Диференціюючий гідравлічний серводвигун

Реферат: Диференціюючий гідравлічний серводвигун містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, основним поршнем і вихідним штоком, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, сполучаючи його з силовим циліндром, масляний бак і насос з перепускним клапаном. В корпусі силового циліндра між основним поршнем і торцевим його фланцем додатково установлені другий і, зв'язаний з ним тягою, третій рухомі поршні, які переміщуються в циліндричній напрямній, одним торцем з'єднані з додатковим кронштейном, зв'язаним з принаймні двома стержнями з радіальними отворами із корпусом, з утворенням першої, другої і третьої порожнин, з яких перша порожнина розміщена між торцевим фланцем і другим рухомим поршнем, друга порожнина - між другим, третім поршнями, основним поршнем і додатковим кронштейном, а третя порожнина розміщена між третім поршнем і кронштейном. При цьому один канал між розподільником і силовим циліндром розділений на два канали, в одному з яких установлений додатковий дросель і розподільник з першою порожниною силового циліндра сполучений через дросель, з другою порожниною і порожниною, утвореною корпусом, нерухомим фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори стержнів кронштейна і корпусу в контактних місцях їх з'єднання - з атмосферою. UA 103432 U (12) UA 103432 U UA 103432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до автоматичних систем з поршневими двигунами із золотниковим керуванням і може бути використана при автоматизації мобільних машин для керування начіпними агрегатами, а також в системах автоматичного ведення тракторів і комбайнів. Відомий, найбільш близький за технічною суттю і реалізацією, є гідравлічний серводвигун, що містить силовий циліндр з поршнем і вихідним штоком, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, сполучаючі його із силовим циліндром, масляний бак і насос з перепускним клапаном [див. кн. Колесов Л.В. Основы автоматики. - 2-е изд., доп. и перераб. - Μ: Колос, 1984. - С. 123-124, рис. 45]. Однак, недоліком відомого серводвигуна є низька швидкодія вихідних сигналів і технологічна швидкість руху зв'язаних з виходом серводвигуна виконавчих механізмів систем керування, що знижує ефективність їх використання і обмежує область його застосування. Отже, відомий серводвигун має малу швидкість вихідних сигналів, що понижує ефективність використання обладнаних ним технологічних машин, а також обмежує область його застосування. Тому в основу корисної моделі поставлено задачу підвищити швидкодію вихідних із серводвигуна сигналів і за рахунок цього ефективність технологічних машин, а також розширити область його застосування. З метою підвищення швидкодії вихідних сигналів, покращення динамічних показників перехідних процесів керування і розширення області застосування пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в закон золотникового керування, крім сигналу пропорційного змінюванню вхідного сигналу, додатково залучається корегуючий сигнал пропорційний швидкості (першій похідній) його змінювання. Для вирішення даної задачі у відомому гідравлічному серводвигуні із силовим циліндром, корпусом, поршнем і вихідним штоком, розподільником із золотником, нагнітальним і зливним каналами, що сполучають його з силовим циліндром, масляним баком і насосом з перепускним клапаном, в корпусі між поршнем і торцевим фланцем додатково установлені другий і, зв'язаний з ним тягою, третій рухомі поршні, які переміщуються в циліндричній напрямній, одним торцем з'єднані з додатковим кронштейном, зв'язаним з принаймні двома стержнями з радіальними отворами із корпусом силового циліндра, з утворенням першої, другої і третьої порожнин. При цьому перша порожнина розміщена між торцевим фланцем корпусу і другим рухомим поршнем, друга порожнина - між другим, третім поршнями, основним поршнем силового циліндра і кронштейном, а третя порожнина - між третім рухомим поршнем і кронштейном. Один канал, з'єднуючий розподільник з силовим циліндром, розділений на два канали, в одному з яких установлений додатковий