Гидропривод гидротехнического затвора

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

{19) (И) Cs))S E 02 В 7/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4399647/15 (22) 29.02.88 (46) 28.02.91. Бюл. № 8 (71) Днепровское бассейновое управление водных путей (72) P.Б. Лобанов, Д.А.Будник, А,Н.Пересунько и В.А. Черный (53) 627.833(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1208130, кл. Е 02 В 7/36, 1984.

2 (54) ГИДРОНРИВОД ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО

ЗАТВОРА (57) Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в гидравлических подъемных механизмах судоходных шлюзов, имеющих два независимых гидроподъемника. Целью изобретения является увеличение о)ункциональных возможностей шлюза за счет повышения точности и надежности ра1

16311 4

10 боты привода. Гидропривод имеет два независимых гидроподъемника 1, 2, каждый из которых содержит обратный управляемый клапан 3, надклапанная полость 4 которого гидравлически соединена со штоковой полостью 5 гидроподъемников 1, 2. Устройство содержит также широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 35, который электрически связан с выходом микропроцессорного контроллера 36, к выходу которого подключен информационный

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в гидравлических подъемных механизмах судоходных шлюзов, имеющих два независимых гидроподъемника.

Целью изобретения является увеличение функциональных возможностей шлюза за счет повышения точности и надежности работы привода.

На чертеже изображена схема гидропривода гидротехнического затвора., !

Гидропривод гидротехнического 30 затвора включает два независимых гидроподъемника 1 и 2, каждый из которых содержит обратный управляемый клапан 3, надклапанная полость 4 которого гидравлически соединена со штоковой полостью 5 гидроподъемников 1 и 2. Подклапанная полость 6 клапана 3 гидравлически соединена с нерегулируемым дросселем 7, сливным золотником 8, командным золотни- 40 ком 9 и насосной станцией 10, к которой подключен фильтр 11, обратный клапан 12 и предохранительный клапан 13. Управляющая полость 14 обратного управляемого клапана 3 и управляющая полость 15 сливного золотника 8 подключены гидравлически к электромагнитным распределителям 16 и 17, к которым подводится рабочая жидкость от штоковой полости 5 гидроподьемников 1 и 2. Питание насосных станций 10 осуществляется от баков 18.

Шток 19 командного золотника 9 соединен с червяком 20 червячного редуктора 21, вал 22 шестерни 23 которого механически соединен через электрома55 гнитную муфту 24 с выходным валом 25 цилиндрического редуктора 26, связанного тросовой передачей 27 со штодисплей 37. Вход микропроцессорного контроллера 36 электрически связан с пультом 39 выбора программ. Гидропривод гидротехнического затвора работает следующим образом: при шлюзовании судов выполняются три технологические операции — подъем затвора в положение "Закрыто", подъем затвора в положение "Наполнение" и опускание затвора в положение "Открыто". 1 ил. ком 28 гидроподъемника 1 и 2. Червяк

20 червячного редуктора ?1 посредством механической передачи 29 связан с валом 30 задающего регулируемого электродвигателя 31, который электрически подключен к блоку 32 синхронизации, электрически связанному с потенциометром 33 и преобразователем

34 RHM вход которого электрически подключен к выходу широтно-импульсного модулятора (ИИМ) 35. ШИМ 35 электрически связан с выходом микропроцессорного контроллера 36. К выходу контроллера 36 подключен так же информационный дисплей 37 и узел 38 согласования, выходы которого подключены к электромагнитам распределителей

16 и 1?, электромагнитным муфтам 24, тиристорным пускателям электродвигателей насосных станций 10 и станций задающих электродвигателей 31. Вход микропроцессорного контроллера 36 электрически связан с пультом 39 выбора программ.

Для синхронизации скоростей штоков 28 в систему включены два сельсина-датчика 40, валы 41 которых механически связаны с выходными валами цилиндрических редукторов 26 ° Сельсины-датчики 40 электрически, по дифференциальной схеме, соединены с сельсино-приемником 42, вал 43 которого механически связан с потенциометром

33, движок которого электрически соединен с блоком 32 синхронизации.

Штоки 28 гидроподъемников 1 и 2 шарнирно соединены с затвором 44.

Гидроподъемники 1 и 2 имеют поршневые полости 54. !

Гидропривод гидротехнического затвора работает следующим образом.

