åt höger, det vill säga i samma riktning som handtaget. Eftersom utgångslänken är fast ansluten till fördelarhuset, orsakar förskjutningen av utgångslänken samma förskjutning av fördelarhuset ( fig. 2 ). Som ett resultat av förskjutningen av fördelarhuset blockeras kanalerna i den hydrauliska fördelaren av spolbanden och vätsketillförseln från pumpen till hydraulcylinderns kavitet stoppas. Sålunda rör sig både manöverhandtaget och utgångslänken på hydraulmotorn synkront. Men på grund av det faktum att kraften på utgångslänken skapas på grund av trycket som utvecklas av pumpen, är denna kraft många gånger större än kraften som appliceras på handtaget av operatören. Förstärkningen av hydrauliska servodrivningar är praktiskt taget obegränsad, och ingångssignalens effekt kan reduceras till ett försumbart värde (ungefär 0,5 W ).
I den övervägda utformningen av fördelaren kan spolens rörelse orsakas inte bara av den linjära rörelsen av kontrollhandtaget, utan också, med mindre strukturella förändringar, är det möjligt att utföra spolens inmatningsrörelse med hjälp av den roterande rörelse av ratten (till exempel genom ett skruvhjul ).
Ibland är ventilspolarnas bälten gjorda med en lätt avsmalning (6 ° -10 °) ( Fig. 4 ). Då sker öppningen av fördelarkanalerna smidigare än i fördelare med spolar med cylindriska bälten ( Fig. 5 ). Följaktligen, när kanalerna öppnas, ökar vätskeflödet in i hydraulmotorns hålighet också smidigare, och därför sker "start" och stoppa utgångslänken på den hydrauliska boostern också smidigare. Med andra ord, om det finns en avsmalning i utformningen av spolarna, minskar känsligheten hos den hydrauliska boostern.
Ris. 4. Bälten på spolen i närvaro av en avsmalning; med denna design går det smidigare att "starta" och stoppa den hydrauliska boosterns utgående länk
Ris. 5. Cylindriska spolband
Förutom spolventiler används ibland ventilfördelare i hydrauliska boosterkonstruktioner . Ett av de möjliga designscheman för en sådan hydraulisk booster visas i fig. 6 .
I en sådan hydraulisk booster, när kontrollvredet flyttas till vänster, öppnas den övre ventilen och vätskan från pumpen matas genom kanalerna inuti den hydrauliska boostern in i cylinderns högra hålighet. Samtidigt skapas övertryck i denna hålighet, under påverkan av vilken kolven börjar röra sig till vänster, det vill säga i samma riktning som kontrollknappen flyttades. Eftersom kolven är stelt ansluten till fördelarkroppen, orsakar kolvens rörelse exakt samma storlek och rörelseriktning för fördelarkroppen. I sin tur stänger förskjutningen av huset den övre ventilen, och tillförseln av vätska till cylinderns vänstra hålighet stoppar, och följaktligen stoppar kolvens rörelse. Utgångslänken (kolvstången) rör sig således synkront med ingångslänken (kontrollratten).
När kolven rör sig åt vänster förskjuts vätskan från cylinderns vänstra hålighet in i ackumulatorn .
När manöverspaken flyttas åt höger stängs den övre ventilen, men den nedre ventilen öppnas och vätskan från cylinderns högra hålighet strömmar till avloppet in i tanken . I det här fallet rör sig kolven till höger under verkan av tryck som skapas av ackumulatorn .
Hydrauliska boosters med ventilfördelare har en hög tillförlitlighet jämfört med hydrauliska boosters med slidventiler, eftersom det finns en dödzon i slidventilerna, på grund av att bredden på ventilbanden vanligtvis görs något större än diametern på de blockerade kanalerna (positiv överlappning; absolut exakt överensstämmelse mellan bandens bredd och kanalernas diametrar kan inte uppnås på grund av tekniska skäl för tillverkning av delar). I ventilgrenrör kan dödzonen enkelt elimineras.
