Електрогідравлічний слідкуючий привод

Електрогідравлічний слідкуючий привід, що містить електродвигун, розташовані в корпусі і охоплені гідравлічними, механічними і електричними зв'язками насос з регулятором його виробності, виконаним у вигляді люльки (3), взаємодіючої з однієї сторони з підпружиненим штовхачем (4), пружина (5) якого настроєна на максимальну виробність насоса, а з іншої - з плунжером (6) регулятора, розташованим у циліндрі з лівою торцевою порожниною (7) і правою керуючою порожниною (12); двокаскадний електромеханічний гідропідсилювач, виконаний у вигляді диференціального трипояскового слідкуючого золотника (35) з осьовим каналом (30) і поперечною проточкою (34), що утворює з безінерційною втулкою (33) перший каскад посилення, причому золотник розташований у втулці з утворенням верхньої (28) і нижньої (31) керуючих порожнин, а у втулці виконані шість рядів вікон; компенсаційно-підтискний пристрій (26) зі штоковою (25) і безштоковою(38) порожнинами; редукційний клапан (23), виконаний у вигляді підпружиненого двопояскового золотника з центральною проточкою (22), з'єднаною з однієї сторони каналом (10) з нагнітальним каналом (9) насоса та іншим каналом (8) - з торцевою порожниною (7) U 2 (11) 1 3 25434 від джерела живлення, високий ККД, малі габарити й вага. Відомі електрогідравлічні слідкуючі приводи, наприклад, [по книзі Гамынина Н.С., Каменира Я.А. и др. "Гидравлический следящий привод", М., Машиностроение, 1968; по патентах США №3095906, кл. 121-41, 1963; Великобританії №1152228, кл. G3P, 1969; по авторських свідоцтвах СРСР: №517879, кл. В64С13/36, 1975; №86340, кл. В64С13/36, 1975; №87039, кл.005В11/06, F15В9/04, 1975; №505262, G05B11/06, F15B9/04, 1975]. Однак відомі приводи мають цілий ряд істотних недоліків, до яких можна віднести: - наявність допоміжного насоса; - більші габарити й вага; - більшу інерційність рухомих елементів конструкції; - низький ККД насоса; - низьку надійність через велику кількість конструктивних елементів; - недостатньо високу смугу пропущення керуючого сигналу через наявність інерційних мас на органах управління насоса; - схильність до самозабруднення через наявність допоміжного насоса; - підвищене самонагрівання робочої рідини через дроселювання її на робочих щілинах гідропідсилювача або перепуску через запобіжний клапан під більшим тиском; - складність кінематичних і інших зв'язків, що забезпечують об'ємне керування люлькою основного насоса. Незважаючи на розмаїтість відомих те хнічних рішень, залишаються актуальними у зв'язку з підвищенням вимог до приводів літальних апаратів проблеми поліпшення енергетичних характеристик, зменшення зони нечутливості, підвищення точності відпрацьовування керуючих команд, надійності, технологічності, поліпшення габаритномасових характеристик. Прототипом корисної моделі, яка заявляється, є електрогідравлічний слідкуючий привод за [патентом Російської Федерації №2052673, кл. F15B9/00, 1996р.], що містить електродвигун, розташовані в корпусі і охоплені гідравлічними, механічними і електричними зв'язками насос з регулятором його виробністі, двокаскадний електромеханічний гідропідсилювач, виконаний у вигляді диференціального трипояскового слідкуючого золотника з осьовим каналом і поперечною проточкою, що утворює з безінерційної втулкою перший каскад посилення, причому золотник розташований у втулці з утворенням верхньої і нижньої керуючих порожнин, а у втулці виконані шість рядів вікон, редукційний клапан, обмежник потужності, виконаний у вигляді підпружиненого золотника, гідродвигун, робочі порожнини якого вибірково з'єднуються каналами з модульними вікнами гідропідсилювача та з усмоктувальним каналом насоса. