Многоканальный гидропривод

 

Изобретение может быть использовано в приводах дроссельного регулирования скорости большегрузных роботов, манипуляторов и кантователей. Цель изобретения - уменьшение габаритов и потребляемой мощности при повышении надежности и точности управления. В гидроцилиндрах 1, 2 с образованием двух рабочих полостей 27,28 и 32,33 и одной штоковой полости 29,34 установлены поршни 25,30 с двусторонними штоками 26,31. Система управления включает программное устройство 3, логический блок 4 с усилителями 5, 6 сигналов, датчики 7,8 и 9,10 положения и скорости. Штоки 26,31 шарнирно связаны с общей нагрузкой. Электрогидравлические усилители 11, 12 мощности и управляющие входы клапанов 13, 14 кольцевания подключены к программному устройству 3. Штоковые полости 29, 34 выполнены замкнутыми и заполнены инертным газом под давлением. Гидроцилиндры 1,2 расположены симметрично относительно оси качения нагрузки. Полости 29,34 могут быть заполнены рабочей жидкостью через отверстия. Жидкость и газ разделены мембранами. Постоянство скорости обеспечивается активной работой одного или двух гидроцилиндров 1,2 и усилителей 11, 12. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sr! g F 15 В 9/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фие. 1

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (2 1) 4200829/25-06 (22) 26.02.87 (46) 30.08.89. Бюл. Р 32 (71) Московский автомобильно-дорожный институт (72) А.Ю.Домогаров, В.Ю.Коваль, В.М.Панов, А.М.Петренко и А.В.Титов (53) 621.526 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1439294, кл. F 15 В 9/03, 1987, (54) МНОГОКАНАЛЪНЫЙ ГИДРОПРИВОД (57) Изобретение м.б. использовано в приводах дроссельного регулирования скорости большегрузных роботов, манипуляторов и кантователей. Цель изоб— ретения — уменьшение габаритов н потребляемой мощности при повышении надежности и точности управления. В гидроцилиндрах 1,2 с образованием двух рабочих полостей 27,28 и 32,33 и одной штоковой полости 29,34 уста„SU L5 47 А 1

2 новлены поршни 25,30 с д:усторонними штоками 26,31. Система управления включает программное устр-во 3, логи,гский блок 4 с усилителями 5 6 сигнал », д s т"чики 7,8 и 9,10 положения и ск >рости. Штоки 26,31 шарнирно связаны с общей нагрузкой. Электрогидравлические усилители li, 12 мощности и управляющие входы клапанов 13, 14 кол цгвания подключены к программному устр-ву 3. Штоковые полости

29, 34 выполнены замкнутыми и заполне:ы ииерт ь" азом под давлением.

Г»цроцчлиыдры 1,2 расположены симмети»"ио относительно оси качения нагрузки. Полости 29„3 могут быть sauo,HF.нк рабочей жидкостью ерез o верстия. Жидкость и газ разделены мембранами. Постоя: тво скорости об .спечивается активной работой одного или двух гидроцилиндров 1,2 и усилителей 11, 12. 1 s.ï.ф-лы, 2 ил.

3 1504377

Изобретение относится к машиностроению, в частности к средствам гидроавтоматики, и может быть использовано в приводах дроссельного регули5 рования скорости большегрузных роботов, манипуляторов и кантователей.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и потребляемой мощности при повышении надежности и точности управления.

На фиг.1 представлена принципиальная схема сервопривода; на фиг.2 вариант конструктивного выполнения штоковой полости каждого иэ гидроцилиндров.

Многоканальный гидропривод (фиг.1) содержит два гидроцилиндра 1 и 2, систему управления, включающую про- 20 граммное устройство 3, логический блок 4 с усилителями 5 и 6 сигналов, датчики 7,8 и 9,10 положения и скорости, электрогидравлические усилители 11 и 12 мощности, клапаны 13 и 25

14 кольцевания, насосную станцию, состоящую из насосов 15 и 16, предохранительных клапанов 17 и 18 и пневмогидравлических аккумуляторов 19 и

20. Управляющие входы 21,22 и 23,24 30 электрогидравлических усилителей 11 и 12 мощности и клапанов 13 и 14 кольцевания подключены к программному устройству 3 соответственно через логический блок 4 и непосредственно.

