Проектирование гидравлических усилителей следящих приводов

 

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 

В.М. Фомичев  
 
 
ПРОЕКТИРОВАНИЕ  
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ  
УСИЛИТЕЛЕЙ  
СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ 
 
Допущено Учебно-методическим объединением вузов  
по университетскому политехническому образованию  
в качестве учебного пособия для студентов высших  
учебных заведений, обучающихся по направлению  
подготовки 150800 «Гидравлическая, вакуумная  
и компрессорная техника» специальности  
150802 «Гидравлические машины, гидроприводы  
и гидропневмоавтоматика» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

М о с к в а  

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 9  

 

УДК 62-82(075.8) 
ББК 34.447 
Ф766 
Рецензенты: В.И. Пыриков, С.Е. Семенов 

 
Фомичев В.М.  
  
 
       Проектирование гидравлических усилителей следящих 
приводов: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. — 44 с.: ил. 
ISBN 978-5-7038-3268-4 
Изложены материалы, в которых отражен практический опыт 
промышленности в области проектирования электрогидравлических 
усилителей мощности, составляющих основу электрогидравлических 
следящих приводов. Рассмотрены двухкаскадные усилители с соплом-заслонкой и струйной трубкой в предварительном каскаде, цилиндрическим золотниковым распределителем в выходном каскаде, 
механической и электрической обратной связью по положению золотника. Представлены математические модели, изложена методика 
проектных расчетов параметров и характеристик, рассмотрены вопросы выбора конструкционных материалов и обоснования конструкции усилителей. 
Для студентов старших курсов, обучающихся по специальности 
«Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» и другим 
машиностроительным специальностям. 
УДК 62-82(075.8) 
ББК 34.447 
Учебное издание 

Фомичев Владимир Михайлович  

ПРОЕКТИРОВАНИЕ  
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ  
СЛЕДЯЩИХ ПРИВОДОВ  
 
Редактор С.А. Серебрякова 
Корректор Г.С. Беляева 
Компьютерная верстка С.А. Серебряковой 

Подписано в печать 29.11.2008. Формат 60×84/16. Бумага офсетная. 
Усл. печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 2,03.  
Изд. № 123. Тираж 100 экз. Заказ        . 
 
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана 
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5 
 

ISBN 978-5-7038-3268-4 
  
 
      © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009 

Ф766

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 

АФЧХ — амплитудно-фазовая частотная характеристика 
ГУ 
— гидроусилитель 
ГУ-СЗ — гидроусилитель «сопло-заслонка» 
ГУ-СТ — гидроусилитель «струйная трубка» 
МОС — механическая обратная связь 
ЦЗР 
— цилиндрический золотниковый распределитель 
ЭГП 
— электрогидравлический привод 
ЭГУ 
— электрогидравлический усилитель 
ЭМП — электромеханический преобразователь сигналов 
ЭОС 
— электрическая обратная связь 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

В высокоточных электрогидравлических следящих приводах 
(ЭГП) наиболее широкое применение находят двухкаскадные 
электрогидравлические усилители (ЭГУ) с гидроусилителями  
«сопло-заслонка» (ГУ-СЗ) или «струйная трубка» (ГУ-СТ) в предварительном каскаде усиления и цилиндрическим золотниковым 
распределителем (ЦЗР) в выходном каскаде. Такие ЭГУ имеют 
механическую обратную связь по положению золотника (МОС), 
выпускаются серийно и при соответствующей культуре производства и эксплуатации обеспечивают наработку на отказ более миллиона часов [1]. Также начинают широко внедряться ЭГУ суперкласса [2] c электрической обратной связью (ЭОС), применение 
которой позволяет получить технические и эксплуатационные характеристики наивысшего уровня.  
ЭГУ определяют уровень технических возможностей приводов 
и являются их основным компонентом. Разработчики непрерывно 
ведут работу по дальнейшему совершенствованию схем, конструкций, технологии изготовления и методов обоснования параметров усилителей, что позволяет существенно улучшить их технические характеристики и показатели надежности. 
В пособии излагается современный подход к обоснованию 
схем, параметров, характеристик и конструированию ЭГУ с учетом выбора материалов элементов конструкций и возможностей 
технологии производства. В первом разделе рассмотрены вопросы 
проектирования усилителей с СЗ-МОС, во второй — с СТ-МОС, в 
третьей — с СТ-ЭОС, в четвертой дается информация о конструкционных материалах и конструировании ЭГУ. 

1. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ  
С СОПЛОМ-ЗАСЛОНКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ  
ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ 

Исходными данными при проектировании являются: 
– схема ЭГУ (рис. 1);  
– номинальный ток управления 
упр
нI
; 
– схема соединения и активное сопротивление обмоток управления электромеханического преобразователя сигналов (ЭМП); 
– давление подачи рп, давление слива рс, плотность ρ, вязкость 
ν и температура жидкости Tж; 
– номинальный расход Qн, расход насыщения Qнас, коэффициент усиления по расходу в области нуля 
0
qx
K
, предельная нелиней
ность расходной характеристики N; 
– максимальная допустимая суммарная утечка жидкости 
ЭГУ
ут
;
Q
 

– постоянная времени Tу и коэффициент демпфирования ζу эквивалентного динамического звена (усилителя) или фазовый сдвиг 
на характерной для привода частоте. 
При обосновании схемы и параметров ЭГУ необходимо обеспечить выполнение следующих критериев качества: 
– устойчивость ЭГУ (отсутствие автоколебаний); 
– надежную работу при возможном загрязнении жидкости (обеспечение силы срезания стружки дросселирующими кромками ЦЗР); 
– демпфирование подвижной системы «якорь ЭМП — заслонка», обеспечивающее защиту от внутренних и внешних динами- 
ческих возмущений; 
– помехозащищенность характеристик при эксплуатационных изменениях давлений подачи и слива, а также температуры 
жидкости; 
– минимальные габариты и массу; 
– учет технологической реализуемости ЭГУ.