Способ управления гидроприводами пилотажного стенда и устройство управления гидроприводами пилотажного стенда

 

Изобретение относится к системам подвижности пилотажного стенда. Цель изобретения повышение качества моделирования условий реального полета на стенде путем расширения диапазона рабочих перемещений штока гидропривода. На крайних участках рабочего диапазона перемещений штока при его движении в направлении ближайшего механического ограничения определяют текущее значение положения и скорости штока, сравнивают их со значениями заранее выбранной зависимости между положением и скоростью штока, и, если скорость достигает заданной величины, поддерживают ее на уровне, не превышающем величин, предусмотренных заранее выбранной зависимостью, что достигается за счет кинематической передачи 5, ограничивающей максимальное открытие рабочих окон гидрораспределителя 1 в этом диапазоне перемещений штока привода, не ухудшая при этом динамические характеристики гидропривода, в тормозной камере гасят и поглощают кинетическую энергию штока с присоединенной нагрузкой от конструкции стенда. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам подвижности, обеспечивающим движение инерционного объекта в заданных пределах с минимальными ошибками, например, к системам подвижности пилотажного стенда. Целью изобретения является повышение качества моделирования условий реального полета на стенде путем расширения рабочего диапазона перемещений штока при неизменных размерах гидроцилиндра. На фиг. 1-3 представлены структурные схемы устройства; на фиг.4 один из возможных законов изменения максимального располагаемого расхода жидкости через гидрораспределитель в зависимости от положения штока привода. Предлагаемое устройство содержит золотниковый гидрораспределитель 1, соединенный подводящими жидкость трубопроводами 2 с рабочими полостями гидроцилиндра 3, тормозные механизмы 4, расположенные в одной или в обеих торцовых частях гидроцилиндра, кинематическую передачу 5, один конец которой соединен со штоком гидроцилиндра и имеет не менее одной угловой и одну линейную степени свободы при перемещении относительно штока привода, другой конец выполнен в виде подвижного ограничителя, подвижный элемент гидрораспределителя 1 снабжен контактным узлом 6, стрелу с кабиной на ее конце 7, соединенную со штоком гидроцилиндра. В качестве гидроpаспределителя может использоваться стандартный гидроpаспре-делитель золотникового типа с цилиндрическим или плоским золотником. Гидроцилиндр может иметь два штока или один в зависимости от требований реальной конструкции. Тормозной механизм 4 может быть выполнен по различным известным схемам. Кинематическая передача 5 может быть как механической, так и гидромеханической. Заявляемый способ управления гидроприводами пилотажного стенда осуществляется следующим образом. В процессе работы гидропривода пилотажного стенда на вход гидропривода подают управляющий сигнал, сформированный в соответствии с заданным режимом работы стенда. Управляющий сигнал формируют с учетом реальных ограничений перемещений кабины пилотажного стенда в пространстве, причем скорость штока при приближении к краю рабочего диапазона перемещений должна быть мала, чтобы обеспечить безударный выход штока в крайнее положение. На выбранном участке вблизи края рабочего диапазона каждому положению штока соответствует заданная максимальная скорость (или расход жидкости) в направлении ближайшего механического ограничения Q(x) (см.фиг.4). В процессе движения определяют текущие значения положения х и скорости V_тек (или расхода Q_тек) штока, сравнивают их с заданными зависимостью Q(x) и, если текущая скорость (или расход) при текущем положении штока достигает предусмотренной зависимостью Q(x) величины, то поддерживают ее на уровне I Q_тек(х) I≅IQ(x) I Если же скорость (или расход) не достигает заданной зависимостью Q(x) величины, то реакция гидропривода на управляющее воздействие такая же, как и в отсутствии устройств, реализующих работу описываемого способа. Таким образом на краю рабочего диапазона скорость штока (или расход) не может превышать заданной величины, например 0,25Q_макс. Остаточная кинетическая энергия поглощается тормозным устройством типа демпфера. Заявляемое устройство работает следующим образом. При приближении штока привода к крайнему положению кинематическая передача 5 обеспечивает в контактном узле 6 ограничение максимального смещения золотника гидрораспределителя 1 и, следовательно, максимального открытия рабочих окон гидрораспределителя. В первом варианте предлагаемого устройства контактный узел 6 выполнен в виде вилки, жестко закрепленной на золотнике гидрораспределителя. При приближении штока привода к крайнему положению свободный конец кинематической передачи 5, перемещаясь между выступами вилки, занимает положение, ограничивающее смещение золотника гидроpаспределителя в направлении увеличения открытия рабочих окон. Необходимая зависимость между перемещением штока привода и максимальным открытием рабочих окон гидрораспределителя обеспечивается специальной профилировкой контактных поверхностей конца кинематической передачи и/или вилки. Во втором варианте предлагаемого устройства контактный узел 6 выполнен в виде кулачков, расположенных между подвижным ограничителем, смонтированным на свободном конце кинематической передачи 5 и выполненным в виде вилки, охватывающей золотник гидрораспределителя, и золотником гидрораспределителя по обе стороны от последнего. Кулачки могут быть смонтированы на выступах вилки либо могут входить с ними в контакт и передвигаться совместно. При приближении штока привода к крайнему положению свободный конец кинематической передачи 5 посредством кулачков ограничивает смещение золотника гидрораспределителя 1 в направлении увеличения открытия рабочих окон. Необходимая зависимость между перемещением штока привода и максимальным открытием рабочих окон гидрораспределителя 1 обеспечивается конструкцией кинематической передачи 5. В третьем варианте предлагаемого устройства контактный узел 6 выполнен в виде паза в золотнике гидрораспределителя 1. При приближении штока привода к крайнему положению свободный конец кинематической передачи 5, снабженный контактным кулачком, перемещаясь внутри паза, занимает положение, ограничивающее смещение золотника гидрораспределителя 1 в направлении увеличения открытия рабочих окон. Необходимая зависимость между перемещением штока привода и максимальным открытием рабочих окон гидрораспределителя обеспечивается профилировкой контактных поверхностей кулачка и паза. Во всех вариантах предлагаемого устройства должны быть обеспечены герметичность внутренних полостей гидроpаспределителя от окружающей среды и малое трение при передвижении элементов контактного узла относительно корпуса гидрораспределителя. Предлагаемое устройство позволяет существенно расширить диапазон линейных и угловых перемещений кабин пилотажных стендов за счет увеличения рабочих ходов гидроприводов систем подвижности стендов и уменьшения диапазона их перемещений, предназначенного для рассеивания кинетической энергии привода и перемещаемой им нагрузки в аварийной ситуации, при неизменных размерах гидроцилиндра, которые, как правило, и накладывают ограничения на максимальные перемещения стенда, поскольку изготовление высококачественных цилиндров с ходом штока более 1,5-2 м на современном станочном оборудовании, отражающем мировой уровень достижений в области станкостроения, невозможно. Проведенные расчеты и оценки в ходе проектирования и создания подвижного пилотажного стенда с большими ходами до 6-7 м кабины летчика типа стенда фирмы "Нортроп" показали целесообразность и эффективность предлагаемого технического решения, позволившего существенно уменьшить тормозной ход привода и не менее чем на 30% увеличить рабочий ход штоков у приводов угловых перемещений кабины стенда и на 10% у приводов линейных перемещений кабины стенда. Так, например, уменьшение с помощью предлагаемого устройства максимальной скорости привода при подходе к тормозному устройству в 4 раза в результате уменьшения максимального располагаемого расхода жидкости через гидрораспределитель в соответствии с приведенным законом на фиг.4, позволяет в 16 раз уменьшить диапазон перемещений штока, необходимый для рассеивания кинетической энергии привода с инерционной нагрузкой при одних и тех же требованиях по максимально допустимой величине тормозного ускорения, поскольку в общем случае величина тормозного пути S пропорциональна квадрату скорости (S ≈V²) штока с инерционной нагрузкой в конце рабочего диапазона перемещений штока привода.

