Un accionamiento servohidráulico es un accionamiento hidráulico ajustable , en el que la ley de movimiento del eslabón de salida (eje del motor hidráulico o cuerpo de la varilla del cilindro hidráulico (en algunos casos) ) cambia según la acción de control.
Como regla general, las funciones de amplificación de la señal de control en términos de potencia se agregan a las funciones de seguimiento en el accionamiento servohidráulico. Por lo tanto, el término reforzador hidráulico se considera sinónimo del término accionamiento servohidráulico .
Uno de los posibles diagramas estructurales del reforzador hidráulico se muestra en la Fig. 1 .
En este esquema, mover la manija de control hacia la derecha a través de un enlace mecánico hace que el carrete también se mueva hacia la derecha. Al mismo tiempo, se abren los canales del distribuidor hidráulico del carrete , como resultado de lo cual el líquido de la bomba se suministra a la cavidad derecha del motor hidráulico , que se utiliza como un cilindro hidráulico de doble varilla . Se crea un exceso de presión en esta cavidad del cilindro hidráulico y, como resultado, el enlace de salida se mueve hacia la derecha, es decir, en la misma dirección que el mango. Dado que el enlace de salida está rígidamente conectado a la carcasa del distribuidor, el desplazamiento del enlace de salida provoca el mismo desplazamiento de la carcasa del distribuidor ( Fig. 2 ). Como resultado del desplazamiento de la carcasa del distribuidor, las bandas del carrete bloquean los canales del distribuidor hidráulico y se detiene el suministro de fluido desde la bomba a la cavidad del cilindro hidráulico. Por lo tanto, tanto la palanca de control como el enlace de salida del motor hidráulico se mueven sincrónicamente. Sin embargo, debido al hecho de que la fuerza en el enlace de salida se crea debido a la presión desarrollada por la bomba, esta fuerza es muchas veces mayor que la fuerza aplicada al mango por el operador. La ganancia de los servoaccionamientos hidráulicos es prácticamente ilimitada y la potencia de la señal de entrada se puede reducir a un valor insignificante (aproximadamente 0,5 W ).
En el diseño considerado del distribuidor, el movimiento del carrete puede ser causado no solo por el movimiento lineal de la manija de control, sino también, con cambios estructurales menores, es posible llevar a cabo el movimiento de entrada del carrete usando el rotacional . movimiento del volante (por ejemplo, a través de un engranaje de tornillo ).
A veces, las correas de los carretes de las válvulas se fabrican con una ligera conicidad (6 ° -10 °) ( Fig. 4 ). Entonces, la apertura de los canales del distribuidor se produce de manera más suave que en los distribuidores con carretes con correas cilíndricas ( Fig. 5 ). En consecuencia, cuando se abren los canales, el flujo de fluido hacia la cavidad del motor hidráulico también aumenta más suavemente y, por lo tanto, el "arranque" y la parada del enlace de salida del servomotor hidráulico también se producen más suavemente. En otras palabras, si hay una conicidad en el diseño de los carretes, la sensibilidad del reforzador hidráulico disminuye.
Arroz. 4. Cinturones del carrete en presencia de un cono; con este diseño, el "arranque" y la detención del enlace de salida del reforzador hidráulico se producen de manera más suave
Arroz. 5. Bandas de bobinas cilíndricas
Además de las válvulas de carrete , los distribuidores de válvulas se utilizan a veces en los diseños de refuerzo hidráulico . Uno de los posibles esquemas de diseño de un impulsor hidráulico de este tipo se muestra en la Fig. 6 _
En un reforzador hidráulico de este tipo, cuando la perilla de control se mueve hacia la izquierda, la válvula superior se abre y el líquido de la bomba se alimenta a través de los canales dentro del reforzador hidráulico hacia la cavidad derecha del cilindro. Al mismo tiempo, se crea un exceso de presión en esta cavidad, bajo la influencia de la cual el pistón comienza a moverse hacia la izquierda, es decir, en la misma dirección en que se movió la perilla de control. Dado que el pistón está rígidamente conectado al cuerpo del distribuidor, el movimiento del pistón provoca exactamente la misma magnitud y dirección de movimiento del cuerpo del distribuidor. A su vez, el desplazamiento de la carcasa cierra la válvula superior y se detiene el suministro de fluido a la cavidad izquierda del cilindro y, en consecuencia, se detiene el movimiento del pistón. Por lo tanto, el enlace de salida (vástago del pistón) se mueve sincrónicamente con el enlace de entrada (perilla de control).
Cuando el pistón se mueve hacia la izquierda, el líquido de la cavidad izquierda del cilindro se desplaza hacia el acumulador .
Cuando la palanca de control se mueve hacia la derecha, la válvula superior se cierra, pero la válvula inferior se abre y el líquido de la cavidad derecha del cilindro fluye al drenaje hacia el tanque . En este caso, el pistón se mueve hacia la derecha bajo la acción de la presión creada por el acumulador .
