Гідравлічний серводвигун з двома диференціаторами

Реферат: Гідравлічний серводвигун з двома диференціаторами містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, основним поршнем і вихідним штоком, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, з'єднуючі його з силовим циліндром, масляний бак і насос з перепускним клапаном. В корпусі силового циліндра між основним поршнем і торцевим його фланцем додатково встановлені перший і другий диференціатори, які складаються із зв'язаних між собою тягою другого, третього і четвертого рухомих поршнів, з них основний і другий поршні переміщуються в корпусі, а третій і четвертий поршні - в напрямних, які торцями по периметру з'єднані із суцільними додатковими кронштейнами, зв'язаними кожний принаймні двома радіальними, з осьовими отворами, стрижнями з корпусом з отворами в місцях їх приєднання, з утворенням першої, другої, третьої і четвертої порожнин. Один канал, з'єднуючий розподільник з силовим циліндром, розділений на два канали, в одному з яких установлений додатковий дросель і розподільник з першою порожниною сполучений через канал з дроселем, з другою порожниною і порожниною, утвореною корпусом, нерухомим фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя і четверта порожнини через радіальні отвори стрижнів додаткових кронштейнів і корпусу в контактних місцях їх з'єднання з атмосферою. UA 106113 U (12) UA 106113 U UA 106113 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем автоматики двигунів поршневого типу із золотниковим керуванням, які використовуються 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, з’єднуючі його із силовим циліндром, масляний бак і насос з перепускним клапаном (див. кн. Колесов Л.В. Основы автоматики. - 2-е изд., доп. и перераб. М.: Колос, 1984. - С. 123-124, рис. 45а). Однак, недоліком відомого гідравлічного серводвигуна є низька швидкодія вихідних сигналів керування виконавчими механізмами в системах мобільних машин і агрегатів, що знижує технологічні швидкості руху і ефективність їх використання, а також обмежує область його застосування. Таким чином, відомий гідравлічний серводвигун має малу швидкість вихідних сигналів в системах керування обладнаних ним технологічних машин, що знижує ефективність їх використання і обмежує область його застосування. В основу корисної моделі поставлена задача 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 серводвигуна пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в закон золотникового керування, крім наявного сигналу, пропорційного змінюванню вхідного сигналу, додатково залучаються корегуючі сигнали, пропорційні двом швидкостям (похідним) його змінювання. Поставлена задача вирішується у відомому гідравлічному серводвигуні із силовим циліндром, корпусом, основним 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 перший і другий диференціатори, які складаються із зв'язаних між собою тягою другого, третього і четвертого рухомих поршнів. Основний і другий поршні переміщуються в корпусі, а третій і четвертий поршні - в напрямних, які торцями по периметру з'єднані із суцільними додатковими кронштейнами, зв'язаними кожний принаймні двома радіальними, з осьовими отворами, стержнями, з корпусом з отворами в місцях їх приєднання, з утворенням першої, другої, третьої і четвертої порожнин. При цьому перша порожнина розміщена між торцевим фланцем корпуса і другим рухомим поршнем, друга порожнина - між другим, третім, четвертим, основним поршнями і кронштейнами, третя порожнина - між третім рухомим поршнем і одним кронштейном, і четверта порожнина - між четвертим рухомим поршнем і другим 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 через канал з дроселем, з другою порожниною і порожниною утвореною корпусом, нерухомим фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя і четверта порожнини через радіальні отвори стержнів додаткових кронштейнів і корпуса в контактних місцях їх з'єднання - з атмосферою. Запропоноване технічне рішення розширює функціональні можливості із забезпеченням в гідравлічному серводвигуні формування вихідних сигналів з додатковими складовими, пропорційними швидкостям (першим похідним) вхідного