Электрогидравлический усилитель

 

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в электрогидравлических следящих приводах испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик усилителя. Золотник 5 выходного каскада усилителя выполнен с осевой расточкой 16, в которой размещен плунжер 11 обратной связи, кинематически связанный упругим элементом (пружиной) 14 с электромеханическим преобразователем 1. Изменение перепада давления в полостях 22, 23 обратной связи преобразуется в перемещение плунжера 11, воздействующего через пружину 14 на вал электромеханического преобразователя 1 в направлении, противоположном входному сигналу. Благодаря опережающей отработке сигнала обратной связи торможение золотника 5 начинается до достижения заданного перепада давления на выходе, вследствие чего обеспечивается неколебательный переходный процесс по давлению нагрузки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) 111) (51) 5 F 15 B 9/03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4446731/31-29 (22) 23.06,88 (46) 15,03.90. Бюл. N 10 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) М.Е,Гойдо и l0.A.ÑòàðîàåðoB (53) 62-521 (088.8) (56) Тумаркин М.М. и др. Электрогидравлическая система управления испытательным стендом. М.: Вестник машиностроения, 1985, и 7, с. 43, рис. 1.. (54) ЭЛЕКТРОГИцРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в электрогидравлических следящих приводах испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик усилителя. Золот2 ник 5 выходного каскада усилителя выполнен с осевой расточкой 15, в которой размещен плунжер 11 обратной связи„ кинематически связанный упругим элементом (пружиной) 14 с электромеханическим преобразователем 1. Изменение перепада давления в полостях

22, 23 обратной связи.преобразуется в перемещение плунжера 11, воздействующего через пружину 14 на вал электромеханического преобразователя

1 в направлении, противоположном входному сигналу. Благодаря опережающей отработке сигнала обратной связи торможение золотника 5 начинается до достижения заданного перепада давления на выходе, вследствие чего обеспечивается неколебательный переходный процесс по давлению нагрузки.

1 ил.

С:

Ю

1 д

СЛ

Ю

b3

С4

4:

1550234

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в злектрогидравлических следящих приводах испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов.

Цель изобретения - улучшение динамических характеристик электрогидравлического усилителя.

На чертеже изображена.конструктивная схема электрогидравлического усилителя.

Электрогидравлический усилитель содержит последовательно связанные электромеханический преобразователь

1, входной гидравлический каскад усиле: ия с соплами 2 и 3. и заслонкой

4 и выходной гидравлический каскад усиления с дросселирующим золотником 5, установленным в корпусе 6 с образованием торцовых камер 7 и 8 управления, подключенных к соплам 2 и 3 и связанных через дроссели 9 и

10 с источником питания (не показан), а также чувствительный элемент обрат- 25 ной связи в виде плунжера 11 с соосными штоками 12 и 13, кинематически связанный упругим элементом в виде консольной пружины 14 через заслон.Ку 4 с валом (не показан) преобразова-, теля 1. Золотник 5 выполнен с осевой расточкой 15 и снабжен жестко закрепленными стаканами 16 и 17, в обращенных друг к другу донышках 18 и 19 которых выполнены отверстия 20 и 21, в которых размещены штоки 12 и 13 со35 ответственно. Плунжер 11 установлен с образованием полостей 22 и 23 обратной связи в расточке 15, а корпус

6 снабжен ступенчатыми крышками 24 и

25, выполненными с цилиндрическими выступами 26 и 27, размещенными в стаканах 16 и 17 со сторон, противоположных донышкам 18.и 19 с образованием промежуточных полостей 28 и 29. 45

Штоки 12 и 13 подпружинены пружинами

30 и 31 относительно выступов 26 и 27 .

Полость 28 непосредственно соединена отверстием 32 с исполнительной гидролинией 33, а через дроссель, образованный отверстием 20 и штоком

12,. — с полостью 22, полость 29 соединена непосредственно отверстием 34 с исполнительной гидролинией 35, а через дроссель, образованный отверстием 21 со штоком 13, — с полостью

23. Гидролиния 36 соединена с источником питания, гидролиния. 37 — со сливом. диаметр плунжера 11 равен внутреннему диаметру стаканов 16 и 17 и диаметру выступов 26 и 27.

