Гидравлический регулятор

 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР, содержа1ф1й корпус с двумя камерами управления и с камерой, в которой установлены два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленная на упругом подвесе между двух сопел, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, упрощения и повышения динамических характеристик регулятора , упругий подвес выполнен в виде стержня, который центрально закреплен в заслонке, проведен с радиальным зазором через рабочие отверстия сопел, а концы стержня закреплены в мембранах, при этом калздая камера управления образована соответствующей мембраной и корпусом.

СОЮЗ CCSKTCHHX

И С

PECflVSЛИН ае aD

1654 A

ggy С 05 D 16/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ QCCP

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И 44TOPONOMV СВИССТСИУСТВУ (21) 34 17577/24-24 (22) 05.04.82 (46) 30.!0.84 Бюл. В 40 (72) М.А.Шиманович, Ю.И.Жедь и Ю.В.Смирнов (71) Московский станкостроительный завод "Красный пролетарий" им.А.И.Ефремова н Московский станкоинструментальный институт (53) 621.646.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 345298, кл. Р 15 В 15/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

1f 415413, кл. F 15 В 3/00, 1974 (прототип) . (54) (57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР, содержащий корпус с двумя камерами управления и с камерой, в которой установлены два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленная на упругом подвесе между двух сопел, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, упрощения и повышения динамических характеристик регулятора, упругий подвес выполнен в виде стержня, который центрально закреплен в заслонке, проведен с радиальным зазором через рабочие отверстия сопел, а концы стержня закреплены в мембранах, при этом каждая камера управления образована соответствующей мембраной и корпусом.

1121

Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в гидравлическом оборудовании металлорежущих станков, например в гидростатических 5 опорах шпинделя.

Известен гидравлический регулятор в виде делителя расхода, гидравлические сопротивления которого образованы двумя оппоэитнымн соплами и 10 расположенной между ними на упругом подвесе заслонкой (1).

Недостатком такого регулятора является то, что в устройстве нельзя использовать непосредственно для уп- 15 равления делителями гидравлические сигналы в виде давления жидкости или газа.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 20 гидравлический регулятор, содержащий корпус с двумя камерами управления и с камерой, в которой установлены ,два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленная на упругом 25 подвесе между двух сопел 23.

Однако камеры управления описанного регулятора образованы помимо упругого мембранного подвеса соединеннымн с ней и со стенками корпуса силь- З0 фонами, требующими применения пайки.

Это усложняет конструкцию и изготовление, делает регулятор неразъемньм что исключает воэможность изменения его характеристик, а также снижает его динамические характеристики. Помимо этого, известный регулятор не может быть использован в качестве сумматора расхода и регулируемого сопротивления, что ограничивает его функциональные возможности.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей, упрощение и повышение динамических характеристик регулятора.

Поставленная цель достигается тем. что в гидравлическом регуляторе, содержащем корпус с двумя камерами управления и с камерой, в который установлены два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленная на упругом подвесе между двух сопел, упругий подвес выполнен в ниде стержня, который центрально закреплен в заслонке, проведен с радиальным за- 55 зором через рабочие отверстия сопел, а концы стержня закреплены в мембранах, при этом каждая камера управле654 з ния образована соответствующей мембраной и корпусом.

На фиг.. 1 изображен регулятор в качестве делителя расхода в схеме управления гидроципиндром двухстороннего действия в функции нагрузки на гидростатическую опору; на фиг.2регулятор в качестве делителя давления; на фиг. 3 — два регулятора, объединенные в мостовую схему; на фиг. 4 — регулятор, используемый в качестве регулируемого сопротивления; на фиг. 5 — разрез А-А на фиг. 4.

Гидравлический регулятор содержит корпус 1 с двумя камерами, 2 и 3 управления и с камерой 4, в которой установлены два сопла 5 и 6 с рабочими отверстиями 7 и 8, и заслонку 9, закрепленную на упругом подвесе между двух сопел. Упругий подвес выполнен в виде стержня 10, который центрально закреплен в заслонке 9, прове. ден с радиальным зазором 11 через рабочие отверстия 7 и 8 сопел 5 и 6, а концы 12 и 13 стержня 10 закреплены в мембранах 14 и 15, при этом камера 2 управления образована мембраной 14 и корпусом 1, а камера 3 управления — мембраной 15 и корпусом 1

Между соплами выполнен зазор Н,,+Н 2Н.