дросель, причому розподільник з першою порожниною сполучений через канал з дроселем, з другою порожниною і порожниною утвореною корпусом, нерухомими фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори стержнів кронштейна і корпусу в контактних місцях їх з'єднання - з атмосферою. При такому технічному рішенні забезпечується можливість формування вихідних сигналів з додатковою складовою, пропорційною швидкості (першій похідній) вхідного сигналу при паралельному проходженні його через удосконалений силовий циліндр. Таким чином, результуючий сигнал на виході диференціюючого серводвигуна буде складатися із двох сигналів, викликаних: - першого - змінюванням вхідного тиску масла; - другого - першою похідною його змінювання. Все це, при компактності і без зміни габаритних розмірів, покращить динамічні показники перехідних процесів, підвищить швидкодію вихідних сигналів і ефективність оснащених запропонованим серводвигуном машин, а також розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого диференціюючого гідравлічного серводвигуна. Гідравлічний серводвигун містить силовий гідроциліндр 1, корпус 2, до торців якого приєднані нерухомі фланці 3, 4. Усередині корпусу 2 установлені основний поршень 5 і, зв'язані між собою тягою 6, другий 7 і третій 8 рухомі поршні. Поршні 5, 7 переміщуються в корпусі 2, а поршень 8 - в напрямній 9, яка одним торцем по периметру з'єднана з суцільним кронштейном 10, зв'язаним принаймні двома радіальними, з осьовими отворами, стержнями 11,12 з корпусом 2 з отворами в місцях їх приєднання. Поршень 5 з'єднаний з вихідним штоком 13. Перша порожнина "А" утворена нерухомим фланцем 3, корпусом 2 і другим рухомим поршнем 7, друга порожнина "В" утворена корпусом 2, другим рухомим поршнем 7, третім рухомим поршнем 8, основним поршнем 5, напрямною 9 і кронштейном 10, третя порожнина "С" 1 UA 103432 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 утворена третім рухомим поршнем 8, напрямною 9 і кронштейном 10, а четверта порожнина "D" утворена основним поршнем 5, корпусом 2 і нерухомим фланцем 4. Розподільник 14 з порожниною "D" і порожниною "В" сполучений каналом 15 і каналами 16,17 безпосередньо, з порожниною "А" каналами 16,18 через дросель 19, а порожнина "С" через радіальні отвори в стержнях 11,12 - з атмосферою. У розподільнику 14 розміщений золотник 20, шток 21 якого зв'язаний з механізмом керування, а порожнина каналом 22 сполучена з масляним насосом 23, який каналом 24 і перепускний клапан 25 - з масляним баком 26. В бак масло з розподільника зливається каналами 27,28. Працює запропонований диференціюючий гідравлічний серводвигун наступним чином. Тиск масла створюється і підтримується насосом 23, а обмежується перепускним клапаном 25. При нейтральному положенні золотника 20, канали 15,16,17,18, з'єднуючі його із силовим циліндром 1, повністю перекриті, а поршні 5,7,8 нерухомі. В результаті вхідної дії "X" золотник 20 буде переміщуватися вліво або вправо і відкривати отвори, забезпечуючи надходження масла по системі каналів до силового циліндра. Коли золотник 20 займе крайнє праве положення, доступ масла в порожнину "D" циліндра 1 перекритий, а в порожнини "А", "В" відкритий. Поршень 5 буде переміщатися вліво, внаслідок масло із порожнини "D" по каналу 15 зливається в порожнину розподільника 14 і далі каналом 27 в масляний бак 26. Від різкого збільшення вхідного сигналу "X", тиску масла, воно каналами 16,17,18 і дросель 19 поступатиме в порожнини "А", "В" силового циліндра. Але через наявність дроселя 19, тиск у порожнині "А" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "В". В результаті другий поршень 7 переміститься вправо і через тягу 6 перемістить за собою третій поршень 8, створюючи додатковий підсилений приріст тиску масла в порожнині "В", викликаний переміщенням поршня 8. При цьому поршень 5, зв'язаний зі штоком 13 вихідного сигналу, одержить додаткове переміщення, внаслідок чого буде додаватися два переміщення, тобто вихідний сигнал силового циліндра, від різкої дії вхідного сигналу "X", буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (збільшення