В автоматических регуляторах непрямого действия почти исклю­чительное применение в качестве усилителей получили гидравличе­ские серводвигатели.

К преимуществам таких серводвигателей следует отнести вы­сокую скорость срабатывания, отсутствие необходимости в смазке, возможность мгновенной остановки поршня при любом его поло­жении и способность развивать полное перестановочное усилие в начальный момент движения поршня.

Гидравлический серводвигатель как усилительный элемент представляет собою цилиндр с поршнем 6 и штоком 7 (см. рис. 147), перемещения которых зависят от подачи в их полости рабочей жидкости (обычно масла). Управление подачей жидкости осуще­ствляется золотником 3, связанным с муфтой чувствительного элемента. Шток 7 кинематически жестко связан с рейками топ­ливных насосов.

Часто муфта чувствительного элемента и золотник серводви­гателя представляют собой один узел (см. рис. 148).

Таким образом входной координатой усилительного элемента является положение х золотника, а выходной — положение у поршня серводвигателя. Функциональная схема усилительного элемента показана на рис. 149, б.

При увеличении угловой скорости ?_р центробежная сила грузов 2 (см. рис. 147, а) преодолевает усилие, создаваемое пру­жиной 1, и перемещает муфту-золотник 3 вверх. Верхняя полость серводвигателя двойного действия при этом соединяется с централь­ной полостью золотника, куда по каналу 10 поступает масло вы­сокого давления р₁ (? 0,8 МПа). Нижняя полость серводвига­теля при этом оказывается связанной со сливным каналом 9, вследствие чего в нижней полости (под поршнем) устанавлива­ется давление р₂ < р₁. Если s_п — рабочая площадь поршня серво­двигателя двойного действия, то перепад давлений р₁ — р₂ в его полостях создает перестановочное усилие

Е_с = s_п(p₁ - р₂), (344)

используемое для перемещения рейки топливного насоса.

В некоторых схемах регуляторов используют другие конструк­ции серводвигателей. Серводвигатель с дифференциальным порш­нем 6 (см. рис. 147, б) имеет постоянное высокое давление в верх­ней полости, соединенной каналами 4 и 10 с нагнетательной мас­ляной магистралью. Поршень серводвигателя находится в покое, если золотник 3 перекрывает проходное сечение канала 5. При смещении золотника 3 вниз верхняя и нижняя полости серводви­гателя заполняются маслом при высоком давлении р₁. Так как существует разность рабочих площадей поршня s_п1 и s_п2, возни­кает перестановочное усилие

Е_с = p₁(s_п1 - s_п2), (345)

При смещении золотника 3 вверх нижняя полость серводви­гателя каналом 5 соединяется со сливом, и давление в ней пони­жается до р₂. Вследствие этого на поршень серводвигателя будет действовать сила

E_c = p₁s_п-1 – p₂s_п2 (346)

Серводвигатель такого типа применен в регуляторе РН-30 (рис. 150, а). Полость I с меньшим диаметром поршня 1 постоянно связана с полостью II масляного аккумулятора, а в полость III масло поступает через золотник.

В сервомоторах простого действия (см. рис. 147, в) масло под водится по маслопроводам 10 и 5 только в нижнюю полость серво­двигателя, а верхнюю его полость занимает пружина 8. Переста­новочное усилие Е_с, направленное вверх, возникает при смещении золотника 3 вниз; при этом

Е_с = p₁s_п - by, (347)

где b — жесткость пружины; у — ее деформация.

При смещении золотника вверх нижняя полость соединяется со сливом (давление р₂), поэтому

E_c = by-p₂s_n. (348)

Под действием этого усилия шток 7 вместе с рейкой топливного насоса переместится вниз, в сторону выключения подачи топлива. Такой серводвигатель применен в регуляторах Д100 (рис. 150, б).

Для достижения большей компактности регулятора в некото­рых случаях ось золотника 6 и ось поршня 7 серводвигателя сов­мещают (рис. 151, а). При движении золотника 6 вверх масло при высоком давлении по маслопроводу 5 и каналам 4 и 3 заполняет обе полости силового цилиндра серводвигателя. Так как поршень серводвигателя выполнен дифференциальным, появляется усилие, направленное вверх. При движении золотника вниз нижняя по­лость серводвигателя каналами 3 и 2 соединяется со сливным каналом 1; в результате появляется усилие, перемещающее пор­шень 7 вниз.

Недостатком такой конструкции является необходимость сравнительно больших перемещений золотника 6, так как по ус­ловиям работы они должны быть равны перемещениям поршня 7.

В некоторых случаях удобно использовать серводвигатели с поворотным поршнем, которые выполняют двух типов: с радиальным поршнем — однолопастные (рис. 151, б) и с диаметральным поршнем—двухлопастные (рис. 151, в).

Серводвигатели с одной лопастью 2 позволяют получить сравни­тельно большие углы поворота силового вала 1 серводвигателя (до 270° ). Однако подшипники вала 1 воспринимают значитель­ные усилия, вызывающие повышенный износ. Этого нет в двух­лопастном серводвигателе, но угол поворота ротора в нем умень­шается приблизительно в 2 раза.

Как уже отмечалось, в гидравлическом серводвигателе есть золотник, выполняющий функции органа управления. В своем движении золотник связан с муфтой чувствительного элемента непосредственно или системой соединительных элементов. Наи­более распространенным является цилиндрический золотник (см. рис. 147, 148, 151). Преимущество цилиндрических золотников заключается в простоте конструкции, в небольших силах трения при малом давлении масла, в возможности изменения сопроти­вления проходу масла в зависимости от хода золотника профили­рованием окон.

Для повышения чувствительности автоматического регулятора применяют специальные конструктивные меры, уменьшающие силу трения между поршнями золотника 4 и втулкой 3 (см. рис. 148). Наиболее эффективным методом перераспределения осевой силы трения является вращение золотника или буксы при неподвижной втулке.

С этой целью на лапках грузов 14 (см. рис. 148, а и б) сделаны сферические упоры, входящие в паз упорной шайбы 9. Это обес­печивает вращение шайбы 9 вместе с грузами 14, а следовательно, и вращение золотника 4 внутри неподвижной втулки 3. Одновре­менно золотник 4 может совершать возвратно-поступательное перемещение при повороте грузов 14 на осях 15. Такой же эффект можно получить при невращающемся золотнике 4 (см. рис. 148, б), если обеспечить вращение втулки 3. Такое конструктивное оформ­ление золотниковой части серводвигателя способствует сохранению масляной пленки на трущихся поверхностях, так как золотник стремится занять центральное положение (само­центрируется).