Student: Gheorghe Eduard-EmilGrupa 8303 BFacultatea Transporturi Sectia Autovehicule Rutiere

Servopompele electrohidraulice industriale sunt formate din componente hidraulice, mecanice i electronice grupate in general astfel: pompa volumic reglabil ce contine un servomecanism electrohidraulic, iar partea de comand electronic este amplasat n exteriorul pompei pentru a fi protejat de vibraii i de nclzirea excesiv.

Servomecanismul electrohidraulic este format dintr-un cilindru hidraulic cu dublu efect, cu sau fr revenire elastic, un amplificator electrohidraulic i un traductor de poziie al elementului mobil al cilindrului hidraulic. Dac servopompa este destinat alimentrii la presiune constant a unui sistem hidraulic sau este necesar limitarea automat a puterii consumate, pompa este prevzut i cu un traductor de presiune.

Amplificatoarele electrohidraulice utilizate in industrie sunt de dou categorii:LenteRapide

n prima categorie sunt cuprinse amplificatoarele care utilizeaz pentru partea de conversie electromecanic electromagnei proporionali. Fora disponibil este suficient de mare pentru comanda direct a amplificatoarelor mecanohidraulice de debit sau presiune. Viteza de rspuns a combinaiilor dintre aceste elemente este suficient pentru sistemele de reglare care necesit un timp de rspuns de ordinul a 0,1 s, dar precizia n bucl deschis este relativ mic.

Avantajul fundamental oferit de amplificatoarele electrohidraulice lente este influena redus a contaminanilor prezeni ntotdeauna n lichidul de lucru

Amplificatoarele electrohidraulice rapide, denumite uzual servovalve electrohidraulice utilizeaz pentru conversia electromecanic un motor de cuplu cu inerie foarte mic; semnalul obinut este preamplificat printr-un poteniometru hidraulic dublu sau un amplificator fluidic i este utilizat pentru comanda unui amplificator mecanohidraulic cu sertar cilindric sau plan.

Proporionalitatea semnalului electric cu deplasarea sertarului este asigurat printr-o reacie de poziie direct, o reacie de for sau o reacie electric.

Sistemele de reglare electrohidraulice performante utilizeaz amplificatoare electrohidraulice rapide (servovalvele prezentate mai sus). n cazul de fa, se prezint analiza dinamic neliniar a unei servopompe cu pistoane axiale cu bloc nclinat, a crei capacitate este reglat prin intermediul unui servomecanism electrohidraulic rapid.n cazul general, acesta regleaz o transmisie hidrostatic format dintr-o pomp volumic, un motor volumic i o supap de limitare a presiunii, printr-un cilindru hidraulic cu dublu efect i revenire elastic, conectat la un amplificator electrohidraulic rapid cu 4 ci i 3 poziii, cu centrul nchis critic.

Poziia cilindrului hidraulic este msurat continuu prin intermediul unui traductor de poziie inductiv, conectat la o punte tensometric.Echipamentul electronic de comand (servocontrolerul) include un modul de prescriere a poziiei, un modul de calcul i amplificare a erorii de urmrire, un generator de semnal Dither i un modul de conversie tensiune - curent (generator de curent), necesar reglrii rapide a curentului n bobinele servovalvei.

Pentru a asigura anularea capacitii pompei n cazul dispariiei tensiunii de comand la bornele servocontrolerului, n schem se introduce i un distribuitor cu 2 ci i 2 poziii. n absena unui semnal de comand electric, acesta realizeaz legtura dintre camerele cilindrului hidraulic datorit unui resort precomprimat.

Modelul matematic al sistemului conine urmtoarele ecuaii:1. Caracteristica distribuitorului servovalvei2. Ecuaia de micare a sertarului3. Ecuaia traductorului de poziie4. Ecuaia comparatorului electronic5. Ecuaia generatorului de curent al servocontrolerului6. Ecuaia de continuitate a subsistemului distribuitor-cilindru hidraulic7. Ecuaia de micare a pistonului cilindrului hidraulic8. Caracteristica servopompei

Etajul de putere al acesteia este uzual un distribuitor de reglare cu 4 ci i 3 poziii, avnd ferestre de distribuie riguros dreptunghiulare i centrul nchis critic. Caracteristica acestuia este de forma

n relaia de mai sus, x este deplasarea sertarului distribuitorului din poziia neutr; P - diferena de presiune dintre racordurile cilindrului hidraulic; A(x) aria orificiilor de distribuie pe fiecare cale; cd - coeficientul de debit al orificiilor, considerat unic; pS - presiunea de alimentare a servovalvei, considerat constant.