K гидролиниям 33 и. 35 подключен гидродвигатель (не показан).

Злектрогидравлический усилитель работает следующим образом.

При подаче на электромеханический преобразователь 1 управляющего электрического сигнала, вал преобразователя 1, преодолевая сопротивление пружины 14, поворачивается в соответствующем направлении и перемещает заслонку 4 относительно сопл 2 и 3.

В результате гидравлическое сопротивление кольцевых щелей между срезами сопл 2 и 3 и заслонкой 4 изменяется, а в диагонали, т.е. в торцовых камерах 7 и 8 управления, гидравлического мостика, образованного дросселями

9 и 10 и соплами 2 и 3 в сочетании с заслонкой 4, создается перепад давления, пропорциональный смещению заслонки 4 (повороту вала) из нейтрального положения.

Под действием управляющей силы, обусловленной перепадом давления а торцовых камерах 7 и 8 управления, золотник 5 приходит в движение относительно корпуса 6 и плунжера 11, соединяя одну из исполнительных гидролиний 33 (35) с гидролинией 36, а другую - со сливной гидролинией 37 в зависимости от знака управляющего сигнала, Вызванное этим изменение давления в исполнитеЛьных гидролиниях 33 и 35 влечет за собой изменение перепада давления в полостях

22 и 23 обратной связи. Поскольку при движении золотника 5 (в зависимости от направления его движения) из одной из полостей 22 (23) обратной связи рабочая жидкость выталкивается в соответствующую промежуточную полость 30 (31) через дроссель (зазор) между поверхностями штока 12 (13) плунжера 11 и отверстия 20 (21) в донышке 18 (19) стакана 16 (! 7), а в другую — затягивается, то перепад давления в полостях 22 и 23 отличается от перепада давления в исполни тельных гидролиниях 33 и 35 на величину потерь давления в дросселях отверстий 20 и 21. Указанные потери давления пропорциональны скорости движения золотника 5, в результате чего перепад давления в полостях 22 и 23 обратной связи определяется как..пере0234 о

5 155 ладом давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 усилителя, так и скоростью движения золотника 5. При этом сила, обусловленная перепадом давления в полостях 22 и 23, действует на плунжер 11 в направлении, противоположном. смещению заслонки 4 из ее нейтрального положения. Под действием этой силы плунжер 11 смещается, преодолевая сопротивление пружин 14, 30 и 31, и увлекает при своем движении соединенный с ним конец пружины 14, создавая на валу преобразователя 1 вращающий момент, направленный против вращающего момента, развиваемого преобразователем 1.

В результате угол поворота заслонки

4 относительно нейтрального положения уменьшается и соответственно уменьшается перепад давления в торцовых камерах 7 и 8 управления золотника 5.

Величина вращающего момента, пе- редаваемого через пружину 14 со сто" роны плунжера 11, пропорциональна смещению плунжера 11 из его нейтрального положения, а это смещение., в свою очередь, пропорционально перепаду давления в полостях 22 и 23 обратной связи.

При увеличении смещения золотника

5 относительно его нейтрального положения (при прочих равных условиях) перепад давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 увеличивается °

По окончании переходного процесса, когда золотник 5 остановится в неког тором новом положении, определяемом величиной входного электрического сигнала и характером нагрузки, давление рабочей жидкости в полости 22 обратной связи будет равно давлению в промежуточной полости 28 и в исполнительной гидролинии 33, а давление в полости 23 обратной связи — давле- . нию в промежуточной полости 29 и в исполнительной гидролинии 35. Поскольку эффективные площади золотника 5 со стороны полостей 22, 23, 28.и 29 равны между собой (так как диаметр плунжера 11 равен. внутреннему диаметру стаканов 16 и 17), то результирующая сила, действующая на золотник 5 со стороны жидкости, заключенной в полостях 22, 23, 28 и 29 будет равна нулю. Тогда из условия равновесия золотника 5 (при пренебрежении осевой гидродинамической силой, действующей на золотник со стороны протекающей жидкости) следует, что должна быть равна нулю и сила, действующая на золотник 5 со стороны жидкости, находящейся в торцовых камерах 7 и 8 управления. Последнее имеет место при нулевом перепаде давления в камерах 7 и 8, что в, свою очередь, при неподвижном золотнике 5 возможно лишь при нейтральном положении заслонки 4 между соплами 2 и 3. Заслонка 4 занимает такое положение, когда вращающий момент, передаваемый через пружину 14 со стороны плунжера 11, равен пропорциональному входному электрическому сигналу, т.е. вращающему моменту, развиваемому преобразователем 1. Поскольку момент, пере20 даваемый на вал преобразователя 1 со стороны, пружины 14, пропорционален перепаду давления. в полостях 22 и 23 обратной связи, который равен перепаду давления в исполнительных

