Электрогидравлическая рулевая машина

 

1.. ЭЛЕКТРОГИЛРАВЛИЧР.СКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА, содержащая силовой исполнительный привод многокамерной конструкции , силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости , электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок, имеющих вторичные элементы , установленные в одной из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик , а также надежности и ресурса ру.чевой машины, блок управления электрома11Н1тны .ми клапанами выполнен двухканальным , при этом каждый канал спабжен исполнительны.м реле и задерл ивающей негптю, включаюп1.ей первичное и промежуточное реле, а также реле времени, при это.м исполнительное реле каждого канала соединено с источником питания через вторичные элементы сигнализаторов давления и контакты первичного реле другого канала, присоединенного к источнику питания через контакты промежуточного реле своего канала . 2.Ман1ина по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления электромагнитными клананами соединен с вторичными элементами силовых установок. 3.ДАашина по и. 1, отличающаяся тем, что в электрической цепи каждого электромагнитного клапана установлен дополнительньн блок управления электромагнитными клананами, причем каждый из этих блоков соединен с вторичны.ми элементами сигнализаторов дав,1ения верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН з(51) В 63 Н 25/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3605110/27-! I (22) 15.06.83 (46) 07,09.84 Ьюл. ¹, 33 (72) 10. Н. Луняев, lO. Ф. Коротков, h. Г1. Костров и Ь. (. Березин (53) 629.! 2.014.6(088 8) (56) !. 4вторское свидетельство СССР № 770927, 1<л. В 63 Н 25/30, 03.07.78. (54) (57) 1. =>ЛЕКТРОГИДР4ВЛИЧ(..СК4Я

РУЛЕВ4Я М4ШИНЛ. содержащая силовой исполнительный привол многокамерной !<Онструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполните>н ного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок, имек>ших вторичные элементы, установленные в одной из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой блок, oTn«÷àfoùàÿñÿ тем, что, с целью повыгцения эксплуатационных харак„„SU„„11 I 1944 А теристик, я также нале>кности н ресурса рулевой»fffffffffff!, блок управления электромагнитными клапанами выполнен двуxf<3íà ff.fff f÷, при этом каждый канал снабжен исполнительным реле и задерживающей цепью, включающей первичное и промежуто шое реле, а также реле времени, при этом исполнительное реле кажлого канала соелинено с источником питания через вторичные элементы сип<ализаторов давления и контакты первичного реле другого канала, присоединенного к источнику питания через контакты промежуточного реле своего каH 3;I:)

2. Мацкина Ro ll. 1, 0Tnffчаюа<аяся тем, что блок управления электромагнитными клапанами соединен с вторичными элементами силовых установок.

3. Машина ffo и. 1, отличающаяся тем, что в электрической цепи каждого электромапштного клапана установлен дополнительный блок управления электромагнитными клапанами, при ем каждый из этих блоков соелинен с вторичными элементами снгнализаторов давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок.

Изобретение относится к судостроению, я частности к электрогилравлическим рулевым машинам.

Известна электрогилравлическая рулевая машина, солержащая силовой исполнительный привод многокамерной конструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гилравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жилкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего прелелов срабатывания силовых установок, имеющих вторичные элементы, установленные в одной из гидравлических линий силовых установок. блок управления электромапштными клапанами, авторулевой блок !).

Недостатками известной электрогилравлической рулевой машины являются ее невысо кие эксплуатационные характеристики и надежность, обусловленные сложность|о блока управления электромагнитными клапанами; отсутствием точности отработки сигнала с сигнализатора давления, вызванным наличием задерживающей цепочки на входе блока управления; наличием возможности прохождения ложных сигналов на отключение электромагнитов. при временном, температурном изменениях параметров электросхемы. блока управления; отсутствием возможности аварийного разделения гидросистемы при ее неисправности.

Цель изобретения — повышение эксплуатационных характеристик, а также належности и ресурса рулевой машины.

