(54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
1
Изобретенле относится к технике автоматического управления, а именно к гидравлическим системам автоматики, широко применяемым во всех отраслях машиностроения и в военной технике.
Известен гидравлический операционный усилитель, содержащий поршневой сумматор с гидравлическими входными цепями и цепями обратной связи и усилительный каскад, выполненный в виде подпружиненного с двух сторон золотника. Однако такое устройство из-за низкого подводимого давления питания имеет плохие динамические характеристики. Кроме того, оно имеет малый коэффициент усиления по мощности и значительную величину непроизводительного расхода (утечкв).
Цель изобретения - повышение коэффициента усиления по мощности и уменьшение непроизводительного расхода жидкости.
Для ее осуществления золотник усилителя жестко связан с поршнем сумматора, а рабочая камера между ними подключена к каналам нагнетания и слива и соединена с выходным каналом, причем канал слива |
соединен с торцовой полостью золотника, а подпори1невая камера через цепь обратной связи подключена к рабочей камере.
На чертеже показана схема предлагаемиIo гидравлического операционного усилителя.
Он состоит из корпуса 1, подпружиненного золотника 2, выполненного за одно . целое с измерительным поришевым сумматором, двух золотниковых втулок 3 и 4; нескольких линейных гидравлических входных цепей сопротивлений 5 52;... 5 (показано 3 сопротивления), установлен-; ных на входе в усилитель, активного гидравлического сопротивления б и гидрав;п)ческой емкости 7 в цепях обратной связи; двух двухпозиционных кранов 8 и О, двух пружин золотника 1О и 11, резьбового кольца 12, служащего для зажима золотниковых втулок 3 и 4; двух крышек 1.3 и 14 винта 15, служащего для начальной установки золотника 2 в среднее нейтральное положение.
Внутренняя коммуникация гидравлических каналов осуществляется следующим образом. Давление питания через квнвл нагнетании подводится к камере 16 между поршнем и золотником операционного усилителя. Из этой камеры жидкость поступает через напорное рабочее окно 17, об разованное кромками золотника и втулки во внутреннюю полость 18 зрлртника. От сюда жидкость может вытекать в сливную магистраль через канал слива 19, поступать в выходной канал 20 и в суммирующую подпорщневую камеру 21 через цепи обратной связи активное гидравлическое 6 или гидроемкостное 7 сопротивление. Вклк чение одного из указанных сопротивлений осуществляется двухпозиционными кранами 8 и 9.. Входные давления подводятся к суммирующей подпоршневой камере 21 через сопротивления 5|, 52, ... п Соединение указанных сопротивлений с источниками входных давлений осуществляется двухпози ционными кранами 22, 222 23з. Рассмотрим работу гидравлического опе рационного усилителя в режиме сумматорамасштабного множителя, при этом кран 8 открыт, а кран 9 закрыт. Пусть вначале входные давления Pl,P2 .. . Р отсутствуют, а каналы, связывающие суммирующую камеру 21 усилителя с входными трубопроводами через гидроомические сопротивления 5j, 52 ... 5 пере крыты К15анами 22, тогда золотник 2 под действием сил, создаваемых Давлением жид кости на торцах измерительного поршня, установится в таком положении при которо силы, действующие слева направо, уравновесиогн бы силы, действующие справа налево. Последнее будет иметь место в тот мо мен г, когда давление в камере 18, а вмеcle с чем и в кадмере 21 будеТ равно р - 5ilII .6(I) 21,0 I начальное давление в суммирующей камере 21 операционного усилителя; давление питания операционног усилителя; площадь торца измерительного гш/ппня золотника 2 со стороны камеры 16 и 21 соответ- сткенно. ripii этом усилие, создаваемое начально деформацией пружин Ю и 11 и действующее на золотник 2, должно быть равно ну- лю. Это можно достичь поворотом регулировочного винта 15. Для операционното усилия целесообразно чтобы 21(6 начальное давлени в суммирующей камере 21 должно быть рвано половине давления питания. Очевидно, что последнее будет обеспечено при симметричном положении напорной и сливной рабочих кромок золотника 2 по отношению К аналогичным кромкам золотниковой втулки 3. Предположим к одному из входных трубопроводов подводится входное давление пркчем Р9,,,о gX 1 рьчем jTgjjj Z О давление в суммирующей камере 21 возврастает. Увеличение давления вызовет перемещение золотника вправо,ри этом давление в камере 18, а вместе с тем и на выходе операционного усилителя уменьшится. Если активные гидравлические сопротивления 5 и 6 линейны, то можно показать, что изменение выходного давления составит ,.др(2) РВЫХ R 8Х.1 Д вхРвх.Т V перепад давлений между входным давлением и давлением в суммирующей камере 21; активное гидравлическое сопротивление дросселя 6 в цепи обратной связи; активное гидравлическое сопротивление дросселя 5 j во входной цепи. Приведенное уравнение (2) будет справедливо и для случая, когда Р Р2in Только в этом случае золотник 2 будет смещаться со среднего положения влево. Таким образом, пщравлический рперационный усилитель при постоянстве отнощения - выполняет функцию масштабнотО множителя. Если на вход усилителя, т. в. к входным сопротивлениям 5 будет независимо подведено несколько давлений, то у эавнение (2) в этом случае гфимет вид Rn - RO RO (,..- РВХ.И) Таким образом, наличие линейных активных гидравлических сопротивлений на входе в усилитель и в цепи его обратной связи позволяет сумм1фовать подведенные к нему давления с одновременным усилением ка ж дого из них на постоянный коэффициент. Для выполнения операции интегрирова- ния входных давлений нужно перекрыть запорный кран 8 и открыть кран 9. При этом в цепи обратной связи усилителя будет включена гидравлическая емкость. При такой схеме соединения выходное давление будет равно 6Х.1 ДРвыл где 9 - оператор дифференцирования;
«f - постоянная времени, т. е. операционный усилитель будет работать в режиме интегратора.
Предметизобретения
Гидравлический операционный усилитель, содержащий поршневой сумматор с гидрав.лическими входами и цепями обратной связи и усилительный каскад, выполненный в
виде подпружиненного с двух сторон золотнике, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по моишости и уменьшения непроизводительного расхода жидкости, золотник усилителя жестко связан с поршнем сумматора, а рабочая камера между ними подключена к каналам нагнетания и слива и соединена с выходным каналом, причем канал слива соединен с торцевой полостью золотника, подпоршневая камера через цепь обратной связи подключена к рабочей камере.