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалення електрогідравлічного привода, узятого за прототип, шляхом здійснення більше простого керування люлькою насоса, зменшення 4 зони нечутливості й поліпшення динамічних характеристик, підвищення надійності, зниження енергоспоживання на всіх режимах роботи, підвищення ККД насоса, зменшення габаритно-масових характеристик, спрощення конструкції, підвищення технологічності й зниження собівартості, зменшення габаритів і ваги джерел електроживлення. Поставлене завдання досягається технічним рішенням корисної моделі, що уявляє собою електрогідравлічний слідкуючий привод, який містить електродвигун, розташовані в корпусі і охоплені гідравлічними, механічними і електричними зв'язками - насос з регулятором його виробністі, виконаним у вигляді люльки, взаємодіючої з однієї сторони з підпружиненим штовхачем, пружина якого настроєна на максимальну виробність насоса, а з інший - з плунжером регулятора, розташованим у циліндрі з лівою торцевою порожниною і правою керуючою порожниною; - двокаскадний електромеханічний гідропідсилювач, виконаний у вигляді диференціального трипояскового слідкуючого золотника з осьовим каналом і поперечною проточкою, що утворює з безінерційної втулкою перший каскад посилення, причому золотник розташований у втулці з утворенням верхньої і нижньої керуючих порожнин, а у втулці виконані шість рядів вікон; - компенсаційно-підтискуючий пристрій зі штокової і бесштоковой порожнинами; - редукційний клапан, виконаний у вигляді підпружиненого двопояскового золотника з центральною проточкою, з'єднаної з однієї сторони каналом з нагнітальним каналом насоса та іншим каналом з торцевою порожниною регулятора виробністі насоса, а з іншої сторони через постійний дросель, виконаний на одному пояску, із замкнутою порожниною клапана, причому цей поясок своєю крайкою в процесі переміщення утворює дросель змінного перетину, сполучений каналом зі штоковою порожниною компенсаційнопідтискуючого пристрою, а іншим каналом - з верхньою керуючою порожниною гідропідсилювача, що, у свою чергу, через постійний дросель і осьовий канал у золотнику сполучена з його нижньою керуючою порожниною; - обмежник потужності, виконаний у вигляді підпружиненого золотника з центральною проточкою, першим пояском, що має дросель постійного перетину і утворює у процесі переміщення з відвідним каналом перший дросель змінного перетину, другим пояском, що утворює також у процесі переміщення з профільованим вікном другий дросель змінного перетину, причому центральна проточка з'єднана через дросель постійного перетину і перший дросель змінного перетину з відвідним каналом, що з'єднується вибірково з модульними вікнами гідропідсилювача, через другий дросель змінного перетину з'єднана із зливальною порожниною, безштокової порожниною компенсаційнопідтиснуючого пристрою, через клапан підживлення з усмоктувальним каналом насоса, і каналом - з правою керуючою порожниною регулятора виробністі насоса; 5 25434 - гідродвигун, робочі порожнини якого вибірково з'єднуються каналами з модульними вікнами гідропідсилювача та іншими каналами - з усмоктувальним каналом насоса. Корисна модель пояснюється кресленням, на якому зображена принципова схема електрогідравлічного слідкуючого привода. Привод містить електродвигун 1, з'єднаний ресорою з валом насоса 2 з поворотною люлькою 3, що з однієї сторони шарнірно через штовхач 4 пружиною 5 установлена на кут максимальної виробністі насоса, а з іншої сторони шарнірно з'єднана з плунжером 6 регулятора, ліва торцева порожнина 7 якого каналом 8 сполучена з нагнітальним каналом 9 насоса, одночасно з'єднаного каналом 10 з дроселем змінного перетину 11 редукційного клапана і вхідними вікнами гідропідсилювача, а права керуюча порожнина 12 каналом 13 через центральну проточку 14 обмежника потужності відвідним каналом 15 сполучена з модульними вікнами гідропідсилювача, робочі вікна якого виконані з можливістю з'єднання каналами 16 і 17 з робочими порожнинами гідродвигуна 18 і каналами 19 і 20 з усмоктувальним каналом 21 насоса, а центральна проточка 22 редукційного клапана 23 каналом 24 сполучена зі штоковою порожниною 25 компенсаційно-підтискуючого пристрою 26 і одночасно каналом 27 з верхньою керуючою порожниною 28 гідропідсилювача, що, у свою чергу, через постійний дросель 29 осьовим каналом 30 сполучена з нижньою керуючою порожниною 31 і змінним дроселем 32, утвореним безінерційною втулкою 33 першого каскаду посилення і поперечною проточкою 