Способ контроля дроссельных каскадов гидроусилителя

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДРОССЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ , заключающийся в том, что формируют на входе гидроусилителя контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов, отличающийся тем, что, с целью повыщения бь1стродействня и точности, измеряют значение амплитуды первой гармоники перемещения подвижного элемента, а также значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления в выходных каналах и по значению амплитуды первой гармоники перемещения определяют величчину и знак перекрытия дроссельных щелей, а по значениям амплитуды и фазы и знаку фазы гармоник давления судят о соотношении перекрытий напорных и сливных дроссельных щелей.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) 3 (SD

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЬЛйдТИ(А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3494993/25-06 (22) 27.09.82 (46) 15.06.84. Бюл. № 22 (72) В. В. Циммерман (53) 62.521 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 601476, кл. F 1S В 19/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР № 926387, кл. F 15 В 19/00, 1979. (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ДРОССЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ, заключающийся в том, что формируют на входе гидроусилителя контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, измеряют значение амплитуды первой гармоники перемещения подвижного элемента, а также значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления в выходных каналах и по значению амплитуды первой гармоники перемещения определяют величчину и знак перекрытия дроссельных щелей, а по значениям амплитуды и фазы и знаку фазы гармоник давления судят о соотношении перекрытий напорных и сливных дроссельных щелей.

1097835

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано для определения перекрытий дроссельных щелей распределительных каскадов гидроусилителей.

Известен способ контроля дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающийся в том, что перемещают подвижный элемент гидроусилителя и измеряют давление в выходных ка нала х гидроусилителя и эталонного дросселя и по величине наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов (1j.

Недостатки данного способа — низкие быстродействие и точность из-за необходимости использования .специального стенда с эталонным дросселем.

Известен также способ контроля,дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающийся в том, что формируют на входе гидроусилителя контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов (2) .

Недостатками известного способа являются низкие быстродействие и точность из-за отсутствия возмозности определения перекрытий дроссельных щелей в процессе одного испытания.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности.

Для достижения поставленной цели согласно способу контроля дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающемуся в в том, что формируют на входе управляющего каскада контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов, измеряют значение амплитуды первой гармоники перемещения подвижного элемента, а также значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления в выходных каналах и по значению амплитуды первой гармоники перемещения определяют величину и знак перекрытия дроссельных щелей, а по значениям амплитуды и фазы и знаку фазы гармоник давления судят о соотношении перекрытий напорных и сливных дроссельных щелей.

На фиг. 1 изображена конструктивная схема гидроусилителя; на фиг. 2 — схема гидравлического моста гидроусилителя; на фиг. 3 и 4 — соответственно исходное положение поясков подвижного элемента гидроусилителя относительно проточек корпуса и формы наблюдаемых сигналов при отрицательном перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 5 и 6 — соответственно исходное положение поясков и формы наблю!

55 даемых сигналов при нулевом перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 7 и 8 — соответственно исходное положение поясков при несимметричном отрицательном перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 9 и

10 — соответственно исходное положение поясков и формы наблюдаемых сигналов при несимметричном положительном и отрицательном выполнении перекрытий дроссельных щелей

Гидроусилитель содержит управляющий каскад с подвижным элементом, выполненным в виде золотника 1, пояски 2 и 3 которого образуют с проточками 4 и 5 корпуса 6 дроссельные щели 7 — 10. Выходные каналы 1! и 12 золотника 1 подключены к полостям 13 и 14 управления золотника 15 управляемого каскада, выходные каналы 16 и 17 которого при контроле золотника 1 перекрыты. Датчик 18 служит для измерения перемещения золотника 1, датчик 19— для измерения перемещения золотника 15, датчик 20 — для измерения давления рабочей жидкости в выходных каналах.

Для приведения в движение золотника 1 служит электромеханический преобразователь 21, подключенный к выходу сравнивающего усилия 22, связанного входами с датчиком 19 и задающим блоком (не показан). Электронное устройство 23, связанное с датчиками 18 и 20, служит для измерения значений амплитуды первой гармоники перемещения золотника 1 и значений амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления, т. е. для осуществления гармонического анализа сигналов перемещения и давления.

Способ осуществляется следующим образом.

На вход электромеханического преобразователя 21 подают контрольный сигнал гармонической формы, в соответствии с которым обеспечивается движение золотника 15.

При этом устройством 23 измеряются значения амплитуды первой гармоники перемещения золотника 1 и значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления.

Величины зазоров (величина противоположная перекрытию) дроссельных щелей влияют на формы сигналов, измеряемых датчиками 18 — 20 и устройствами 23.

В процессе отработки контрольного сигнала текущая величина зазора каждой из дроссельных щелей 7 — 10 определяется величиной зазора в исходном положении и перемещением золотника 1, т. е. а, =ар; +-х, (1) где а — текущая величина зазора дроссельной щели (а„, а, а, а,z); а1,- -величина зазора дроссельной щели

1 в исходном положении (а т, а аз ао1. )

X -перемещение золотника. 1;

1 -обозначение дроссельной щели.

1097835

З олотник 15 перемещается на расстояние у со скоростью у, причем у = q/S; (2) где q — поток рабочей жидкости в каналах

11 и 12.

8 — площадь торца золотника 15.

Учитывая, что золотник 15 представляет собой незначительную нагрузку, можно считать, что давление в полостях 13 и 14 одинаково, т. е. Рв — — Р 1 — — P, и является функцией F перемещения х золотника 1 и величин зазоров дроссельных щелей в исходном положении

Р=Ф, aoò,,,аов ° a a„, ) (3)

Баланс моста (фиг. 2) описывается следующей системой уравнений:

Чв чт Чю с 9 (4)

Р =Р@ — — P, где q7 qua q9 q 0 расходы через дроссельные щели 7 — 10, каждый из которых зависит от перепада давления на соответствующей дроссельной щели и величины ее зазора, причем

Рт =P — Р»

P3 — — P — Р; (5)

Ру =Р— Рщ

Р Р Р, где Р», Р, Рэ, Р,о — перепады давления на дроссельных щелях 7 — 10

Pp †давлен питания;

Р, -давление слива.

