Электрогидравлическое загрузочное устройство

 

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в конструкциях испытательных стендоа Цепью изобретения является повышение динамической точности воспроизведения нагрузки и расширение диапазона применения При подаче электрического сигнала U от задатчикз вх перемещается золотчик 20 и золотники 42. 43. В одной полости гидроцилиндра 1 давление возрастает , а в другой уменьшается Это приводит к изменению расходов через .дроссели 59, 60 и через золотник 21. В результате золотники 42,43 возвращаются в нейтральное положение. В полостях 33, 34 гидроцилиндра 1 устанавливается перепад давления а на штоке 4 - усилие, соответствующее величине сигнала U . Усилие на штоке 4 измеряется датчиком 3, сигнал которого подается на вход усилителя 35. Скорость штока 4 измеряется датчиком 2, сигнал которого преобразуется усилителем 37 и подается на преобразователь 6, что приводит к перемещению золотников 42,43 на величину, обеспечивающую расход жидкости в гидроцилиндре 1, соответствующий скорости без изменения усилия на штоке 4. 1 ил.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4729297/29 (22) 14.0&89 (46) 30.12.93 Бюп Мв 47-48 (71) Центральный аэрогидродинамический институт импроф.Н.ЕЖуко вского (72) Кузнецов ВФ„наркомов ДА; Фомичев В.М„

Шиницы ВВ„Шутов ЕБ. (73) Центральный аэрогидродинамический институт импрофНЕЖуковско го (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ЗАГРУЗОЧНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в конструкциях испьлательных стендов. Целью изобретения является повышение динамической точности воспроизведения нагрузки и расширение диапазона применения При подаче электрического сигнала 0 от задатчика вх (1y) КЦ (11) 2005227 Cl (51) Р1 перемещается золотчик 20 и золотники 42, 43. В одной полости гидроцилиндра 1 давление возрастает, а в другой уменьшается. Это приводит к изменению расходов через,цроссели 59, 60 и через золотник 21. В результате золотники 42, 43 возвращаются в нейтральное положение. В полостях 33, 34 гидроцилиндра 1 устанавливается перепад давления, а на штоке 4 — усилие, соответствующее величине сигнала U . Усилие на штоке 4 измеряется датчиком 3, сигнал которого подается на вход усилителя 35. Скорость штока 4 измеряется датчиком

2, сигнал которого преобразуется усилителем 37 и подается на преобразователь 6, что приводит к перемещению золотников 42, 43 на величину, обеспечивающую расход жидкости в гидроцилиндре 1, соответствующий скорости без изменения усилия на штоке 4. 1 ил.

2005227!

1зобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в конструкциях испытательных стендов.

Целью изобретения является повышение динамической точности воспроизведения нагрузки и расширение диапазона применения устройства.

На чертеже изображена принципиальная схема электрогидравлического загрузочного устройства. 10

Устройство содержит исполнительный гидроцилиндр 1 с датчиком 2 скорости и с датчиком 3 усилия его поршня и штока 4, электрогидравлические преобразователи 5, 6 первого каскада гидроусилителя, входные гидролинии 7 и 8 которых через балансные дроссели 9, 10 подключены к гидролинии 11 нагнетания, а выходные гидролинии 12, 13 и 14, 15 — к тррцевым камерам 16, 17 и 18, 19 соответственно золотников 20; 21 второ- 20 го каскада, входные гидролинии 22, 23, которых соединены с гидролинией 24 слива, входные гидролинии 25, 26, 27, 28 — с гидроллнией 11, а выходные гидролинии 29, 30 и

31, 32 попарно соединены между собой и с 25 полостями 33, 34 гидроцилиндра 1. Входы сравнивающего усилителя 35 подключены к задатчику и датчику 3, а выход, на котором установлен форсирующий усилитель 36 — к и реобраэователю 5 и к одному входу сумми- 30 рующего усилителя 37, второй вход которого соединен с датчиком 2, а выход — с преобразоватегем 6. Усилитель 37 снабжен цепью обоатной связи по току преобразова..еля 6, 35

Входные гидролинии 38 — 41 управляемь х плавающих корректирующих золотников 42, 43 соединены с гидролинией 24, в,одные гидролинии 44, 45 — с гидролинией