Формула изобретения

1. Способ управления гидроприводами пилотажного стенда, основанный на уменьшении максимальной величины тормозного ускорения, действующего на оператора в кабине пилотажного стенда при приближении кабины к механическим ограничениям, на основе сравнения текущего положения штока гидропривода с положением, заранее выбранным в качестве крайнего рабочего положения, и поглощения кинетической энергии штока гидропривода при переходе через крайнее рабочее положение и по мере приближения к механическому ограничению, отличающийся тем, что, с целью повышения качества моделирования условий реального полета на стенде путем расширения диапазона рабочих перемещений штока гидропривода, на крайних участках рабочего диапазона перемещений штока при его движении в направлении ближайшего механического ограничения определяют текущее значение перемещения и скорости штока или расхода жидкости через гидропривод, сравнивают текущие значения перемещения и скорости или расхода со значениями заранее выбранной зависимости между положением и скоростью штока или расходом гидропривода и, если скорость или расход достигает заданной величины, поддерживают ее на уровне, не превышающем величин, предусмотренных заранее выбранной зависимостью. 2. Устройство управления гидроприводами пилотажного стенда, содержащее гидроцилиндр перемещения элементов конструкции пилотажного стенда, рабочие полости которого соединены подводящими рабочую жидкость трубопроводами с золотниковым гидрораспределителем, тормозные устройства типа демпфера, расположенные в одной или в обеих торцевых частях гидроцилиндра, отличающееся тем, что, с целью повышения качества моделирования условий реального полета на стенде путем расширения диапазона рабочих перемещений штока гидропривода, введена кинематическая передача, один конец которой соединен со штоком гидропривода и имеет не менее одной угловой и одну линейную степени свободы при перемещении относительно штока гидропривода, другой конец выполнен в виде подвижного ограничителя, а золотник гидрораспределителя снабжен контактным узлом, который выполнен с возможностью перемещения относительно подвижного ограничителя в пределах размеров рабочего окна золотника гидрораспределителя. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что контактный узел выполнен в виде вилки, жестко закрепленной на золотнике гидрораспределителя. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что контактный узел выполнен в виде кулачков, расположенных между подвижным ограничителем и золотником гидрораспределителя по обе стороны от последнего. 5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что контактный узел выполнен в виде паза в золотнике гидрораспределителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 2-2002

Извещение опубликовано: 20.01.2002        

---