Caracteristica distribuitorului servovalvei poate fi scris sub forma:

unde

este factorul de amplificare n debit al distribuitorului, caracterizat prin gradul de utilizare al perimetrului de distribuie, lambda > 1

n cazul proceselor rapide, servovalva trebuie asimilat cu un element de ntrziere de ordinul al doilea:

Traductoarele de poziie inductive i punile tensometrice aferente se comport ca elemente de ntrziere de ordinul nti, avnd o constant de timp mult mai mic dect cea a servovalvelor. Uzual, la o frecven de 1000 Hz, atenuarea unui astfel de sistem de msur este de 3 dB. n cazul servopomelor transmisiilor hidrostatice industriale, tensiunea pe care o furnizeaz puntea tensometric aferent unui traductor inductiv de bun calitate (BOSCH, SCHAEWITZ, HTTINGER etc.) este practic proporional cu poziia elementului mobil, solidar cu pistonul cilindrului hidraulic:

unde KT este constanta traductorului, [V/m], iar y - deplasarea pistonului cilindrului hidraulic fa de poziia neutr.

Comparatorul calculeaz i prelucreaz diferena dintre semnalul de referin (prescrierea) U0 i semnalul furnizat de traductorul de poziie, UT:

unde epsilon este eroarea de reglare. Servocontrolerele analogice uzuale includ formatoare de ramp, amplificatoare de eroare de tip PID i limitatoare de semnale, utilizabile n conformitate cu procesele de reglare n care este implicat servopompa. Servocontrolerele moderne, utilizate n procese de reglare conduse de calculatoare industriale, sunt hibride (numerice i analogice), partea numeric fiind de tip FUZZY sau de tip neuronal. Utilizarea identificrii n timp real (RTI) i a comenzii predictive generalizate (GPC) conduce la rezultate remarcabile, dar costul sistemului se justific n prezent doar pentru aplicaiile speciale. Scderea rapid a costului echipamentelor de calcul industriale, de mare fiabilitate, precum i sporirea gradului de redundan al acestora va produce n urmtorul deceniu generalizarea comenzii numerice a servomecanismelor electrohidraulice i a proceselor ce le incorporeaz.

n cazul utilizrii unui amplificator de eroare proporional, generatorul de curent al servocontrolerului poate fi asimilat cu un element proporional, deoarece este mult mai rapid dect toate celelalte elemente ale sistemului:

unde Kie [A/V] este factorul de conversie, care include i constanta amplificatorului de eroare.

Aceast ecuaie constituie legtura dintre debitul servovalvei i derivata cderii de presiune pe motorul hidraulic:

unde Ap este aria pistonului; Kl - coeficientul de scurgeri ntre camerele cilindrului hidraulic; Rh - rigiditatea hidraulic a cilindrului hidraulic cu dublu efect,

Fora de presiune Fp trebuie s nving fora elastic, Fe , fora de basculare, Fb , fora de frecare, Ff i fora de inerie, deci

mc este masa carcasei basculante, redus la tija pistonului cilindrului hidraulic. Pentru fora de frecare dintre piston i cilindru se consider o component static, Ffs i una vscoas, Ffv:

n cazul servopompelor industriale, cursa pistonului este relativ mic, iar viteza maxim a pistonului nu depete 1 m/s; astfel, componenta vscoas este mult mai mic dect cea static.

Debitul teoretic al unei servopompe antrenate la turaie constant este proporional cu deplasarea pistonului din poziia neutr:

Constanta KQ corespunde capacitii maxime, determinat de cursa maxim a servomecanismului electrohidraulic, ymax.