Рулевой привод

 

Изобретение относится к гидроприводам летательных аппаратов. Целью изобретения является повышение надежности работы привода. Рулевой привод содержит электродвигатель 1, трехшестеренный насос 2, соединенный с полостями 4 двухдроссельного золотникового гидрораспределителя с электромеханическим преобразователем 5. Гидрораспределитель соединен посредством гибких сильфонных трубопроводов 11 с полостями силового цилиндра 12. Привод снабжен установленной между полостями силового цилиндра и гибкими сильфонными трубопроводами по одной дополнительной втулке 15, внутри которой в направлении от полости цилиндра к трубопроводу выполнены пары криволинейных встречно-направленных каналов 16 и выходное отверстие 17, при этом отношение площади проходного сечения выходного отверстия к суммарной площади проходного сечения каналов 16 для каждой дополнительной втулки составляет 6,5 - 11,5. 1 ил.

Изобретение относится к гидроприводам летательных аппаратов.

Наиболее близкой к изобретению по технической сути (прототипом) является рулевая машина 17Д12.1010-0, содержащая электродвигатель, вал которого связан со средней шестерней трехшестеренного насоса, размещенного по внутренней полости корпуса привода и соединенного гидравлическими каналами с полостями двухдроссельного золотникового гидрораспределителя, включающего электромеханический преобразователь, на валу которого установлена качалка с плоской пружиной и двумя золотниковыми плунжерами, расположенными в полых вращающихся осях насосах, выполненных в виде гильз золотниковых плунжеров, снабженных приемными окнами, выполненными в виде радиальных сквозных отверстий, при этом полости гидрораспределителя связаны с шариковыми предохранительными клапанами и посредством гибких сильфонных трубопроводов сообщаются с полостями силового гидроцилиндра, внутри которого расположены поршень со штоком.

Недостатком конструкции такой рулевой машины является ее неспособность сохранять работоспособность при воздействии на камеру сгорания ракетного двигателя внешних ударных нагрузок, которые передаются на шток силового гидроцилиндра в виде импульсов силы, превышающих усилие торможения рулевой машины.

При воздействии таких сил на шток рулевого привода в полостях гидроцилиндра и соединенных с ним гибких сильфонных трубопроводах могут возникать давления, которые способны привести к разрушению и потере герметичности трубопроводов. Кроме этого, под воздействием указанных сил поршень гидроцилиндра рулевой машины может с большой скоростью ударяться об упоры, в качестве которых используются крышки гидроцилиндра, что также может привести к разрушению гидроцилиндра и потере герметичности. Указанные повреждения конструкции рулевой машины приводят к потере ею работоспособности.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы рулевого привода путем обеспечения работоспособности при воздействии на шток ее силового гидроцилиндра ударного импульса силы, превышающего усилие торможения рулевой машины, без увеличения ее мощности.

Это достигается тем, что в рулевом приводе, содержащем электродвигатель, вал которого связан со средней шестерней трехшестеренного насоса размещенного во внутренней полости корпуса привода и соединенного гидравлическими каналами с полостями двухдроссельного золотникового гидрораспределителя, включающего электромеханический преобразователь, на валу которого установлена качалка с плоской пружиной и двумя золотниковыми плунжерами, расположенными в полых вращающихся осях насоса, выполненных в виде гильз золотниковых плунжеров и снабженных приемлемыми окнами, выполненными в виде радиальных сквозных отверстий, при этом полости гидрораспределителя связаны с шариковыми предохранительными клапанами и посредством гибких сильфонных трубопроводов сообщаются с полостями силового гидроцилиндра, внутри которого расположены взаимосвязанные поршень со штоком, между полостями силового гидроцилиндра и гибкими сильфонными трубопроводами установлены по одной дополнительной втулке, внутри которой в направлении от полости гидроцилиндра к трубопроводу выполнены не менее одной пары криволинейных встречно-направленных каналов и выходное отверстие, при этом отношение пощади проходного сечения выходного отверстия к суммарной площади проходного отверстия криволинейных встречно-направленных каналов для каждой дополнительной втулки составляет 6,5-11,5.

На чертеже изображена схема данного рулевого привода.

