6.2.3 Гидравлические и пневматические емкости

Элементами гидравлических цепей , помимо сопротивлений, являются индуктивности и емкости. Индуктивность, являясь проявлением инерционности жидкости, способна лишь ухудшить работу системы и специально не реализуется в гидравлических устройствах.

Гидравлические емкости реализуются в гидроаккумуляторах переменного объема. Открытые гидроаккумуляторы (Рис. 6.7а) практически не применяются. Для целей автоматики используются воздушные гидроаккумуляторы (Рис. 6.7б), представляющие собой герметизированные камеры, частично заполненные воздухом. Жидкость, заполняя камеру, сжимает воздух над своей поверхностью, который оказывает упругое противодействие.

Гидроаккумулятор такого типа хорошо поддается управлению путем изменения массы воздуха в камере. Для таких гидроаккумуляторов необходимо постоянство температуры. Емкость С зависит от уровня жидкости и равна , где: S– площадь поперечного сечения аккумулятора, m - масса воздуха, g –ускорение свободного падения, R- универсальная газовая постоянная, T- абсолютная температура. Такой аккумулятор не допускает опрокидывания, т.к. воздух может попасть в гидросистему. Часто для отделения жидкости от воздуха используют плавающий поршень или резиновую диафрагму устраняющие этот недостаток. Аккумулятор может развивать большие давления.

Пружинные аккумуляторы (Рис. 6.7в) работают при невысоких давлениях и имеют по сравнению с пневмогидравлическими меньшую емкость, которая равна , где k_П – жесткость пружины.

Такая емкость может работать в любом положении и ее величину изменяют заменой пружины. Для подстройки постоянной времени участка гидросистемы, состоящей из гидросопротивления и емкости, обычно используют изменение гидравлического сопротивления т.к. изменять емкость затруднительно.

6.2.4 Гидро(пневмо)механические преобразователи

В состав гидро и пневмо систем входят различные преобразователи измеряемого параметра в величину другой физической природы, используемую далее для выработки сигнала управления. Рассмотрим некоторые из них.

Гидро(пневмо)механические преобразователи преобразуют контролируемую величину (давление,расход жидкости или газа) в линейное или угловое перемещение. По принципу действия они могут быть упругими или поплавковыми. В свою очередь, упругие преобразователи могут быть мембранными, сильфонными или трубчатыми.

М ембранный преобразователь (Рис. 6.8) содержит круглую пластину, из упругого материала, которая под воздействием приложенного давления прогибается, заставляя перемещаться выходной шток. Мембрана (диафрагма) может быть выполненной из различных упругих материалов (резина, сталь). Использование хлопающей мембраны позволяет реализовать релейный вариант преобразователя. Такая мембраны имеет вид купола (Рис. 6.8б) и выполнена из материала с высоким пределом упругости. При повышении давления до некоторого предельного значения она практически не прогибается, а затем резко меняет свой прогиб на противоположный. При уменьшении давления под действием пружины мембрана хлопком переходит в исходное положение

Сильфонные преобразователи представляют собой гофрированные трубки, которые сжимаются под действием приложенного давления и смещают связанный с донышком шток (Рис.6.9а). При уменьшении давления под действием пружины сильфон распрямляется. Сильфонные преобразователи используются, если необходимо получить значительные перемещения.

Трубчатые упругие элементы (Рис.6.9б) представляют собой трубку, запаянную с одного конца и изогнутую в форме незамкнутого кольца. При повышении давления трубка стремится распрямиться и ее свободный конец смещается на величину пропорциональную приложенному давлению. Для увеличения хода свободного конца используют и другие формы пружины.

Поплавковые преобразователи применяются для контроля уровня жидкости. Они представляют собой полое тело, плавающее на поверхности, по положению которого определяется уровень жидкости. Для контроля расхода жидкости или газа поплавок размещают внутри потока, протекающего снизу вверх по конусообразному трубопроводу (ротаметр). Каждому значению расхода соответствует устойчивое положение поплавка в трубопроводе.