16311

При шлюзовании судов выполняются три технологические операции — подъем затвора в положение "Закрыто", подъем затвора в положение "Наполнение" и опускание затвора в положение "Открыто".

Подъем затвора в положение "Закрыто" осуществляется по одному из запрограммированных, наиболее оптималь- 10 ному для конкретных условий, графику.

На пульте 39 выбора программ нажимается клавиша выбранной программы, в результате чего подается сигнал на микропроцессорный контроллер 36, 15 в котором записана программа этой технологической операции. Б контроллере 36 формируются цифровые сигналы в соответствии с включенной програм20 мой, которые с выхода контроллера поступают на вход ИИ1 35, где греобразовываются в широтно-импульсные сиг; налы и поступают на вход преобразователя 34 НИМ. С выхода преобразователя 34 непрерывный сигнал управления поступает в блок 32 синхронизации, где суммируется с сигналом перекоса, поступающего от.потенциометра 33 и результирующие сигналы управления поступают на задающие регулируемые электродвигатели 31 гидроподъемников

1 и 2. Одновременно с выхода конт— роллера 36 сигналы поступают на информационный дисплей 37 и узел 38 согласования, включающий тиристорные пускатели электродвигателей насосных станций 10 электромагнитные муфты

24 и тиристорные пускатели станций задающих электродвигателей 31. Насосные станции 10 начинают подавать ра- 40 бочую жидкость, которая проходит через фильтр 11, обратный клапан 1.2 и через открытый под действием пружины командный золотник 9 поступает на слив. Под воздействием сиги.ла уп- 45 равления, поступающего от блока 32 синхронизации, задающие регулируемые электродвигатели 31 начинают вращаться с частотой, пропорциональной запрограммированному закону движения 50 затвора, и посредством механической передачи 29 передают вращательное движение червяку 20 червячного редуктора 21 каждого гидроподъемника 1 и 2.

Червяки 20, ввинчиваясь в зубья неподвижных шестерен 23, сдвигаются в продольном направлении и прикрывают командные золотники 9. Слив рабочей жидкости через командные золотни14

6 ки 9 уменыпается, а раоочая жидкость из напорной гидролинии поступает через обратные управляющие клапаны 3, которые под напором жидкости открываются, в штоковые полости 5 гидроподьемников 1 и 2, приводя в движение затвор 44. Валы 22 шестерен 23 червячных редукторов 21 начинают вращаться посредством цилиндрических редукторов 26, связанных со штоком 28 гидроподъемников 1 и 2 TpocoBbIMH передачами 27.

Сиги л управления, выдаваемый микропроцессорным контроллером 36, непрерь!вно изменяется в функции времени, пропорционально запрограммированному закону перемещения затвора 44. Соответственно изменяется и частота вращения задающих электродвигателей 31 и скорость перемещения червяков 20.

Если скорость затвора 44 соответствует частоте вращения задающих электродвигателей 32, командные золотники 9 находятся в определенном положении, при этом B редукторах 21 происходит обкатывание зубьев шестерен

23 и червяков 20. При изменении скорости затвора по отношению к заданной червяки 20 редукторов 21 перемещаются вдоль продольных осей, изменяя положение командных золотников. Если скорость затвора станет меньше заданной, частота врац!ения шестерен 23 так же уменьшается и червяки 20 перемещаются на прикрытие золотников 9. Скорость затвора 44 увеличивается. Если скорость затвора увеличивается по отношению к заданной, соответственно увеличивается частота врац!ения шестерен 23, которые перемещают червяки

20 на открытие золотников 9. Скорость затвора 44 понижается. При достижении затвором 44 конечного положения "За!

1 крыто снимается питание с микропроцессорного контроллера 36 и все элементы схемы обесточйваются. Обратные управляемые клапаны 3 закрываются под действием давления в штоковых полостях 5 гидроподъемников 1 и 2, командные золотники 9 открываются под действием пружин в их торцовых частях, так как при обесточенных электромагнитных муфтах 24 шестерни

23 редукторов 21 свободно вращаются на подшипниках. Затвор 44 удерживается в заданном положении на масляных подушках в штоковых полостях 5 гидроподъемников 1 и 2.

7 l631 I i4

Подъем затвора 44 в положение

"Наполнение".