1, а выходные гидролинии 46, 47 — с поло- 40 стями 33, 34, Преобразователи 5, 6 снабжены элементами 48, 49 обратной связи по положению золотников 20, 11, Камеры 50-53 управления золотников 42, 43 соединены с 45 гидролиниями 46, 47 соответственно, Шток

4 соединен с рабочим органом 54, Устройство содержит дополнительные дроссели 55-60, Гидролинии 29, 31-непосредственно соединены с камсрами 50, 52 и 50 через дроссели 55, 56, — с гидролиниями 46, 47 и полостями 33, 34 соответственно, Гидролинии 30, 32 соединены через дроссели 57, 58 с камерами 51, 53, связанными через дроссели 59, 60 с полостями 33, 34 соответ- 55 ственно. Золотники 42, 43 выполнены с отрицательным перекрытием и образуют цепь обратной связи по давлению.

Устройство работает следующим обраПри отсутствии входного сигнала от задатчика и подаче давления в гидролинию 11 золотники 42, 43 устанавливаются в нейтральное положение, при котором в обеих полостях 33, 34 гидроцилиндра 1 устанавливается одинаковое давление, примерно равное P1 = Р2 = Рн/2, в результате чего усилие на штоке 4 гидроцилиндра 1 равно нулю.

При подаче на вход сравнивающего усилителя 35 входного электрического сигнала

Uex от задатчика перемещается золотник 20, в результате чего в управляющих камерах

50-53 золотников 42, 43 дифференциально изменяется давление, что приводит к смещению золотников 42, 43 так, что в одной полости гидроцилйндра 1 давление возрастает, а в другой — на столько же падает, Это приводит к изменению расходов через дроссели 50, 60 и через золотник 21 и соответственно к изменению давления обратной гидравлической связи в камерах 50 — 53 золотников 42, 43 так, что золотники 42, 43 возвращаются в нейтральное положение. В полостях 33, 34 гидроцилиндра 1 устанавливается перепад давления h. P = P> — Pz u усилие на штоке 4, связанном с объектом 54, пропорциональное величине электрического сигнала U», Полученное усилие на штоке

4 измеряется датчиком 3, электрический сигнал которого, являющийся сигналом обра ной связи, подается на вход сравнивающего усилителя 35.

Если объект 43 подвижен, то под действием усилия на штоке 4 гидроцилиндра 1 он перемещается с соответствующей скоростью, которая измеряется датчиком 2 скорости, электрический сигнал с которого преобразуется суммирующим усилителем

37 и подается на электрогидравлический преобразователь 6, что приводит к перемещению золотников 42, 43 на такую величину, прл которой обеспечивается расход рабочей жидкости в гидроцилиндре 1, соответствующий скорости перемещения штока 4 с объектом 54 без изменения усилия на штоке

4, которое остается в этом случае пропорциональным входному электрическому сигналу U<>.

Динамическая точность воспроизведения силы на штоке 4 повышены за счет каскадов усиления в виде золотников 20, 21 с позиционной обратной связью и установки золотников 42, 43 в цепи обратной связи по давлению, что позволяет оптимизировать режим и увеличивает эффективность скоростной коррекции, Полученный двухкаскадный усилитель с коррекцией ввиду большой его мощности позволяет управлять загрузочным устройством с большой тягой. Для компенсации индуктивности обмоток уп2005227

Ксе ($ +24 $+1)(Тгц$+1) а по реакции на возмущение по скорости в виде равления преобразователя 6 и повышения критической. частоты в цепи управления последнего служит обратная связь потоку„а для компенсации нежесткости опоры и сжимэемасти рабочей жидкости в гидроцилиндре 1 в канале рассогласования служит форсирующий усилитель 36 с передаточной функцией

KuMn (— $ + 1)

1 о

Р имп = — =

V — S +2k — $+1

10 где

2 гц 0х2 Рп (G> + 2) д „Cnew +G, KQP2 61(1 +—

Кох1G "з

2 Fn Cn Gt +62) 15

KvMn

40 (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1048893, кл. F 15 В 21/08, 1983.