Поставленная цель достигается тем, что в электрогидравлической рулевой машине, содержащей силовой исполнительный привол многока мерной конструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего прелелов срабатывания силовых установок, имеющих, вторичные элементы, установленные в одной .из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой блок, блок управления электромагнитными клапанами выполнен двухканальным, при этом каждый канал снабжен исполнительным реле и задерживающей цепью, включающей первичное и промежуточное реле, а также реле времени, прн этом исполнительное реле каждого канала соединено с источником питания через вторичные элементы сигнализаторов давле. ния н контакты первичного реле другого канала, присоединенного к источнику питания через контакты промежуточного реле своего канала.

11944

4п ненные через шарниры 37 и 38 с румпелем 39.

Силовые установки 2 и 3 имеют собственные гидравлические контуры, которые состоят из насосов 40 и 4! переменной производительности, кинематически соединенных с электродвигателями 42 и 43, которые кинематически соединены со вспомогательными насосами 44 и 45 управления и подпитки.

Насосы переменной производительности со.единены с исполнительными механизмами 46 и 47 авторулевого блока через задатчики 48 и 49 перемещения люлек насосов. В гидрав5 !

О !

ЗО

2

Кроче того, блок управления электромагнитными клапанами соелинен с вторичными элементами силовых установок.

При этом в электрической цепи каждого электромагнитного клапана установлен дополнительный блок управления электромагнитными клапанами, причем каждый из этих блоков соединен с вторичными элементами сигнализаторов давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок.

На фиг. 1 прелставлена принципиальная схема электрогилравлической рулевой машины; на фиг. 2 — принципиальная схема блока управления электромагнитными клапанами; на фиг. 3 и 4 — схемы подсоединения двух и четырех блоков управления электрома гни тны ми клапанами соответственно.

Электрогидравлическая рулевая машина содержит (фиг. 1) силовой исполнительный привод 1, гидравлически соединенный с силовыми установками 2 и 3 через блоки 4 и 5 запорно-предохранительных клапанов 4, при этом силовые установки соединены с цистернами 6 и 7. в которые поме|цены датчики 8 и 9 аварийного уровня рабочей жилкости и датчики !О и 11 предельного уровня рабочей жилкости, электромагнитные клапаны !2 и 13, гидравлически соединенные с клапаíàMè !4 и 15 кольцевыми и электрически соединенные с каналами !6 и !7 логического блока 18, соединенного с пусковыми устройствами 19 и 20 электродвигателей силовых установок, авторулевым блоком 21, блоком 22 управления электрî vlàãíèòíыMè клапанами, электрически соединенного с вторичными элементами 23 — 26 сигнализаторов давления, получаюгцих сигнал от первичных элементов 27 и 28 верхнего предела срабатывания и 29, 30 нижнего предела срабатывания.

Силовой исполнительный привод состоит из четырех цилиндровых камер 31 — 34, в которых размещены плунжеры 35 и 36, соедилической линии подпитки вспомогательных насосов установлены датчики 50 и 51 давления, электрически соединенные с каналами логического блока. Гидравлический выход

От насосов переменной производительности по гидравлическим линиям 52 — 55.. через отсечные клапаны 56 — 59, полости управления которых соединены гидравлическими ли1111944 ниями 60 и 61 соответственно, соединен со вспомогательными насосами 44 и 45 (.иловые установки соединены с блоками злпорнопредохранительнhlx клапанов гидравлическими линиями 62 — 65, которые соединены с камерами силового исполнительного ппиводл гидравлическими линиями 66 — 69, а между собой — гидравлическими линиями 70 — 75.

Вспомогательные насосы 44 и 45 соединены гидравлическими линиями 76 и 77 с электромагнитными клапанами 12 и 13. которые соединены гидравчическими линиями 78 и 79 с клапанами кольцевания 14 и 15, имеюгцими концевые выключатели 80 и 81, электрически соединенные с каналами 16 и 17 логического блока 18.

Блок 22 управления электромагнитными клапанами содержит канал 82 верхнего предела срабатывания и канал 83 нижнего предела срабатывания, состоягцие соответственно из исполнительных реле 84 и 85 с контактлми К84.1 — К84.4, К85.2, а также задерживаюгцих цепочек 86 и 87, в состав которых входят первичные реле 88 и 89 с контактами К88.1, К89.1; промежуточные реле 90 и 91 с конта кта м и К90.1 — К90.3 и К91.1 — К91.3; реле 92 и 93 времени с контактами К92.1 и К93.1, стабилнтроны 94 — 97 и резисторы 98 и 99.