На пульте 39 выбора программ нажимается одна из клавишей "Наполнение" в зависимости от выбранного графика движения затвора, оптимального для данного судна или группы судов. Количество графиков и законы перемещения затвора два разных шжозов выбираются исходя из конкретных условий и конструктивных особенностей шлюзов. В остальном принцип работы системы управления такой же, как и при технологической операции

"Закрыть"„ за тем исключением, что реализуются другие законы перемецения затвора 44. обеспечивающие максимально допустимую скорость затвора в данной технологической операции.

20

Опускание затвора в положение "Открыть".

Эта операция осуществляется по одному оптимальному. скоростному гра- 25 фику — программе. На пульте 39 выбора программ нажимается клавиша "Открыть", в результате подается сигнал на микропроцессорный контроллер 36, в котором записана программа этой 30 технологической операции. В контроллере 36 формируются цифровые сигналы в соответствии с включенной программой, которые..с выхода контроллера 36 поступают на вход НИМ 35, где преобразовываются в широтно-импульсные сигналы и поступают в преобразователь 34, где преобразуются в аналоговые и, суммируясь с сигналами от потенциометра 33 в блоке 32 синхронизации, поступают на задающие электродвигатели 31 гидроподъемников 1 и 2.

Одновременно с выхода контроллера

36 сигналы поступают на информационный дисплей 37 и на узел 38 согласования, который включает электромагниты распределителей 16 и 17, электромагнитные муфты 24. При подаче питания на электромагниты распределителей

16 и 17 рабочая жидкость„ находящаяся B tBTQKoBbIK полостях 5 гидроподьемников 1 и 2 под давлением от веса затвора 44, поступает в управляющие полости 14 и 1 клапанов 3 и сливного золотника 8. При этом клапан 3 и сливной золотник 8 открываются и

5S рабочая жидкость, находящаяся в штоковых полостях 5 гидроподъемников

1 и 2, пост упа ет через надклапанную 4 в подклапанную 6 полость клапана 3, а затем в напорную гидролинию и разветвляется на два потока, один из которых, проходя через дроссель 7 и открытый сливной золотник 8, поступает в поршневую полость 45 каждого гидроподъемника 1 и 2, а другой проходит через командный золотник 9 на слив. Затвор 44 под действием собственного веса опускается.

Дроссели 7 служат для предварительной установки заданной скорости затвора 44. Точное поддержание заданной скорости осуществляется автоматически командньпал золотниками 9, на которые воздействуют продольно перемещающиеся червяки 20 червячных редукторов 21. Точная скорость затвору 44 задается частотсй вращения червяка "3, приводимого во вращение задающими электродвигателями 31, причем электродвигатели 31 в этой операции реверсируются, так как при опускании затвора 44 направление вращения шестерен 23 червячных редукторов 21 меняется на противоположное по отношению к подъему затвора 44.

Так как при опускании затвора 44 увеличивающийся объем жнцкости в поршневых полостях 45 гидроподъемников 1 и 2 больше, чем объем жидкости, вытесняемой из IUToKoBblx полостей S за счет объема, занимаемого штоками 28, для полного заполнения поршневых полостей 45 к ним подключены гидролинии, по которым производится подсос рабочей жидкости из баков t8.

Если скорость затвора 44 станет меньше заданной, соответственно уменьшится частота вращения валов 22 и шестерен 23 червячных редукторов 21 и червяки 20, выворачиваясь из зубьев шестер .н 23, приоткроют командные золотники 9, увеличив слив рабочей жидкости из штоковых полостей 5 гидроподъемников 1 и 2, повысив тем самым скорость опускания затвора 44.

Если скорость затвора станет больше заданной, золотники 9 переместятся в сторону прикрытия окон н скорость опускания затвора 44 уменьшится. Если скорость затвора соответствует заданной, в червячных редукторах 21 происходит обкатывание зубьев шестерен

23 и червяков 20, командные золотники неподвижны.

l 1

При достижении затвором 44 конечного положения "Открыто" снимается

1631114

10 питание с микропроцессорного контроллера 36, все элементы схемы обесточиваются. Управляющие полости 14 и 15 клапанов 3 и золотников 8 сообщают5 ся со сливом, клапан 3 и золотник 8 закрываются, командный золотник 9 открывается. Затвор 44 удерживается в заданном положении на масляных подушках в штоковых полостях 5 гидроподъемников 1 и ?.