Ф о р,м у л а и э о б р е т е н и я задатчику и датчику усилия. а выход - к од1, ЭЛ ИтРО ГИДРА ВЛ ИЧ ЕСКОЕ ЗА

ГРУЗОЧНОЕ УСТРОЯС -ВО содержащее,аателю и одному входу суммирующего исполнительный гидроцилиндр с датчиком, усилителя, другой вход которого соединен скорости и датчиком усилия его штока, два;с датчиком скорости, а выход - с другим эле«трогидравлических преобразователя 50, электРогидРавлическим преабразаватеnep80ro каскада, входные гидролинии ко- лем, отличающееся тем, чта, с целью повыторых через балансные драссели падкл% шения динамической тОчнОсти чены к гидралинии нагнетания, а выходные воспроизведениЯ нагрузк и РасширениЯ

- к торцовым камерам двух золотников вто- : диапазона пр ме ения, ана снабжено рого каскада, входные гидролинии каждого 55 форсирующим усилител м, установленным из которых соединены с гидролиниями на- нэ выхоДе сравниваюЩега УсилителЯ, и гнетания и слива, а выходные попарно сое- двумя уг равляемыми плавающими коррекдинены Me y coGOA N C полостями тирующими золотниками с входными гид гидрацилиндрэ, а также сравнивающий ралиниями, соединен ными с усилит ль, входы которого подключены к гидролиниями нагнетания и слива, и выw aliis+ 11 (Т2 $ + 1) где Т1 > Т2 — постоянные времени.

Скоростная характеристика устройства ч =. т(хз), где ч — скорость штока 4, Хз —. перемещение, линейна и не имеет эоны нечувствительности. Амплитудные и фаэовые частотные характеристики воспроизводимой силы по входному сигналу — — (e), Р

Uex где Р— сила, ц» — частота с разомкнутой электрической обратной связью при работе на жесткую опору не имеют амплитудных искажений до 20 Гц, при этом фазовое запаздывание не превышает 90 . Движение абьекта 54 приводит к дополнительным искажениям воспроизводимого усилия и оп ределяется его механическим импедансом — (и), Р

Амплитудные частотные характеристики механического импеданса в области низких частот (до 1 Гц) примерно в 10 раз меньше, чем у прототипа, и не превышают 0,03 кгс/мм/с. С ростом частоты разница в характеристиках уменьшается и в области 10 Гц значения характеристик становятся одинаковыми. Линейная модель устройства в рабочем диапазоне частот до 30 Гц описывается звеном второго порядка. Передаточная функция устройства по реакции на входной сигнал при неподвижном штоке (у = О) представляется в виде

Р

N/ca = — =

Uax

KQx), G1 F3(1 +- Р )

С ох1 1 Рз

Kry — статический коэффициент усиления первого каскада (преобразователи 5, 6);

G1, G2 — проводимости дросселей 10, 55, 56; кох1, ках2 — коэффициенты расходной характеристики;

KQP2 — "наклон" тяговой характеристики двухкас кадного гидроусилител я;

F>, Гз — соответственна площади поршня гидроцилиндра 1 и торца золотника 42 (43);

30 Сп — жесткость, определяемая реакцией струи жидкости в окне золотника 42 (43); мо — частота, соответствующая нулевбму значению передаточной функции динамической жесткости; в„— собственная частота колебаний устройства; — безразмерный коэффициент демпфирования.

2005227

Составитель С. Рождественский

Техред M.Mîðãåíòàë К рр р А. Козориэ

Редактор А.Бер

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3428

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 ходными гидролиниями, соединенными с полостями гидроцилиндра, при этом каждый электрогидравлический преобразователь снабжен элементом обратной связи по положению золотника второго каскада, а суммирующий усилитель - цепью обратной связи по току соответствующего электрогидравлического преобразователя, причем камеры управления каждого корректирующего золотника соединены с его выходной гидролинией.

2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено шестью дополнительными дросселями причем каждая вы ходная гидролиния одного из золотников второго каскада непосредственно соединена с одной камерой управления соответствующего корректирующего золотника и через дополнительный дроссель - с его выходной гидролинией и полостью гидроцилиндра, а каждая выходная гидролиния другого золотника второго каскада соеди10 мена через дополнительный дроссель с долгой камерой управления корректирую щего золотника, связанной через дополнительный дроссель с полостью гидроцилиндра.