При установке в составе машины двух блоков управления (фиг. 3) к сугцествуюгцему блоку 22 управления добавляется блок

100 управления, при этом в блоках 22 и 100 управления электрическая линия с контактом К84.4 отсутствует (не показано). При установке на каждую гидравлическую линию силовых установок своего блока управления в состав ма ш и ны допол н ительно вводятся сигнализаторы 101 — 104 давления и блоки

105 и 106 управления (фиг. 4) .

Рулевая машина при перекладке руля из среднего в крайнее положение работает следующим образом.

При подаче питания, например на силовую установку 2 с пускового устройства 19, электродвигатель 42 начинает работать, обеспечивая работу основного 40 и вспомогательного 44 насосов, рабочая жидкость от последнего по гидравлической линии 60 открывает отсечные клапаны 56 и 57, одновременно подается питание на авторулевой блок 21, логический блок 18, блок 22 управления, который включает электромагнитный клапан 12, при этом по гидравлическим линиям 60, 76 и 78 подается рабочая жидкость в полость управления клапана 14 кольцевания, последний срабатывает, отсекая цилиндры 31 и 34 и закольцовывая цилиндры 32 и 33.

Одновременно в канале 83 нижнего пре,дела срабатывания блока 22 управления происходит включение исполнительного реле 85, которое. своим контактом К85.1 встает на самоблокировку, включение первичного реле 89 в работу через контакт К91.1, коточены.

При дальнейшем росте давления в гидравлической линии 53 (руль перекладывается на борт) и достижении давлением величины верхнего предела сработает первичный элемент 27 сигнал излтора давления, при этом замкнется контакт вторичного элемен50 та 23 и питание поступит на исполнительное .,реле 84, которое контактом .К84.1 встанет нл са моблокировку, конта ктом К84.2 сформирует электрическую цепь реле 92 времени, включение реле 88 приведет к обесточиванию цепей реле канала 83 нижнего

55 предела срабатывания. нри помощи контакта

К88.1 этого реле контакты К84.3 и К84.4 также размыкаются, при этом электромагнит 12 обесточивлется, ччо приводит к со5

40 рое контактом К8!) I размыклеT inc ïü каналл 82 вер;него про.цлл срабатывания. при этом як чючлется реле времени через контак ты КН5.2 .i К9!.3. (lо истечении заданного отрезка времени реле 93 времени срлблтывлет, при этом замкнется цепь промежуточного реле 91, которое через контакт К91.2 встанет ня самоблокировку, контактом К91.3 обесточит реле 93 времени, л контакгом Y91 I обесточит первичное реле 89, при это.i контакт К89.1 будет замкнут, и цепь канялл 82 верхнего предела сраблтыван я блока 22 управления подготов.че)1л и работе.

:Чяшшня подготовлена к работе от силовой установки 2, силовая установка 3 выключена и ее отсечные клапаны 58 и 59 отсекают контур силовой установки от цилиндров 32 и 33

При подаче сигналя управления от авторулевого блока 21 на исполнительный механизм:16 последний воздействует нл задятчик

48 перемегцения люльки насоса 40, прн этом насос 40 начинает развивать производительность, и I!A гидравлической линии, например

53, через отсечной клапан 57, гилравлическуlo линию 63, блок злпорно-предохранительных клапанов 4. гидравлическую линию 67 рабочая жидкость поступает в цилиндровую камеру 31. обеспечивая перемещение плунжера 35 и поворот румпеля 39 по часовой стрелке через шарнир 37, при этом рабочая жидкость из камеры 34 по гидравлическим линиям 52, 62 и 66 через блок 4 поступает на вслсывание в насос 40, а из камеры 32 по гидравлическим линиям 68, 75, 73, 72, 74 и 69 через клапаны 14 и 15 и блок 4 запорно-предохранительных клапанов рабочая жидкость перетекает в камеру 33. При достижении в гидравлической линии 53 jlBBления, равного нижнему пределу срабатывания, первичный элемент 29 выдает сигнал на вторичный элемент 25, который разомкнет свой нормально замкнутый контакт, однако никаких изменений в схеме блока 22 управления не произойдет, канал 82 останется выключенным, а в канале 83 реле 85 и 91 будут включены, а рече 89 и 93 выклю