34, виконаної в слідкуючому золотнику 35 гідропідсилювача, пружинна порожнина клапана підживлення 36 сполучена з усмоктувальним каналом 21 насоса, а каналом 37 клапан підживлення сполучений з безштокової 38 порожниною компенсаційно-підтискуючого пристрою і зливальною порожниною, обмежник потужності, виконаний у вигляді підпружиненого золотника 39, має на першому пояску дросель 40 постійного перетину, сполучений розточкою 41 з центральною проточкою 14, а крайкою 42 другого пояска утворює дросель змінного перетину у взаємодії з профільованим вікном 43. Привод працює наступним чином. При подачі робочої напруги на клеми електродвигуна 1 ротор насоса 2 при відсутності керуючих команд виходить на оберти холостого ходу. З ростом обертів ротора насоса зростає тиск робочої рідини в каналах 8, 9, 10, 15. Коли тиск у каналі 10 досягне величини, на яку настроєна пружина редукційного клапана 23, його золотник переміщається вліво, крайка пояска золотника з постійним дроселем утворює між каналами 10 і 24 дросель змінного перетину 11 .В каналах 24 і 27 і порожнинах 25 і 28 установлюється постійний тиск керування, що підтримується клапаном 23 незалежно від подальшого зростання тиску в нагнітальному каналі 9 насоса й витрати робочої рідини через клапан 23. Тиск у каналі 24 і штокової порожнини 25, діючи на двоступінчастий поршень компенсаційнопідтискуючого пристрою 26, переміщає його вліво, 6 підвищуючи тиск через безштокову порожнину 38 у зливальній порожнині привода до розрахункового значення за рахунок підбора робочих площ поршня компенсаційно-підтискуючого пристрою. По каналі 27 робоча рідина надходить у вер хню керуючу порожнину 28 гідропідсилювача, через постійний дросель 29 - в осьовий канал 30 слідкуючого золотника 35 і через нього до дроселя 32 і в нижню керуючу порожнину 31. Змінний дросель 32 установлює перепад тисків між верхньої 28 і нижньої 31 керуючими порожнинами на відповідні ефективні площі слідкуючого золотника 35 гідропідсилювача, на ньому з'являється зусилля, що встановлює золотник у нейтральне положення. Цьому положенню золотника відповідає положення безінерційної втулки 33, відрегульоване установкою електромеханічного перетворювача при відсутності керуючих команд. При цьому дросель 32 відкритий на таку величину, при якій наступає рівновага сил, що впливають на золотник 35 від зазначених вище тисків. При нейтральному положенні золотника його крайки роз'єднують нагнітальний канал 9 від каналів 19 і 20, запирають канали 16 і 17, підтримують настроєний перепад тисків між каналами 9 і 15. Цей перепад тисків через канали 15 і 13, а також через канали 9 і 8 впливає на плунжер 6 регулятора насоса, який, діючи на люльку 3, стискаючи при цьому через штовхач 4 пружину 5, установлює її на кут мінімально відрегульованої виробності насоса, що забезпечує роботу привода на холостому режимі, тобто при відсутності керуючих команд і навантажень на гідродвигуні. У цьому положенні привод перебуває в стані готовності до прийняття керуючих команд, що надходять від електронного блоку управління об'єкта. Споживана приводом потужність від джерела живлення електродвигуна 1 визначається витратою робочої рідини через змінний дросель 32, наприклад, до 1л/хв при перепаді, на якому настроєний редукційний клапан, наприклад, 20кгс/см 2. При подачі на електромеханічний перетворювач керуючої команди, наприклад, позитивного знака, повідець його повернеться за годинниковою стрілкою на строго визначений кут пропорційний величині команди (знак команди й напрямок кута повороту обрані умовно). Втулка 33 переміститься униз, збільшивши прохідний перетин дроселя 32, тиск у нижній керуючій порожнині 31 упаде, при цьому порушиться рівновага сил на слідкуючому золотнику 35, і він переміститься униз, точно відслідковуючи переміщення втулки 33, поки на ньому знову не наступить рівновага сил. При цьому пропорційно величині керуючої команди відкриваються профільовані (нагнітальні й модульні) вікна у втулці гідропідсилювача, сполучуючи нагнітальний канал 9 з каналом 15, центральною проточкою 14 золотника 39 обмежника