25 гидролиниях 33 и 35 усилителя, то обеспечивается (с учетом сделанного .выше допущения относительно осевой гидродинамической силы) строгая пропорциональность перепада давления з в исполнительных гидролиниях 33 и 35 входному электрическому сигналу (вне зависимости от колебаний давления питания первого гидравлического каскада усиления). . Если из-за изменения нагрузки на гидродвигателе, подключенном к исполнительным гидролиниям 33 и 35, перепад давления в этих линиях изменится, то изменится и баланс сил, действую40 щих на плунжер 11, что повлечет за собой смещение плунжера 11 в соответствующем направлении и соответственно смещение заслонки 4 из ее нейтрального положения. В результате

45 в торцовых камерах 7 и 8 управления золотника 5 появится перепад давления, пропорциональный смещению заслонки 4 из ее нейтрального положения, и золотник 5 придет в движение, сме50 щаясь до тех пор, пока в исполнительных гидролиниях 33 и 35 не будет вос- становлен требуемый перепад давления, заданный входным электрическим сигналом. При этом заслонка 4 снова возвращается в нейтральное положение.

Поскольку при движении золотника

5 перепад давления в полостях 22 и

23 отличается от перепада давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35

1550234

Формула изобретения

Составитель С.Рождественский

Техред Л..Сердюкова Корректор Т. Палий

Редактор А.Ревин

Заказ 260

Подписное

Тираж 525

ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 (в большую или в меньшую сторону в зависимости от характера отрабатываемого сигнала и начальных условий) на величину, пропорциональную скорости движения золотника 5, то заслонка 4 устанавливается в положение, близкое к нейтральному, ло того, как перепад давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 примет значе- 10 ние, определяемое входным электрическим сигналбм, благодаря чему торможение золотника 5 начинается с упреждения по времени относительно момента

Достижения на выходе усилителя заданного перепада давления, вследствие чего обеспечивается неколебательный переходный процесс по давлению нагрузки и, соответственно, повышается точность воспроизведения входного управляющего сигнала. Кроме того, обеспечивается поддержание и изменение по заданному закону как давления в одной исполнительной гидролинии (если вторая исполнительная гидроли- 25 ния соединена со сливом), так и перепада давления в двух исполнительных гидролиниях, каждая из которых соеди-. нена с гидродвигателем.

Электрогидравлический усилитель, Содержащий последовательно связанные электромеханический преобразователь, Входной гидравлический каскад усиления и выходной гидравлический каскад усиления с дросселирующим золотииком, установленным в корпусе с обра,зованием торцовых камер управления, подключенных к выходам входного каскада, а также чувствительный элемент обратной связи, подключенный к исполнительным гидролиниям выходного каскаДа усиления и кинематически связанный упругим элементом с электромеханическим преобразователем, отличающийся тем, что, с целью улучшения динамических характеристик усилителя, золотник выполнен с осевой расточкой и снабжен со стороны каждой торцовой камеры жестко закрепленным стаканом, в донышке которого выполнено отверстие, чувствительный элемент выполнен в виде установленного в осевой расточке с образованием полостей обратной связи плунжера с двумя соосными штоками, размещенными в отверстиях, обращенных друг к другу донышек стаканов, а корпус снабжен двумя ступен-. чатыми крышками, каждая из которых выполнена с цилиндрическим выступом, размещенным в стакане со стороны, противоположной донышку с образованием промежуточной полости, непосредственно соединенной с одной из исполнительных гидролиний выходного каскада и подключенной через дроссель, образованный отверстием донышка стакана и штоком, подпружиненным относительно цилиндрического выступа крышки, к одной из полостей обратной связи