сигналу при паралельному проходженні його через удосконалений силовий циліндр. Таким чином, результуючий вихідний сигнал гідравлічного серводвигуна з двома диференціаторами буде складатися із трьох сигналів, викликаних: - першого - змінюванням вхідного тиску масла; - другого - першою похідною його змінювання; - третього - другою похідною його змінювання. Все це, при спрощеній, без зміни габаритних розмірів, конструкції і компактності покращить динамічні властивості, підвищить швидкодію вихідних сигналів і ефективність оснащених запропонованим серводвигуном технологічних машин, а також розширить область його застосування. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд гідравлічного серводвигуна з двома диференціаторами. Гідравлічний серводвигун містить силовий гідроциліндр 1, корпус 2, до торців якого приєднані нерухомі фланці 3, 4. Усередині корпуса 1 установлений основний рухомий поршень 5, перший 6 і другий 7 диференціатори, які складаються із зв'язаних між собою тягою 8 другого 1 UA 106113 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 9, третього 10 і четвертого 11 рухомих поршнів. Поршні 5, 9 переміщуються в корпусі 2, поршень 10 - в напрямній 12, а поршень 11 - в напрямній 13. Напрямні 12, 13 торцями по периметру з'єднані з суцільними кронштейнами 14, 15, зв'язаними кожний принаймні двома радіальними, з осьовими отворами, стержнями 16, 17, 18, 19, з корпусом 2 з отворами в місцях їх приєднання. Поршень 5 з'єднаний з вихідним штоком 20. Порожнина "А" утворена нерухомим фланцем 3, корпусом 2 і другим рухомим поршнем 9, друга порожнина "В" утворена корпусом 2, другим рухомим поршнем 9, третім рухомим поршнем 8, основним поршнем 5, напрямними 12, 13 і кронштейнами 14, 15, третя порожнина "С", утворена третім рухомим поршнем 10, напрямною 12 і кронштейном 14, четверта порожнина "D", утворена четвертим рухомим поршнем 11, напрямною 13 і кронштейном 15, а п'ята порожнина "Е", утворена основним поршнем 5, корпусом 2 і нерухомим фланцем 4. Розподільник 21 з порожниною "Е" і порожниною "В" сполучений каналом 22 і каналами 23, 24 безпосередньо, а з порожниною "А" - каналами 23, 25 через дросель 26, а порожнина "С" через радіальні отвори в стержнях 16, 17 і порожнина "D" в стержнях 18, 19 - з атмосферою. У розподільнику 21 розміщений золотник 27, шток 28 якого зв'язаний з механізмом керування, а порожнина його каналом 29 сполучена з масляним насосом 30, який через канал 31 і перепускний клапан 32 - з масляним баком 33. В бак масло з розподільника зливається каналами 34, 35. Герметичність в рухомому з'єднанні кронштейн 14 - тяга 8 забезпечується гофрованим чохлом 36. Працює гідравлічний серводвигун з двома диференціаторами наступним чином. Тиск масла створюється і підтримується насосом 30, а обмежується перепускним клапаном 32. При нейтральному положенні золотника 27, канали 22, 23, 24, 25, з'єднуючі його із силовим циліндром 1, повністю перекриті, а поршні 5, 9, 10, 11 нерухомі. В результаті вхідної дії "X" золотник 27 буде переміщуватися вліво або вправо і відкривати отвори, забезпечуючи надходження масла по системі каналів до силового циліндра. Коли золотник 27 займе крайнє праве положення, доступ масла в порожнину "Е" циліндра 1 перекритий, а в порожнини "А", "В" відкритий. Поршень 5 буде переміщатися вліво, внаслідок масло із порожнини "Е" по каналу 22 зливається в порожнину розподільника 21 і далі каналом 34 в масляний бак 33. Від різкого збільшення вхідного сигналу "X", тиску масла, воно каналами 23, 14, 25 і дросель 26 надійде в порожнини "А","В" силового циліндра. Але через наявність дроселя 26, тиск у порожнині "А" буде наростати повільніше, ніж у порожнині "В". В результаті другий поршень 9 переміститься вправо і через тягу 8 за собою перемістить третій 10 і четвертий 11 поршні, створюючи додатковий двічі підсилений приріст тиску масла в порожнині "В", викликаний переміщеннями поршнів 10, 11. При цьому поршень 5, зв'язаний зі штоком 13 вихідного сигналу, одержить додаткове переміщення, внаслідок чого буде додаватися три переміщення, тобто вихідний сигнал силового циліндра від вхідного сигналу "X", буде складатися із переміщення, викликаного