При использовании регулятора в качестве делителя расхода (фиг. 1) камера 4 соединена через канал 16 с источником давления Р, а рабочие отверстия 7 и 8 сопел 5 и б через каналы 17 и 18 — с полостями потре.— бителя, в данном случае соответственно с полостями 19 и 20 гидроцилиндра 21. Камеры 2 и 3 управления соединены каналами 22.и 23 с источником . управляющих сигналов, в данном случае соответственно с карманами 24 и 25 гидростатической опоры 26, в которой расположено тело 27. Гидроцилиндр 21 содержит поршень 28, штоки которого расположены в направляющих втулках 29 и 30 со ступенчатыми отверстиями и образуют с ними ступенчатые гидростатические опоры. В регуляторе для настройки суммарного осевого зазора Н +Н =2Н установлено

1,2 проставочное кольцо 31. Соотношение

Н„/Н можно настраивать за счет высоты сопел 5 и 6.

При использовании регулятора в мостовой схеме (фиг. 3) он имеет камеру 32, соединенную с давлением Р, канал 33, соединенный со сливом„

54 4 вии силы P вниз поршень 28 смещается влево, а при действии силы P вверх— вправо. Таким образом, делитель расхода позволяет управлять перемещением поршня в функции силы Р.

Предлагаемый регулятор можно также использовать в качестве управляемого сумматора расхода или делителя давления (потенциометра). Например, для использования в качестве сумматора расхода в мостовой схеме канал

16 соединяют со сливом, а каналы

17 и 18 — с полостями потребителя (или потребителей). Для использования в качестве делителя (потенцнометра) один иэ каналов 17 (18) соединяют с источником давления, а другойсо сливом. При этом канал 16 соединяют с полостью потребителя.

Для примера, на фиг. 2 показан регулятор в режиме управляемого делителя давления,(потенциометра), регулирующего давление в рабочей полости гидроцилиндра одностороннего действия. В этом случае источник управляющих сигналов, например гидростатическая опора 26, соединен каналами 22 и 23 с камерами 2 и 3 управления регулятора, рабочие отверстия сопел

5 и 6 — с каналами 17 и 18 соединены соответственно со сливом и с источником давления Рн, а камера 4 каналом

16 соединена с полостью 19 гидроцилиндра 21 одностороннего действия, содержащего поршень 28.

В исходном положении, т.е. когда

Рн =О соотношение зазоров Н.,/Н, опре. деляющнх сопротивления регулятора, может быть любым (его определяют высоты сопел 5,6 и мембран 14, 15).

Например НрН, даже Н„=О. В этом случае при включенном давлении PH и равенстве давлений в камерах 2 и 3 давление в полости 19 гидроцилиндра

21 практически равно нулю. Давление в рабочем отверстии сопла 6 равно P„ давление в рабочем отверстии сопла 5 приблизительно равно О. При этом разность давления в рабочих отверстиях сопел 5 и 6 практически не действует на заслонку 9, если эффективные площади мембраны 14 и рабочего отверстия сопла 5, мембраны 15 и рабочего отверстия сопла 6 равны, поскольку заслонка 9 и мембраны 14 и

15 расположены по разные стороны сопел 5 и 6. В любом случае, действие давления на заслонку 9 может. быть

3 11216 канал 34, соединенный с каналом 17, и канал 35, соединенный с каналом 18.

При использовании регулятора в качестве управляемого сопротивления (фиг. 4 и 5) он имеет ограничитель

36 хода заслонки 9.

Гидравлический регулятор в режиме делителя расхода работает следующим образом.

Рабочая среда под давлением Рн по- 1б ступает через канал 16 в камеру 4, откуда, дросселируясь в гидравлических сопротивлениях щелей Н > и Н, образованных торцами заслонки 9 сопел

5 и 6, попадает в рабочие отверстия

7 и 8 сопел. Hs рабочих отверстий сопел 5 и 6 по каналам 17 и 18, рабочая среда поступает в рабочие полости 19 и 20 гидроцилиндра 21, откуда, . дросселируясь в ступенчатых зазорах 20 гидростатических опор штоков, выходит. на слив. Одновременно давление в несущих карманах 24 и 25 гидростатической опоры 26 по каналам 22 и 23 действует в камерах управления на 2 мембраны 14 и 15.

В исходном .положении при нагрузке Р 0 на тело 27 давления в.карманах 24 и 25 опоры 26 и в камерах

2 и 3 управления делителя расхода равны и, следовательно, заслонка 9 занимает среднее положение между соплами (Н Н Н). Сопротивления де1 и лителя расхода равны, поэтому поршень 28 цилиндра 21 тоже занимает среднее положение, при котором равны сопротивления щелей гидростатических опор штоков. Сопротивления делителя расхода и опор штоков образуют мостовую схему, в диагональ ко- 40 торой включены полости гидроцнлиндра, которыми вместе.с делителем расхода образует. автоматический мост.

Под действием нагрузки Р на тело 27 в кармане 24 давление падает, а в 4S кармане 25 .- повышается. Под действием возникающей разности давлений на мембраны 14 и..15 стержень 10 с заслонкой 9 смещаются вдоль оси налево, при этом Н„>Н, изменяется соот- 50 ношение плеч моста и поршень 28 смещается влево до тех пор, пока в мосте не установится новое равновесие.