В гидроцилиндре 1 установлен поршень

25 с двусторонним штоком 26 с образованием рабочих полостей 27 и 28 и штоковой полости 29, а в гидроцилиндре 2 установлен поршень 30 с двусто- 40 ронним штоком 31 с образованием рабочих полостей 32 и 33 и штоковой попости 34. Гидроцилиндры 1 и 2 с помощью шарниров 35 и 36 крепятся к основанию 37, а их штоки 26 и 31 ус- 45 тановлены навстречу один к другому и взаимодействуют с общей нагрузкой через шарниры 38. Нагрузка условно представлена в виде двух сосредоточенных масс М < и М (М, > М ), свяэан50 ных с основанием 37 посредством двуплечего рычага 39 и шарниров 40. Рабочие полости 27,28 и 32,33 подключены к соответствующим электрогидравлическим усилителям 11 и 12 через клапаны 13 и 14 кольцевания, которые могут быть выполнены в виде четырехлинейных гидрораспределителей с возможностью перекрытия исполнительных

4 пиний в позиции кольцевания (на чертеже не раскрыты).

1цтоковые полости 29 и 34 предварительно заполняются инертным газом, например азотом, под давлением через отверстия 41 (см. фиг.2), Кроме того, штоковые полости 29 и 34 могут быть заполнены также и рабочей жидкостью через отверстия 42, при этом жидкость и гаэ разделены мембранами

43. После заполнения полостей 29 и

34 жидкостью и газом отверстия 41 и

42 герметично перекрываются. Рабочая жидкость, находящаяся в штоковых полостях 29 и 34, представляет собой гидравлическую пружину.

Многоканальный гидропривод работает следующим образом, В исходном положении при отсутствии сигнала управления и питания со стороны насосов 15 и 16 рычаг 39 удерживается в вертикальном положении усилиями со стороны штоковых полостей 29 и 34. При включении насосов 15 и 16 рабочая жидкость поступает в гидроаккумуляторы 19 и 20 и далее к электрогидравлическим усилителям 11 и 12 мощности. Для перемещения нагрузки, например, по часовой стрелке управляющий сигнал от программного устройства 3 поступает на управляющий вход 24 клапана 14 кольцевания и управляющие входы 21 и 22 электрогидравлических усилителей

11 и 12 мощности. При этом рабочая жидкость подается в полость 27, полость 28 сообщается со сливом, а полости 32 и 33 связаны между собой.

Под действием перепада давлений в рабочих полостях 27 и 28, воздействующего на поршень 25, шток 26 выводит массы М, и М иэ положения равнове- сия. Вместе с рычагом 39 перемещается и шток 31 гидроцилиндра 2, что приводит к повышению давления в штоковой полости 34. Положение и скорость перемещения нагрузки контролируется соответствующими датчиками

7,8 и 9,10, сигналы от которых, минуя логический блок 4, вырабатывают корректирующие сигналы.

При выходе масс М, и М иэ положения равновесия возникает крутящий момент, направленный в сторону движения штоков 26 и 31 ° Однако этот момент может быть уравновешен суммарным моментом от усилий, действующих на о|ток 31 со стороны штоковой полос5 1504377 ти 34, и действием диссипативных сил в механизме. Поэтому массы М, и М перемещаются ускоренно под действием только усилия гидроцилиндра 1. При

5 ,достижении нагрузки заданных значений скорости и положения от программного устройства 3 поступает сигнал на управляющий вход 23 клапана 13 кольцевания, который связывает рабочие полости 27 и 28, а следовательно, активная составляющая усилия гидроцилиндра 1 практически становится равной нулю. Далее на определенном участке нагрузка перемещается с постоянной скоростью. На этапе торможения по сигналу датчика 8 положения управляющий сигнал, поступающий от программного устройства на вход 24, обнуляется и рабочая жидкость, минуя 20 электрогидравлический усилитель 12 мощности и клапан 14 кольцевания, поступает в рабочую полость 33 гидроцилиндра 2. По мере уменьшения скорости рабочие полости 32 и 33 пере- 25 крываются и в момент позиционирования нагрузка замыкается на основание

37 через систему элементов: шток 31, поршень 30, рабочая жидкость, находящаяся в полостях 32 и 33, гидро- 30 цилиндр 2 и шарниры 36 и 38.