Los servomotores hidráulicos con distribuidores de válvulas tienen una alta fidelidad en comparación con los servomotores hidráulicos con válvulas de carrete, ya que existe una zona muerta en las válvulas de carrete, debido a que el ancho de las bandas de las válvulas suele ser ligeramente mayor que el diámetro de los canales bloqueados. (solapamiento positivo; no se puede lograr una coincidencia absolutamente exacta entre el ancho de las bandas y los diámetros de los canales debido a razones tecnológicas para la fabricación de las piezas). En los manifolds de válvulas, la zona muerta se puede eliminar fácilmente.
Un reforzador de par hidráulico es un tipo de accionamiento servohidráulico en el que un motor hidráulico o un motor hidráulico giratorio sirve como motor hidráulico .
En este tipo de servomotores hidráulicos se suele utilizar un distribuidor hidráulico con válvula rotativa en forma de grúa, mientras que el distribuidor lleva un buje de seguimiento.
Los amplificadores de chorro se fabrican sobre la base de distribuidores de chorro .
En comparación con los impulsores hidráulicos de tipo mecánico, los impulsores de chorro tienen una alta velocidad. La frecuencia de conmutación de los amplificadores de chorro de gas alcanza varios kHz. Los amplificadores que funcionan con líquidos de baja viscosidad tienen un orden de magnitud menos de velocidad que los de gas, sin embargo, su velocidad también satisface la práctica.
Un diagrama del funcionamiento de uno de los tipos de amplificadores de chorro se muestra en la fig. 8. Cuando el tubo 1 se gira en un ángulo pequeño en el sentido de las agujas del reloj, el flujo Q se introduce en la cavidad derecha del cilindro hidráulico 2. Se crea un exceso de presión en esta cavidad y el cuerpo se moverá hacia la derecha hasta que se restablezca el equilibrio y el flujo se reduzca. nuevamente dividida en dos partes iguales. Así, el cuerpo del cilindro hidráulico 2 sigue los movimientos del tubo 1.
La señal aplicada a la entrada del servomotor hidráulico provoca el correspondiente movimiento del eslabón de salida. Con unos pequeños movimientos de la empuñadura, el eslabón de salida permanecerá en reposo para determinados valores de este movimiento. Esto se debe a que los elementos de fijación de la transmisión mecánica del mango a la bobina tienen juego. Mientras no se seleccionen estos contragolpes, la bobina permanecerá en reposo. En consecuencia, el eslabón de salida del servomotor hidráulico también permanecerá en reposo. Además, por razones tecnológicas, el ancho de las bandas de la bobina suele ser algo mayor que el diámetro de los canales bloqueados (solapamiento positivo), lo que significa que en la etapa inicial del movimiento de la bobina, los canales distribuidores estarán bloqueados y el líquido de la bomba no fluirá hacia la cavidad del motor hidráulico y, por lo tanto, la salida del enlace permanecerá en reposo. Así, por razones objetivas, la sensibilidad del servomotor hidráulico no puede ser absoluta.
En sentido estricto, la sensibilidad se entiende como un conjunto de cualidades que permiten, con un mínimo error (en tiempo y trayectoria), convertir los desplazamientos dados de la entrada en desplazamientos del eslabón de salida . En este caso, el error de tiempo caracteriza la velocidad y, en el camino, la precisión del impulsor hidráulico.
Además del ancho de las correas y los juegos de la transmisión mecánica, la sensibilidad se ve afectada por la fuga del fluido de trabajo a través de los espacios entre las partes del distribuidor, la fricción en los elementos estructurales, la elasticidad de las partes y el trabajo. líquido del reforzador hidráulico, así como la carga de salida, que afecta la presión en el sistema hidráulico y, por lo tanto, las fugas. .
La sensibilidad es uno de los principales requisitos para los accionamientos servohidráulicos.
Un ejemplo de accionamiento servohidráulico es la dirección asistida , que se utiliza mucho en los automóviles . Un actuador servohidráulico se utiliza en los casos en que el control directo de un mecanismo en particular requiere demasiado esfuerzo por parte de una persona. Además de los automóviles, los actuadores servohidráulicos se instalan en tractores , barcos , se utilizan en aviación , robótica y otros campos.
La primera patente de impulso hidráulico fue obtenida por Frederick Lanchester en el Reino Unido en 1902. Su invento fue "un mecanismo amplificador accionado por energía hidráulica" [1] . En 1926, Pierce Arrow, ingeniero de la división de camiones de la empresa , hizo una demostración de una dirección asistida de alto rendimiento en General Motors, pero el fabricante de automóviles consideró que estos dispositivos serían demasiado caros para ponerlos en el mercado [2] [3] . Chrysler fabricó la primera dirección asistida comercial en 1951, y la mayoría de los autos nuevos ahora vienen con dirección asistida.