1111() !4

< ÄII I I< I7 èK) <7<).7 <>с T II у и р I !7. I(I I I I >I I< г! и я и г! 1 4 кольцев;)ния сс> с»III())I. Нри >7(>)I клапан 14 кольцевания займет >!оложепис, обеспечивающее нягнетянис рабо I< 1) жидко()и в камеру 33 и всясывяние из к))А ры 32. При включении в работу второй >>ары камер 32 и 33 рабочее лявлсние н ма!пине резко упал с. T, и р и э" О м ).7 (. к т р и с Г к я я ге ! ь, О б р я 3 овя l(ня я Вторичны M э. !емcнт()м 2,>, разоM ен(Tся, олнако все реле канала 82 буду! получать питание через контакт К84.1, и электромагнитный клапан 12 не вкл!о пгтся, при этом паление давления может кратковременно замкнуть контакт вторичног0 элемента 25 сигнализатора лявления, однако канал 83 не вступит в работу, так как в канале 82 включено первичное рс.:и. 88, которое контактом Ê88.1 разорвало электрическую гн пь канала 83, время включения реле 88 определено настройкой реле 92 времени, ко)орое по истечении этого времени зямь>каст цепь промежуточного реле 90, которос контактами

К90.1 и К90.3 разр i<)ae7 электрические цепи первичного реле 88 и реле 92 времени, я контактом К90.2 встанет на самоблокировку. при этом контакт К88.1 замкнут, я контакт вторичного элемента 25 с»>-!)ализатора давления разомкнут, т. е. канал 83 подготовлен к работе.

Дальнейшая перекладка рулевой машины на борт происходит при работе всех четырех камер. Повторное достижение верхнего предела давления приведет к зямыкани!о контакта вторичного элеме!Нга 23 сигнализатора давления, однако изменений в работе блока 22 управления не произойлет и электромагнитный клапан 12 будет отсечеH.

Движение руля от крайнего положения к среднему обеспечивается сигналом от автос рулевого блока 21 ня исполнительный мехашгзм 46, который через зядатчпк 48 перемещения обеспечивает перемещение люльки насоса 40 в противоположное положение, при этом нагнетательной становится гидравлическая линия 52, а гидравлическая линия

53 становится всасывающей. Рабочая жилкость от насоса 40 поступает в рабочие камеры 32 и 34, а из камер )! и 33 — на всясынание в насос.

При движении руля к среднему положениго происходит падение давления в рабочих камерах силового исполнительного приводя, при этом разомкнется контакт вторичного элемента 23 сигнализатора давления верхнего предела срабатывания, однако изменений в работе блока 22 управления и рулевой машины не произоилет. При достижении в гилравлической линии 52 величины настройки нижнего предела срабатывания включится первичный элемент 29 сигнали.затора давления, при этом замкнется контакт вторичного элемента 25 и сформируется электрическая цепь питания кяняля 83 нижнего предела срабатывания, прп этом включится исполнительное реле 85, которое кон5

1О

35 такт<>м К85.1 вст()н< т ня сямоблокировку, я контактом К85.2 включит релс 93 времени, олпонре vl< íII() г)г(.(по !Ится перви IH()< реле 89, ко! ор<>е своим кон гяктом К89.1 обесточит электрическую цепь канала 82 верхнего предела срабатывания и все реле этого канала обесто <ятся и займут исходное положение, при этом замкнутся контакты К84.3 и К84.4 и электромагнитный клапан 12 по.!у >ит питание, а клапан 14 кольцевания займет положение, обеспечива!ощее кольцевание рабочих камер 32 и 33, при этом в работе останутся только камеры 31 и 34. Переход на работу от лвух камер приводит к росту лавления в этих камерах, я слеловатсльHо, и в I илравлических линиях, на K<) fopblx установлены первичные элементы 27 и 29 сигнализятора лавления, при этом контакт вторичного элемента 25 разомкнется, однако канал 83 будет получать питание <срез контакт К85.1, а контакт вторичного элемента 23 может замкнуться, однако канал 82 не получит питания по причине того, что контакт