При ускоренном движении нагрузки в противоположном направлении рабочая жидкость от гидроаккумулятора 20 и насоса 16 поступает в полость 33, при этом полость 32 сообщена со сливом.

В режиме постоянства скорости полости 32 и 33 сообщаются между собой через клапан 14 кольцевания, а на этапе торможения рабочая жидкость пода- 40 ется в полость 32, а полость ЗЗ сообщена со сливом.

Далее цикл повторяется, но уже в противоположную сторону.

Очевидно, что в предлагаемом при- 45 воде при любой интенсивности сжатия газа в штоковых полостях 29 и 34

P Ч const

ll часть тепла отводится стенками гидроцилиндров 1,2, а следовательно, имеет место так называемое политропное изменение состояния газа, уравнение которого имеет вид где n — показатель политропы, Учитывая, что при проектировании привода диаметр штоков 26 и 31 и рабочий ход гидроцилиндров 1 и 2 известен, предварительный расчет объема газа, находящегося в штоковых полостях 29 и 34, не представляет сложности. Кроме того, уплотнение (не показано) между смежными, например, штоковой и рабочей полостями 34 и 33 работает не на абсолютный, а на относительный перепад давлений, поскольку с ростом давления в штоковой полости 34 растет давление и на рабочей полости 33, следовательно, абсолютное значение давления газа в штоковой полости 34 может быть завышено. Снабжение штоковых полостей 24 и 34 мембранами 43 и заполнение их жидкостью позволяет уменьшить объем. газа, а также упростить уплотнение между штоковыми 29 и 34 и рабочими

27 и 33 полостями.

Алгоритм управления может быть изменен, если развиваемое усилие од им из гидроцилиндров 1 или 2 недостаточно для преодоления нагрузки, в работе параллельно участвуют оба гидроцилиндра 1 и 2. Кроме того, если на режиме постоянства скорости невозможно достигнуть полной нагрузки масс Х, и И от действия позиционной составляющей нагрузки, то постоянство скорости обеспечивается активной работой одного или двух гидроцилиндров 1 и 2 и электрогидравлических усилителей 11 и 12 мощности.

Таким образом, технико-экономическая эффективность от использования предлагаемого сервопривода состоит в значительном уменьшении потребляемой мощности, улучшении качества управления, уменьшения габаритов сервопривода большегрузных роботов, манипуляторов и кантователей. (Формула изобретения

1. Многоканальный гидропривод, содержащий два гидроцилиндра, в каждом из которых с образованием двух рабочих и одной штоковой полостей установлен поршень с двусторонним штоком, систему управления, включающую устройство, логический блок, датчики положения и скорости, электрогидравлические усилители мощности и управляемые клапаны кольцевания, при этом штоки гидроцилиндров шарнирно связаны с общей нагрузкой, а электрогидравлические усилители мощности и управляющие входы клапанов кольцевания

1504377

Составитель С.Рождественский

Редактор Н.Киштулинец Техред М.Ходанич Корректор Т.Колб

Заказ 5230/35

Тираж 605

Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул . Гагарина, 101 подключены к программному устройству, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и пот- ребляемой мощности при повышении надежности и точности управления, штоковая полость каждого гидроцилиндра выполнена замкнутой и заполнена инертным газом под давлением, а гидроцилиндры расположены симметрично относительно оси качения нагрузки.

2. Гидропривод по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что штоковая полость каждого гидроцилиндра снабжена гидравлической пружиной и мембраной, установленными между штоком и инертным газом.