змінюванням вхідного сигналу (збільшення тиску в порожнині "А"), переміщення викликаного підвищенням швидкості (обумовленої різними швидкостями руху поршнів 9, 10) і переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленої різними швидкостями руху поршнів 9, 11) від різкого змінювання вхідного сигналу і додаткових збільшень через те тиску в порожнині "В". У випадку, коли золотник 27 займе крайнє ліве положення, доступ масла в порожнини "А", "В" циліндра 1 перекритий, а в порожнину "Е" - відкритий. Поршень 5 буде переміщатися вправо, внаслідок чого масло з порожнин "А", "В" по каналах 23, 24, 25 і дросель 26 зливається в порожнину розподільника 21 і далі каналом 35 - в масляний бак 33. Однак, через наявність дроселя 26 тиск у порожнині "А" буде спадати повільніше, ніж у порожнині "В". В результаті другий поршень 9 переміститься вліво і через тягу 8 за собою перемістить третій 10 і четвертий 11 поршні, створюючи додатковий двічі зменшений приріст тиску масла в порожнині "В", викликаний переміщеннями поршнів 10, 11. При цьому поршень 5 зв'язаний зі штоком 20 вихідного сигналу одержить додаткове переміщення, внаслідок чого буде додаватися три 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"), переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленого різними швидкостями руху поршнів 9, 10) і переміщення, викликаного підвищенням швидкості (обумовленого різними швидкостями руху поршнів 9, 11) від різкого змінювання вхідного сигналу і додаткових зменшень через те тиску в порожнині "В". Таким чином, в описаних випадках запропонований гідравлічний серводвигун буде працювати як підсилювально-двічі диференціююча динамічна ланка, забезпечуючи поршню 5 і 2 UA 106113 U 5 10 вихідному штоку переміщення, пропорційне змінюванню вхідного сигналу і двом швидкостям (похідним) його змінювання. Застосування запропонованого гідравлічного серводвигуна з двома диференціаторами, порівняно з уже відомим, дасть можливість: - забезпечити компактність запропонованого серводвигуна при збереженні габаритних розмірів силового циліндра відомого серводвигуна і розміщенні усередині корпусу додаткових корегуючих двох диференціаторів; - розширити функціональні можливості, завдяки формуванню корегуючого виконавчого сигналу, пропорційного двом похідним від змінювання вхідного сигналу; - підвищити швидкодію вихідного штока серводвигуна і зв'язаного з ним виконавчого механізму, за рахунок чого підвищити ефективність 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. 15 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 Гідравлічний серводвигун з двома диференціаторами, що містить силовий циліндр з корпусом з торцевими фланцями, основним поршнем і вихідним штоком, розподільник із золотником, нагнітальний і зливний канали, з'єднуючі 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 перший і другий диференціатори, які складаються із зв'язаних між собою тягою другого, третього і четвертого рухомих поршнів, з них основний і другий поршні переміщуються в корпусі, а третій і четвертий поршні - в напрямних, які торцями по периметру з'єднані із суцільними додатковими кронштейнами, зв'язаними кожний принаймні двома радіальними, з осьовими отворами, стрижнями з корпусом з отворами в місцях їх приєднанням, з утворенням першої, другої, третьої і четвертої порожнин, причому перша порожнина розміщена між торцевим фланцем корпусу і другим рухомим поршнем, друга порожнина - між другим, третім, четвертим, основним поршнями і кронштейнами, третя порожнина - між третім рухомим поршнем і одним кронштейном, і четверта порожнина - між четвертим рухомим поршнем і другим кронштейном, причому один канал, з'єднуючий розподільник з силовим циліндром, розділений на два канали, в одному з яких установлений додатковий дросель і розподільник з першою порожниною сполучений через канал з дроселем, з другою порожниною і порожниною, утвореною корпусом, нерухомим фланцем і основним поршнем - безпосередньо, а третя і четверта порожнини через радіальні отвори стрижнів додаткових кронштейнів і корпусу в контактних місцях їх з'єднання з атмосферою. 3 UA 106113 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4