Рулевой привод содержит электродвигатель 1, вал которого связан со средней шестерней трехшестеренного насоса 2, размещенного во внутренней полости корпуса привода и соединенного гидравлическими каналами 3, с полостями 4 двухдроссельного золотникового гидрораспределителя, включающего электромеханический преобразователь 5, на валу которого установлена качалка 6 с плоской пружиной 7 и двумя золотниковыми плунжерами 8, расположенными в полых, вращающихся осях насоса, выполненных в виде гильз золотниковых плунжеров, снабженных приемными окнами 9, выполненными в виде радиальных сквозных отверстий. Полости гидрораспределителя 4 связаны с шариковыми предохранительными клапанами 10 и посредством гибких сильфонных трубопроводов 11 сообщаются с полостями силового цилиндра 12, внутри которого расположены поршень 13 со штоком 14, при этом между полостями силового цилиндра 12 и гибкими сильфонными трубопроводами 11 установлено по одной дополнительной втулке 15, внутри каждой из которых в направлении от полости гидроцилиндра к трубопроводу выполнены не менее одной пары криволинейных встречно-направленных каналов 16 и выходное отверстие 17.

Рулевой привод работает следующим образом.

При отсутствии воздействия на шток 14 цилиндра 12 ударных нагрузок электродвигатель 1 приводит во вращением трехшестеренный насос 2, который создает два потока рабочей жидкости, которые по каналам 3 перетекают в полости 4 двухдроссельного золотникового гидрораспределителя, а из них через приемные окна 9 в ведомых осях насоса, частично перекрываемых золотниковыми плунжерами 8, перетекают в корпус привода. При этом в полостях 4 гидрораспределителя и в полостях цилиндра 12 создаются одинаковые начальные давления, в результате чего перепад давлений на поршне 13 равен нулю и поршень 13 со штоком 14 неподвижны.

При подаче в обмотки электромеханического преобразователя 5 положительного командного сигнала его валик с качалкой 6 поворачиваются против часовой стрелки, изгибая плоскую пружину 7 на угол, пропорциональный величине командного сигнала, при этом левое приемное окно 9 гидрораспределителя прикрывается левым плунжером 8, а правое приемное окно 9 приоткрывается за счет перемещения правого плунжера 8 вверх.

В результате этого давление в левой полости 4 гидрораспределителя, в левом трубопроводе 11 и в левой полости цилиндра 12 возрастает, а в правой полости 4 гидрораспределителя, в правом трубопроводе 11 и в правой полости цилиндра 12 понижается, и под действием возникшего перепада давлений поршень 13 со штоком 14 цилиндра 12 начинает свое движение в сторону выдвижения со скоростью, пропорциональной величине командного сигнала. При этом рабочая жидкость из левой полости 4 гидрораспределителя через левый трубопровод 11 и левую дополнительную втулку 15, в которой она после отверстия 17 разделяется на два потока, по двумя криволинейным каналам 16, практически не встречая дополнительного сопротивления, перетекает в левую полость цилиндра 12, а рабочая жидкость из правой полости гидроцилиндра через правую дополнительную втулку 15, в которой после течения по криволинейным встречно-направленным каналам 16 в отверстии 17 происходит соударение потоков, через правый трубопровод 11 перетекает в правую полость 4 гидрораспределителя. Поскольку расход рабочей жидкости, перетекающей через правую дополнительную втулку 15 мал, вследствие малости скорости движения поршня 13 цилиндра 12 привода при его обычном функционировании, то взаимодействие соударяющихся потоков рабочей жидкости в выходном отверстии 17 после перетекания через криволинейные встречно-направленные каналы 16 также мало и не оказывает существенного дополнительного сопротивления перетекающей рабочей жидкости.

При подаче в обмотки электромеханического преобразователя 5 отрицательного командного сигнала, его валик с качалкой 6 поворачивается, изгибая плоскую пружину 7, по часовой стрелке на угол, пропорциональный величине командного сигнала, при этом правое приемное окно 9 гидрораспределителя прикрывается правым плунжером 8, а левое приемное окно приоткрывается за счет перемещения левого плунжера 8 вверх.