С учетом изложенного система (4) может быть записана в следующем виде:

Ф$= ((аов+Х),(Р.-P))- f t(ao,-х),(P-Р Я

У S = f C(a0%0+x), (p - р„))- Е((а„-х),<@-р)) (6)

Ъ = Ри=Р.

Система (6) выражает связь между перемещением х золотника 1, перемещением у золотника 15 и давлением P в каналах 11 и 12.

При подаче контрольного гармонического сигнала Usx

U = Up з1п (, (7) где U< — амплитуда входного сигнала;

Ю вЂ” частота входного сигнала;

t — время.

Форма движения золотника 1, выполненного с нулевым перекрытием (фиг. 5), также близка к гармонической с амплитудной х (фиг. 6), а давление в, каналах 11 и 12 постоянно и равно половине давления питания (Р= Р/2), т. е. первая и вторая гармоники давления отсутствуют.

При одинаковых, но отличных от нуля зазорах дроссельных щелей (фиг. 3) характер сигнала давления такой же как и при нулевом перекрытии. Форма колебаний золотника 1 (фиг. 4) также близка к прежней, но при положительных зазорах (отрицательных перекрытиях) амплитуда перемещения х, уменьшается, а при отрицательных зазорах (положительных перекрытиях)

/ увеличивается. Одновременно возникает третья гармоника перемещения золотника l.

В том случае, когда зазоры напорных дроссельных щелей отличаются от зазоров сливных щелей (фиг. 7), т. е. когда ао9 = аов + аою ap7 ° форма колебаний золотника l изменяется незначительно, но давление P начинает пульсировать с амплитудой Р» и удвоенной частотой, т. е. с частотой второй гармоники

10 входного сигнала (фиг. 8). При этом, если зазоры напорных дроссельных щелей больше зазоров сливных, то фаза колебаний равна

90, т. е.

Р=Р sin(2p0t+90 ) = Р cos2&t, в противном случае

P P cos2Mt .

Другим признаком проявления этого типа отклонений является величина среднего за период колебаний давления Р . В первом случае Яр ) Pp /2, а во втором Р,р < Pp /2.

В случае отличий зазоров дроссельных щелей одного плеча моста (фиг. 2) от другого (фиг. 9) а09 aplp + а 08 а07 амплитуда и форма колебаний золотника 1

25 также изменяется незначительно, но давление P начинает пульсировать относительно среднего положения Ц2 с частотой входного сигнала и амплитудой Р . Причем если суммарный зазор дроссельных щелей

7 и 8 больше суммарного зазора дроссельных щелей 9 и 10, то

P = Р япМ1, в противном случае

При одновременном проявлении нескольких типов отклонений каждый из них можно выделять по его характерным признакам и затем однозначно определить каждый из зазоров.

Таким образом, определив в результате эксперимента амплитуду первой гармоники х колебаний золотника 1 и сопоставив ее

40 с нормальным значением х, соответствующим случаю нулевого перекрытия, можно судить об усредненной величине зазоров. Если х,>х,, то зазоры уменьшены, если х„<хо, то зазоры увеличены.

45 Наличие второй гармоники Рй в сигнале давления (или отклонение велйчины среднего давления от Р /2) свидетельствует о несимметричности напорных и сливных дроссельных щелей. Если фаза второй гармоники равна 90 или Р® > Pp/2, то зазоры напор50 ных дроссельных щелей больше зазоров сливных щелей, если фаза равна — 90 нли

Р < Po/2, то наоборот.

Появление первой гармоники Р, в сигнале давления свидетельствует о несимметричности зазоров дроссельных щелей разных плечей моста (фиг, 2).

Количественная связь значений амплитуд и фаз гармоник с конкретными значе1097835

C 2 ниями зазоров может быть установлена различными способами, например, путем получения функциональных зависимостей этих параметров из анализа системы управлений (6) или на основании экспериментальных исследований.

Для каждой комбинации зазоров в предлагаемом диапазоне из разбросов может быть заранее заготовлено решение в виде значений амплитуд и фаз гармоник контролируемых сигналов. Затем путем простого нх переброса и сопоставления расчетных и экспериментальных значений с помощью

ЭВМ может быть установлено искомое значение зазоров.

Для контроля дроссельных распределительных каскадов гидроусилителей, не имеющих жестких отрицательных обратных связей и, следовательно, не позволяющих обеспечить изменение потока жидкости в выходных каналах по заданному закону, в качестве контрольных сигналов используют сигнал давления P и перемещение ц золотника 15 (или соответствующее перемещению у изменение расхода q в каналах 11 и 12).

В случае отсутствия в гидроусилителе золотника 15 каналы 11 и 12 могут быть подключены к ненагруженному гидроцилиндру двустороннего действия или замкнутыми между собой через расходомер (не изображены) . В первом случае в качестве контрольного сигнала используют движение поршня гидроцилиндра, а во втором — выходной сигнал расходомера.

Предлагаемый способ может быть применен и для контроля дроссельных распределительных каскадов не только золотникового типа, но и типа «сопло-заслонка», струйная трубка и др.

Использование изобретения позволит повысить быстродействие и точность контроля дроссельных каскадов гидроусилителей.

1097835

%! =

1097835

Хр

«Рп

2 ю

Редактор Л. Пчелинская

Заказ 4I 82 32

Составитель С. Рождественский

Техред И. Верес Корректор О. Тигор

Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий! 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4