потужності, каналом 13 і керуючою порожниною 12, при цьому канал 9 також сполучається з каналом 17, а канал 16 - з каналом 19. Між нагнітальним каналом 9 і відвідним 15 перепад тисків зменшується пропорційно поданій команді. На цю ж величину зменшується перепад тисків на регуляторі насоса. Пружина 5 переміщає штовхач 4, який повертає люльку 3 на збільшення 7 25434 виробності насоса. Виробність насоса буде збільшуватися доти, поки установиться новий рівноважний стан регулятора насоса під дією сили затягування пружини 5 і перепаду тисків між каналами нагнітальним 9 і відвідним 15, що відповідає заданому положенню золотника 35 гідропідсилювача. При цьому по каналах 9 і 17 робоча рідина надходить у верхню порожнину гідродвигуна 18, а по каналах 16, 19 і 21 витісняється з його нижньої порожнини на вхід у насос 2. Поршень гідродвигуна переміщається униз, переміщаючи кермо керованого об'єкта. Швидкість його переміщення визначається величиною нахилу люльки 3 насоса 2. Величина тиску робочої рідини в каналах 8, 9, 10, 13, 15, 17 визначається величиною робочого зусилля на кермі керованого об'єкта, що передається на поршень гідродвигуна 18. Рух поршня гідродвигуна буде відбуватися доти, поки на електромеханічний перетворювач гідропідсилювача буде подана керуюча команда. При знятті керуючої команди повідець повертає втулку 33 у нейтральне положення, перетин дроселя 32 зменшується, тиск у нижній керуючій порожнині 31 збільшується. Під дією гідравлічних сил золотник 35 гідропідсилювача переміщається за втулкою 33 нагору і при досягненні рівності гідравлічних сил на ньому встановлюється в первісне нейтральне положення. Нагнітальний канал 9 від'єднується від каналу 15, канал 19 - від каналу 16. Профільовані вікна у втулці гідропідсилювача закриваються. Між порожнинами 7 і 12 плунжера 6 регулятора виробністі насоса збільшується перепад тисків, люлька 3, стискаючи пружину 5, відводиться на кут мінімальної виробністі насоса. Тому що канали 16 і 17 гідродвигуна 18 гідравлічне замкнені золотником 35 гідропідсилювача, поршень гідродвигуна продовжує утримуватися у висун утому на задану величину положенні, поки не надійде команда від системи керування на його переміщення. 8 При подачі на електромеханічний перетворювач керуючої команди протилежного знака, наприклад, негативного, вузли привода працюють аналогічним чином. Гідродвигун 18 привода може з високим ступенем точності відпрацьовувати команди керування будь-яких різновидів, наприклад, синусоїдальну, у діапазоні від 0 до 80Гц. При підвищенні навантаження вище розрахункового на кермовому органі об'єкта, до якого приєднаний поршень гідродвигуна 18, або коли поршень стане на жорсткий упор, тиск у відвідному каналі 15, збільшуючись, перевищує настроєний, золотник 39 при цьому зміщається вправо, стискає пружину, роз'єднує основний перетин відвідного каналу 15 з розточкою 41 і сполучає з нею канал 15 тільки через дросель 40 постійного перетину. Плунжер 6 переміщається вправо за рахунок спаду тиску в каналі 13, і люлька 3 установлюється на кут меншої виробності. Якщо тиск у каналі 13 продовжує падати й далі, золотник 6 переміщається далі вправо, здійснюючи сполучення каналу 13 через крайку 42 і канал 43 з безштоковою порожниною 38, перепускаючи на злив частину робочої рідини, зупиняючи зріст тиску й охороняючи насос від руйнування. При падінні тиску в каналі 21 нижче настроєного тиском робочої рідини в безштокової порожнині 38 відкривається клапан 36, здійснюючи сполучення її з входом в насос. При попутних навантаженнях на поршні гідродвигуна 18, коли тиск у каналі 21 підвищується, клапан 36 відтинає канали 21 і 19 від безштокової порожнини 38. Технічне рішення, що заявляється, явно не виникає з рівня техніки і є промислове застосовним. На цей час по запропонованому електрогідравлічному слідкуючому приводі проведений весь обсяг випробувань, ведеться серійне виробництво, що повністю підтвердило технічну придатність виробу і його економічну доцільність. 9 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 25434 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601