В результате этого давления в правой полости 4 гидрораспределителя, в правом трубопроводе 11 и в правой полости цилиндра 12 возрастает, а в левой полости 4 гидрораспределителя, в левом трубопроводе 11 и в левой полости цилиндра 12 понижаются, и под действием возникшего перепада давлений поршень 13 со штоком 14 цилиндра 12 начинают свое движение в сторону втягивания со скоростью, пропорциональной величине командного сигнала.

При этом рабочая жидкость из правой полости 4 гидрораспределителя через правый трубопровод 11 и правую дополнительную втулку 15, в которой она после отверстия 17 разделяется на два потока, по двум криволинейным каналам 16, практически не встречая дополнительного сопротивления, перетекает в правую полость цилиндра 12, а рабочая жидкость из левой полости цилиндра 12, через левую дополнительную втулку 15, в которой после течения по криволинейным встречно-направленным каналам 16 в отверстии 17 происходит соударение потоков, через левый трубопровод 11 перетекает в левую полость 4 гидрораспределителя. Поскольку расход рабочей жидкости, перетекающей через левую дополнительную втулку 15 мал, вследствие малости скоростей движения поршня 13 цилиндра 12 рулевой машины при ее обычном функционировании, то взаимодействие соударяющихся потоков рабочей жидкости в выходном отверстии 17 после перетекания через криволинейные встречно-направленные каналы 16 также мало и не оказывает существенного дополнительного сопротивления перетекающей рабочей жидкости.

При воздействии на шток 14 цилиндра 12 привода замкнутого отрицательной обратной связью по положению штока, импульса силы, превышающего усилие торможения привода направленного в сторону втягивания, шток 14 вместе с поршнем 13 перемещаются влево, в результате чего за счет действия обратной связи левое приемное окно 9 закрывается левым плунжером 8. При этом в левой полости цилиндра 12, левом трубопроводе 11 и в сообщающейся с ним левой полости 4 гидрораспределителя повышается давление, что приводит к открытию левого предохранительного клапана 10. Поток рабочей жидкости, перетекающий из левой полости гидроцилиндра 12 в левый трубопровод 11, а из него в левую полость 4 гидрораспределителя и далее через левый предохранительный клапан 10 на слив, перетекая через левую дополнительную втулку 15, разделяясь на два потока, которые по двум криволинейным встречно-направленным каналам 16 устремляются в выходное отверстие 17, где происходит их соударение, в результате чего они теряют свою скорость. Значительная часть кинетической энергии потоков рабочей жидкости превращается в тепловую и рассеивается в окружающее пространство, а потерявшая скорость рабочая жидкость через выходное отверстие 17 перетекает в левый трубопровод 11. Возросшее гидравлическое сопротивление левой дополнительной втулки приводит к резкому возрастанию давления в левой полости цилиндра 12, что вызывает торможение и остановку поршня 13 со штоком 14, не доходя до левого упора цилиндра 12, за счет чего обеспечивается целостность цилиндра 12, а поскольку расход рабочей жидкости, поступающей в левый трубопровод 11 уменьшается, то это приводит к уменьшению давления в левом трубопроводе 11, за счет чего обеспечивается его целостность. Одновременно с этим уменьшается давление и в левой полости 4 гидрораспределителя, в результате чего закрывается левый предохранительный клапан 10.

В течение указанных выше процессов давление в правой полости 4 гидрораспределителя, в правом трубопроводе 11 и в правой полости гидроцилиндра 12 понижается из-за открытия правого приемного окна 9, которое вызывается перемещением правого плунжера 8 вверх, при этом рабочая жидкость не встречая существенного дополнительного сопротивления в правой дополнительной втулке 15, поступает в правую полость цилиндра 12.

По окончании действия импульса силы поршень 13 со штоком 14 цилиндра 12 под действием возникшего перепада давлений возвращаются в исходное положение, а за счет действия обратной связи золотниковые плунжеры 8 также возвращаются в исходное положение, в результате чего равновесие давлений в приводе восстанавливается.