Поршень 28 смещается от среднего положения тем больше, чем больше зна- И чение силы P. Направление этого смещения зависит от направления силы Р: согласно схеме на фиг. 1, при- дейст.1121654 очень мало и его величину можно настраивать, например, для введения обратных связей в широких пределах за счет изменения соотношения упомянутых эффективных площадей. 5

При формировании управляющего сигнала в виде разности действующих на мембраны 14 и 15 давлений в камерах

2 и Ç-управления, например при действии нагрузки Р на гидростатнческую

If опору 26, заслонка 9 смещается влево тем больше, чем больше разность давления в камерах 2 н 3 ° При этом меняются. соотношения зазоров Н„/Н и определяемых этими зазорами гндросопро- 15 тивлений. Пропорционально соотношению сопротивлений делится давление Pz u меняется давление в камере 4 а также равное ему давление в полости 19 гидроцилиндра. Когда разность давлений 20 в камерах 2 н 3 увеличится настолько, что заслонка 9 приближается к соплу

5 (Н О), давление в камере 4 становится равным давлению в полости 19 гидроцилнндра и давлению Р и цилиндр 2S

21 развивает максимальное усилие.

Таким образом можно управлять. давлением в полости 19 в максимально широком диапазоне в функции, например, нагрузки Pz на опору 26. 30

Такие регуляторы можно соединять в мостовые схемы. Например, управляемый мост могут образовать два регулятора в качестве делителей давления или два регулятора, один иэ которых . используется в качестве делителя расхода, а другой - в качестве сумматора расхода.

Регуляторы, образующие. мостовую схему, могут быть собраны в одном 40 корпусе, причем так, что одна камера управления может управлять всеми четырьмя ппечами мостовой схемы.

Ifa фиг. 3 показана мостовая, схема, 45 образованная двумя регуляторами: левым — в качестве делителя расхода и.правым — в качестве сумматора расхода. В камеру 32 между двумя смежными ,мембранами двух регуляторов подают управляющие давление Р,„. Канал 16 ле50 вого регулятора соединен с источни ком питания (давление Ри), а канал 33 правого регулятора - со сливом (давление P ). Рабочие отверстия сопап обоих регуляторов соединены так (ка- >> нал 17 с каналом 34, канал 18 с каналом 35), что четыре гидросопротив" ления между заслонками и соплами регуляторов образуют мост, давление Р в выходной диагонали которого изменяется в функции Р °

Если в устройстве на фиг..3 "каналы 18 и 35 соединить с насосом (давление P,„), каналы 17 и 34 .— со сливом (давление Рс), а каналы 16 и 33— с полостями потребителя, то получим мостовую схему,, образованную регуляторами в качестве делителей давления, так что давление Р в выходной диагонали между каналами 16 и ЗЗ изменяется в функции F

Регулятор, включенный, в качества делителя расхода, можно использовать и в качестве управляемого сопротивления. Для этого оба его сопротивления, образованные заслонкой и соплами, соединены .параллельно и образуют одно управляемое в функции перемещения заслонки суммарное сопротивление, максимальное значение которого- имеет место при среднем положении заслонки, а минимальное - при крайних ° Чтобы обеспечить монотонное. управляемое изменение сопротивления, на одном иэ торцов (фиг. 4 и 5) сопла или заслонки, образующих одно из двух сопротивлений регулятора, выполнены ограничители 36 движения заслонки, равные высоте зазора между упомянутыми торцами при среднем положении заслонки.

В данном примере ограничители 36 выполнены на торце сопла 5. В исходном положении заслонка 9 может быть прижата к торцу сопла 6 или к ограничителям 36 на сопле 5. При перемещении сопла между крайними положениями суммарное сопротивление монотонно изменяется межцу двумя пределами в четыре раза.

Чтобы регулятор, включенный по схеме делителя расхода, использовать в .качестве монотонно управляемого сопротивления, можно использовать только одно из двух его сопротивлений, перекрыв поток через другое, например, закрыв канал 17 (фиг. 1) .

В этом случае используется только тракт между каналами 16 и 18. При этом сопротивление. этого тракта можно менять от бесконечно большого до любого конечного значения.

Предлагаемый гидрорегулятор прост в изготовлении" (герметичность полос" тей обеспечивается без пайки и сильфонов), имеет расширенные функциональные возможности (может работать в

7 112 качестве делителей расхода и давления, сумматора расхода, регулируемого со- нротивления, может легко встраиваться и комбинироваться различным обра1654 8 зом в мостовые схем а, имеет новишенные динамические характиритики благодаря отсутствию силь фонов.

1121654

1121654

ФиаХ

Фиа4

Корректор В. Синицкая

Редактор И.Рыбченко Техред М. Кузьма

Заказ 7981/37 Тирах 841 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул .Проектная, 4