En hydraulisk vridmomentförstärkare är en typ av servohydraulisk drivning där antingen en hydraulmotor eller en roterande hydraulmotor fungerar som en hydraulmotor .
I denna typ av hydrauliska boosters används vanligtvis en hydraulisk fördelare med en vridventil gjord i form av en kran, medan fördelaren har en efterföljande bussning.
Jetförstärkare tillverkas på basis av jetdistributörer .
Jämfört med hydrauliska boosters av mekanisk typ har jetboosters en hög hastighet. Omkopplingsfrekvensen för gasjetförstärkare når flera kHz. Förstärkare som arbetar på vätskor med låg viskositet har en storleksordning lägre hastighet än gasförstärkare, men deras hastighet tillfredsställer också praxis.
Ett diagram över funktionen hos en av typerna av jetförstärkare visas i fig. 8. När rör 1 roteras med en liten vinkel medurs matas flödet Q in i den högra håligheten i hydraulcylindern 2. Övertryck skapas i denna hålighet, och kroppen kommer att röra sig åt höger tills balansen återställs och flödet är återigen uppdelad i två lika delar. Hydraulcylinderns 2 kropp följer således rörets 1 rörelser.
Signalen som appliceras på ingången på den hydrauliska boostern orsakar motsvarande rörelse hos utgångslänken. Med några små rörelser av handtaget kommer utgångslänken att förbli i vila under vissa värden av denna rörelse. Detta beror på det faktum att fästelementen i den mekaniska transmissionen från handtaget till spolen har glapp. Så länge dessa bakslag inte är valda, kommer spolen att förbli i vila. Följaktligen kommer även den hydrauliska boosterns utgångslänk att förbli i vila. Dessutom, av tekniska skäl, görs spolbandens bredd vanligtvis något större än diametern på de blockerade kanalerna (positiv överlappning), vilket innebär att i det inledande skedet av spolrörelsen kommer fördelarkanalerna att blockeras, och vätskan från pumpen kommer inte att flöda till den hydrauliska motorns hålighet, och därför kommer utloppet länken att förbli i vila. Därför kan känsligheten hos den hydrauliska boostern av objektiva skäl inte vara absolut.
Strängt taget förstås känslighet som en uppsättning kvaliteter som tillåter, med ett minimalt fel (i tid och väg), de givna förskjutningarna av ingången att omvandlas till förskjutningar av utgångslänken . I det här fallet kännetecknar tidsfelet hastigheten och längs vägen - noggrannheten hos den hydrauliska boostern.
Förutom bredden på remmarna och glapparna hos den mekaniska transmissionen, påverkas känsligheten av läckaget av arbetsvätskan genom gapen mellan fördelarens delar, friktion i strukturelementen, delarnas elasticitet och arbetskraften. vätskan i den hydrauliska boostern, såväl som den utgående lasten, vilket påverkar trycket i hydraulsystemet och därmed läckorna. .
Känslighet är ett av huvudkraven för servohydrauliska drivningar.
Ett exempel på en servohydraulisk drivning är servostyrningen , som används flitigt i bilar . Ett servohydrauliskt ställdon används i de fall där direkt kontroll av en viss mekanism kräver för mycket ansträngning från en person. Förutom bilar installeras servohydrauliska ställdon på traktorer , på fartyg , som används inom flyg , robotik och andra områden.
Det första patentet för hydraulisk boost erhölls av Frederick Lanchester i Storbritannien 1902. Hans uppfinning var "en förstärkningsmekanism som drivs av hydraulisk energi" [1] . År 1926 demonstrerade Pierce Arrow, en ingenjör i lastbilsdivisionen av företaget , en högpresterande servostyrning på General Motors, men biltillverkaren ansåg att dessa enheter skulle vara för dyra att släppa ut på marknaden [2] [3] . Den första kommersiella servostyrningen gjordes av Chrysler 1951, och de flesta nya bilar kommer nu med servostyrning.