Гидромеханические и пневматические исполнительные механизмы (гидро- и пневмоприводы) используют принципы по преобразованию и регулированию энергии показаны в табл. 4.2.
|
Гидравлический исполнительный механизм |
Пневматический исполнительный механизм |
|
|
Среда |
Жидкость для гидросистем, обычно масло.Поступает из бака, маслоотстойника. Практически несжимаемая. Самосмазка. Вязкость сильно зависит от температуры |
Газ, обычно воздух. Поступает из окружающего воздуха. Сжимаемый. Требует дополнительной смазки Флуктуации вязкости пренебрежимо малы |
|
Давление |
Приблизительно до 30 МПа |
Приблизительно до 1 МПа (приблизительно более 0,05 МПа для вакуумных приводов) |
|
Линия подсоединения |
Напорная и сливная дополнительная линия |
Только подвод давления. Возврат непосредственно в окружающую среду |
|
Виды применения |
Приводы с жесткими требованиями по нагрузке, синхронизации и позиционированию в закрытой (замкнутой) системе управления |
Приводы с ограниченными требованиями по усилию, механическое позиционирование, работа в открытой системе управления. |
Структура гидромеханического исполнительного механизма приведена на рис. 4.17.
Системы чаще всего строятся на принципах гидростатических преобразователей энергии. Они выполняют перемещения, преобразуя энергию давления жидкой среды в механическую работу и наоборот.
В противоположность им, гидродинамические преобразователи работают по принципу преобразования энергии потока (кинетической энергии движущейся жидкости) в механическую работу.
Потери во время работы являются следствием утечек и трения. Жидкостно-тепловые потери вызываются гидродинамическим сопротивлением, при котором действие дросселя (шайбы, сужающей поток) преобразует гидравлическую энергию в тепло. Часть тепла рассеивается в окружающей среде, а некоторая его часть поглощается и уносится рабочей жидкостью.
Турбулентность возникает там, где жидкость протекает через участки ограничений для движения потока (например, через дроссели). Скорость потока среды тогда не зависит в значительной мере от вязкости. С другой стороны, вязкость не играет той роли, как при ламинарном течении в узких трубках и отверстиях.
Гидромеханические усилители управляют процессом перехода энергии из гидравлической в механическую. Регулирующий механизм должен конструироваться для управления только относительно малым потоком энергии, необходимым для окончательного позиционирования клапанов.
Примером гидромеханического исполнительного механизма является электро или пьезогидравлическая форсунка. В отличие от бензиновых электромеханических форсунок, в форсунках «Common Rail» электромагнит при давлении 160…280 МПа (1600 … 2800 кгс/см2) не в состоянии поднять запорную иглу, поэтому используется принцип гидроусиления (рис. 4.18).
При создании давления в аккумуляторе, оно действует как на конусную поверхность иглы, так и на поршень управляющего клапана 6 (рис.9.107, а). Поскольку площадь рабочей поверхности поршня на 50% больше площади конусной поверхности иглы, игла распылителя продолжает прижиматься к седлу.
При подаче напряжения от блока управления на электромагнит 5, шток 4 якоря поднимается и открывается шариковый управляющий клапан 8 (рис. 9.107, б). Давление в камере управления 7 падает в результате открытия дроссельного отверстия и топливо пропускается из зоны над поршнем управляющего клапана в зону слива. Давление на поршень управляющего клапана падает, так как подводящее дроссельное отверстие управляющего клапана имеет меньшее сечение чем отводящее. Запорная игла 1 при этом под действием высокого давления в кармане распылителя открывается. Количество подаваемого топлива зависит от времени подачи напряжения в электромагнит 5, а значит от времени открытия шарикового управляющего клапана 3. При прекращении подачи напряжения на электромагнит 5, якорь под действием пружины опускается вниз, при этом шариковый управляющий клапан закрывается, давление в камере управления восстанавливается через специальный жиклер. Под действием давления топлива на поршень управляющего клапана 6, имеющего диаметр больше диаметра иглы, последняя закрыватся.
Примером гидромеханического исполнительного механизма являются тормозные камеры грузовых автомобилей приводящие в действия тормозные механизмы (рис. 4.19). Тормозная камера служит для создания тормозного усилия для колесного тормоза с помощью сжатого воздуха.
При срабатывании рабочей тормозной системы сжатый воздух, управляемый тормозным краном грузового автомобиля, проходит через вход камеру. Возникающее давление воздуха нагружает диафрагму 3 и перемешает ее вместе с диском 1 вправо, сжимая пружину. При этом нажимной шток 5 перемещаясь, передает усилие на рычаг 6 вала разжимного кулака 8. Тормозные колодки 14 при повороте S-кулачка 13 вала 8 разжимного кулачка 13 прижимаются к барабану 15, затормаживая колеса.
После окончания торможения сжатый воздух снова сбрасывается из камеры через тормозной кран грузового автомобиля. Одновременно пружина сжатия перемещает диск и диафрагму обратно в исходное положение. Вал разжимного кулачка также возвращается в нерабочее положение, тормозные колодки освобождают тормозной барабан и колеса растормаживаются. Возврат колодок в исходное положение при оттормаживании происходит под действием стяжной пружины 17.