Для поддержания затвора 44 в горизонтальном положении во всех технологических операциях применена система синхронизации, состоящая из двух сельсинов-датчиков 40 и сельсина-приемника 42, которые образуют систему измерения перекоса затвора 44. Сельсины-датчики 40, связанные с выходными валами 41 цилиндрических редукторов 26, контролируют положение штоков 28 гидроподъемников 1 и 2. Сельсины-датчики 40 соединены пэ дифференциальной схеме с сельсином-приемником 42. В результате этого угол пово- 25 рота ротора сельсина-приемника 42 оказывается пропорциональным рассогласованию угловых положений роторов сельсинов-датчиков 40, соответственно — разности координат положений штоков 28 гидроподъемников 1 и 2, что и определяет перекос затвора 44.

Измеренная таким образом величина перекоса затвора 44 преобразуется в сигнал управления с помощью потен35 циометра 33, движок которого связан с валом 43 сельсина-приемника 42.

При отсутствии перекоса затвора 44, вал 43 сельсина-приемника 42 и дви-! жок потенциометра 33 находятся в нейтральном положении, в результате чего на выходе потенциометра 33 сигнал отсутствует. При появлении перекоса затвора 44 вал 43 сельсина-г. иемника 42 поворачивается из нейтрального 45 положения на соответствующий угол, смещая при этом движок потенциометра

33. На выходе потенциометра 33 возникает сигнал, пропорциональный разности положений штоков 28 гидроцилинд50 ров l и 2. Этот сигнал подается на вход блока 32 синхронизации, где суммируется с сигналом управления, поступающим от микропроцессорного контроллера 36 после преобразования его в преобразователе 34 ИИИ. Причем суммирование происходит следующим образом: при подъеме затвора 44 вверх сигнал от потенциометра 33 прибавляется к сигналу управления, поступают му на задающий электродвигатель 31 отстающего гидроподъемника (например 1) и вычитается из сигнала управ ления поступающего на задающий элект родвигатель 31 опережающего г роподъемника (например 2); при опускании затвора 44 сигнал, поступающий от потенциометра 33, прибавляется к сигналу управления отстающего гидроподъемника (например 1) и вычитается из сигнача управления опережающего гидроподъемника (например 2). В первом и во втором случаях скорость отстающего гидроподъемника 1 увеличи=-ается, а опережающего гидроподъемника 2 уменьшается. В результате происходит выравнивание положений штоков 28 и устраняется перекос затво. ра 44.

Ф о.р м у л а и з о б р е т е н и я

Гидропривод гидротехнического затвора, включающий два гидроподъемника, каждый из которых связан одним выходом с обратным управляемым клапаном, другим выходом — со сливным золотником, а также дроссель, задающий регулируемый электродвигатель, пульт выбора программ, устройство согласования с сельсинами и потенциометром, связанным с блоком синхронизации, два электромагнитных распределителя, соединяющих напорную гидролинию с управляющими полостями обратного клапана и сливного золотника, червячный и цилиндрический редукторы, командный золотник, подключенный в гидролинию между обратным управляемым клапаном и дросселем, сообщающий напорную гидролинию со сливной и механически связанный с червяком червячного редуктора, вал шестерни которого механически соединен с цилиндрическим редуктором, механически связанным со штоком гидроподъемника, причем червяк механически связан с задающим электродвигателем, электрически подключенным к программному блоку, который электрически подключен к пульту выбора программ, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения функциональных возможностей шлюза за счет повышения точности и надежности работы привода, в него введены микропроцессорный контроллер, вход которого подключен к пульту выбора программ, широтно-импульсный модулятор, вход которого

1б31 114

Составитель В. Андриевский

Редактор Т. Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор С. Черни

Тираж 380

Подписное

Заказ 525

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101. подключен к выходу микропроцессорного контроллера, преобразователь широтно-импульсного сигнала в аналоговый, вход которого подключен к выходу широтно-импульсного модулятора, а выход — к входу блока синхронизации, информационный дисплей, вход которого подключен к выходу микропроцессорного контроллера, узел согласования, вход 1р которого подключен к выходу микропроцессорного контроллера, а выходы— к электромагнитам распределителей, электромагнитным муфтам, тиристорным пускателям электродвигателей насосных станциИ и к станциям задающих электродвигателей, блок синхронизации, входы которого подключены к выходу преобразователя широтно-импульсного модулятора и к потенциометру, подвижный элемент которого механически соединен с сельсином-приемником, а выходы — с задающим регулируемым злектродвителем (обоих гидроподъемников °