тиску в порожнині "А") і переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленої збільшенням об'єму порожнини "С") від різкого змінювання вхідного сигналу і додаткового збільшення через те тиску в порожнині "В". У випадку, коли золотник 20 займе крайнє ліве положення, доступ масла в порожнини "А", "В" циліндра 1 перекритий, а в порожнину "D" - відкритий. Поршень 5 буде переміщатися вправо, внаслідок чого масло з порожнин "А", "В" по каналах 16,17,18 і дросель 19 зливається в порожнину розподільника 14 і далі каналом 28 - в масляний бак 26. Однак, через наявність дроселя 19 тиск у порожнині "А" буде спадати повільніше, ніж у порожнині "В". В результаті другий поршень 7 переміститься вліво і через тягу 6 за собою перемістить третій поршень 8, збільшуючи об'єм порожнини "С" і додатково зменшуючи приріст тиску масла в порожнині "В", обумовленого переміщенням поршня 8. При цьому поршень 5 зв'язаний зі штоком 13 вихідного сигналу одержить додаткове переміщення, внаслідок чого буде додаватися два переміщення, тобто вихідний сигнал силового циліндра, від різкої дії протилежного за напрямком вхідного сигналу, буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (зменшення тиску в порожнині "А") і переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленої зменшенням об'єму порожнини "С") від різкого змінювання вхідного сигналу і додаткового зменшення через те тиску в порожнині "В". Таким чином, в описаних випадках запропонований гідравлічний серводвигун буде працювати як підсилювально-диференціююча динамічна ланка системи автоматики, забезпечуючи основному поршню 5 і вихідному штоку 13, зв'язаному з виконавчим робочим механізмом об'єкта керування, переміщення пропорційне змінюванню вхідного сигналу і швидкості (похідній) його змінювання. Застосування запропонованого диференціюючого гідравлічного серводвигуна, порівняно з уже відомим, дасть можливість: - при збереженні габаритних розмірів силового циліндра відомого серводвигуна і розміщенні усередині корпусу додаткового корегуючого диференціюючого пристрою забезпечити компактність запропонованого серводвигуна; - розширити функціональні можливості, завдяки формуванню корегуючого керуючого виконавчого сигналу, пропорційного похідній від змінювання вхідного сигналу; - підвищити швидкодію вихідного штока серводвигуна і зв'язаного з ним виконавчого механізму, за рахунок чого підвищити продуктивність об'єкта керування; - розширити область застосування переважно на технологічних машинах і агрегатах, працюючих в умовах діючих на їх виконавчі серводвигуни перемінних вхідних сигналів регулювання або керування. 60 2 UA 103432 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 Диференціюючий гідравлічний серводвигун, що містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, основним поршнем і вихідним штоком, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, сполучаючи його з силовим циліндром, масляний бак і насос з перепускним клапаном, який відрізняється тим, що в корпусі силового циліндра між основним поршнем і торцевим його фланцем додатково установлені другий і, зв'язаний з ним тягою, третій рухомі поршні, які переміщуються в циліндричній напрямній, одним торцем з'єднані з додатковим кронштейном, зв'язаним з принаймні двома стержнями з радіальними отворами із корпусом, з утворенням першої, другої і третьої порожнин, з яких перша порожнина розміщена між торцевим фланцем і другим рухомим поршнем, друга порожнина - між другим, третім поршнями, основним поршнем і додатковим кронштейном, а третя порожнина розміщена між третім поршнем і кронштейном, причому один канал між розподільником і силовим циліндром розділений на два канали, в одному з яких установлений додатковий дросель і розподільник з першою порожниною силового циліндра сполучений через дросель, з другою порожниною і порожниною, утвореною корпусом, нерухомим фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя порожнина через радіальні отвори стержнів кронштейна і корпусу в контактних місцях їх з'єднання - з атмосферою. 3 UA 103432 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4