К89.1 разомкнут на время, определяемое настройкой реле 93 времени. При срабатывании реле 93 времени его контактом К93.2 включится промежуточное реле 91, которое размыкает электрическу)<) цепь первичного реле 93 времени, при этом канал 82 верхнего предела срабатывания обесточен и подготовлен к работе (контакт К89.1 замкнут) а в ка IBëå 83 работают исполнительное реле 85 и промежуточное реле 91. При дальнейшем падении давления в камере 34 (руль перемещается к среднему положению) повторно сработает первичный элемент 29 нижнего предела давления срабатывания, что вызовет повторное замыкание контакта вторичного элемента 25, однако на работе блока 22 управления и рулевой машины это не отразится, машина будет продолжать работать на двух рабочих камерах 31 и 34.

Работа рулевой машины при перекладке руля против часовой стрелки и обратно аналогична описанной. Работа рулевой машины от силовой установки 3 аналогична работе от силовой установки 2, при этом включен электромагнитный клапан 13 и клапан 15 кольцевания, работают камеры 32 и 33 силового исполнительного привода, я закольцованы камеры 31 и 34.

Возмо)кна работа одновременно двух силовых установок, при этом одна из силовых установок на малых давлениях будет работать на закольцованную часть. Предпочтение олному из электромагнитных клапанов, например 12, осуществляется за счет подключения электромагнитного клапана 13 через концевой выключатель 80 клапана 14 кольцевания (не показано). При совместной работе силовых установок иовы!ценная скоpocTb перекладки руля осуществляется во всем диапазоне углов перекладки.

111 1944

Работа блока 22 управления электромагнитными клапанами возможна как при наличии аварийной системы разделения гидросистемы, так и без нее. Аварийное разделение гидросистемы осуществляется по сигналам с реле 8 — 11 уровня рабочей жидкости и сигналам с реле 50 и 51 давления, установленных в гидравлических линиях подпитки основных насосов, при этом блок 22 управления из работы автоматически исключа. ется (не показано).

Работа рулевой машины при наличии

t нескольких блоков управления электромагнитными клапанами аналогична работе на одном блоке уп ра вле ни я, отличным я вл яется только то, что на каждый сигнализатор верхнего и нижнего предельного давления силовой установки (фиг. 3) или гидравлической линии силовой установки (фиг. 4) установлен свой блок управления электромагнитными клапанами, что позволяет повысить ре сурс автоматики, так как число срабатываний элементов уменьшается соответственно

:в 2 и 4 раза по сравнению с исходной схемой (фиг. 1).

Технико-экономический эффект по сравнению с известным заключается в повышений эксплуатационных характеристик, а именно точности отработки сигнала с сигнализатора давления, обусловленного отсутствием задерживающей цепочки между сигнализатором давления и исполнительным реле.

Г1овышение точности отработки сигналов с сигнализаторов давления, отсутствие разбросов давления при срабатывании ступеней

10 а также отсутствие возможности прохождения ложных сигналов на срабатывание электромагнитов увеличивает надежность машины на 3 — 5%. Отсутствие забросов давления, определяемых наличием в известной машине предварительной времен ной задержки и отсутствием таковой в предлагаемой машине повышает ресурс машины на 2 — 3%, при этом наличие возможности установки на каждые два сигнализатора давления верхне., го и нижнего пределов срабатывания своего о блока управления электромагнитными клапанами приводит к вовможности повышений в несколько раз (2и 4) ресурса блока управ. ления.

1 I !1Ч!4

Il(1944

87

Фиг. Г

-LJ

Составитель В. Жернов

Редактор И Лсрбик Техред И. Верес Корректор h. Обручир

Заказ 6044/IÇ Тираж 455 Г(опписное

ВНИИ((И Государственного комитета СССР

I1n де а и изобретений и открытий ((3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгороп. ул. Проектная, 4