При воздействии на шток 14 цилиндра 12 замкнутой отрицательной обратной связью по положению штока, импульса силы, превышающего усилие торможения и направленного в сторону выдвижения, шток 14 вместе с поршнем 13 перемещаются вправо, в результате чего за счет действия обратной связи правое приемное окно 9 закрывается правым плунжером 8. При этом в правой полости цилиндра 12, правом трубопроводе 11 и в сообщающейся с ним правой полости 4 гидрораспределителя повышается давление, что приводит к открытию правого предохранительного клапана 10. Поток рабочей жидкости, перетекающей из правой полости цилиндра 12 в правый трубопровод 11, а из него в правую полость 4 гидрораспределителя и далее через правый предохранительный клапан 10 на слив, перетекая через правую дополнительную втулку 15, разделяется на два потока, которые по двум криволинейным встречно-направленным каналам 16 устремляются в выходное отверстие 17, где происходит их соударение, в результате чего они теряют свою скорость. Значительная часть кинетической энергии потоков рабочей жидкости превращается в тепловую и рассеивается в окружающее пространство, а потерявшая скорость рабочая жидкость через выходное отверстие 17 перетекает в правый трубопровод 11. Возросшее гидравлическое сопротивление правой дополнительной втулки приводит к резкому возрастанию давления в левой полости цилиндра 12, что вызывает торможение и остановку поршня 13 со штоком 14, не доходя до правого упора цилиндра 12, за счет чего обеспечивается целостность цилиндра 12, а поскольку расход рабочей жидкости, поступающей в левый трубопровод 11, уменьшается, то это приводит к уменьшению давления в левом трубопроводе 11, за счет чего обеспечивается его целостность. Одновременно с этим уменьшается давление и в правой рабочей полости 4 гидрораспределителя, в результате чего закрывается правый предохранительный клапан 10.

В течение указанных выше процессов давление в левой полости 4 гидрораспределителя, в левом трубопроводе 11 и в левой полости цилиндра 12 понижается из-за открытия левого приемного окна 9, которое вызывается перемещением левого плунжера 8 вверх, при этом рабочая жидкость, не встречая существенного дополнительного сопротивления в левой дополнительной втулке 15, поступает в левую полость цилиндра 12.

После окончания действия импульса силы поршень 13 со штоком 14 цилиндра 12 под действием возникшего перепада давлений возвращаются в исходное положение, а за счет действия обратной связи золотниковые плунжеры 8 также возвращаются в исходное положение, в результате чего равновесие давлений в рулевой машине восстанавливается.

Таким образом, обеспечивается работоспособность рулевого привода при воздействии на его шток ударно-импульсных нагрузок, превышающих усилие его торможения, что существенно повышает надежность его работы.

Экспериментально установлено, что максимальное демпфирование внешней ударно-импульсной нагрузки достигается в том случае, когда отношение площади проходного сечения выходного отверстия к суммарной площади проходного сечения криволинейных встречно-направленных каналов для каждой дополнительной втулки составляет 6,5-11,5. При этих значениях отношений просадка штока цилиндра под действием ударно-импульсных нагрузок имеет растянутый минимум, где ее изменение составляет не более 2%, а изменение мощности, определяемое как произведение скорости движения шток на перемещаемую нагрузку, не превышает 1%.

Формула изобретения

РУЛЕВОЙ ПРИВОД, содержащий электродвигатель, вал которого связан со средней шестерней трехшестеренного насоса, размещенного во внутренней полости корпуса привода и соединенного гидроканалами с двухдроссельным золотниковым гидрораспределителем, включающим электромеханический преобразователь, на валу которого установлена качалка с плоской пружиной и двумя золотниковыми плунжерами, расположенными в полых вращающихся осях насоса, выполненных в виде гильз золотниковых плунжеров, снабженных приемными окнами, выполненными в виде радиальных сквозных отверстий, при этом полости гидрораспределителя связаны с шариковыми предохранительными клапанами и посредством гибких сильфонных трубопроводов сообщены с полостями силового цилиндра, отличающийся тем, что в нем между полостями силового цилиндра и гибкими сильфонными трубопроводами установлено по одной дополнительной втулке, внутри которой в направлении от полости цилиндра к трубопроводу выполнены пары криволинейных встречно направленных каналов и выходное отверстие, при этом отношение площади проходного сечения выходного отверстия к суммарной площади проходного сечения криволинейных встречно направленных каналов для каждой дополнительной втулки составляет 6,5 - 11,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1