Гидравлический дроссельный привод
Сущность изобретения: четырехкромочный золотник распределителя установлен с образованием сливных и напорных дроссельных щелей с окнами гильзы. Гильза имеет два сливных окна с меньшим перекрытием кромок золотника, чем два напорных окна. Окна образуют при нейтральном положении золотника дроссельные щели, гидравлические проводимости которых связаны заданным соотношением. 3 ил.
I !
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4844124/29 (22) 02.07.90 (46) 23.06.92. Бюл, N. 23 (71) Научно-исследовательский институт автоматических систем (72) В.С.Ворона (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
N. 909359, кл, F 15 В 9/03, 1980. (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДРОССЕЛЬНЫЙ
ПРИВОД
Изобретение относится к системам приводов и может быть использовано в гидравлических и пневматических приводах с дроссегьным управлением скоростью, Известн.-. i гидравлические дроссельные приводы, содержащие гидродвигатели и распределители с четырехкромочными золотниками, в которых с целью получения максимального коэффициента усиления по давлению начальные перекрытия сливных и напорных щелей распределителей Bûïoëíÿются равными (симметричными), Использование подобных золотников приводит к появлению в скоростных характеристиках привода больших зон нечувствительности из-за относительно высокого (равного половине давления питания) уровня давлений в рабочих полостях исполнительного гидродвигателя при нейтральном положении золотника и соответствующего возрастания момента сил сухого трения в гидродвигателе.
Наиболее близким техническим решением к изобретению является электрогидравлический привод с обратной связью по скорос-,и, содержащий гидродвигатель и гидроусилитель, в котором с целью повыше5U» 1742500 А1 (sl)s F 01 L 5/06, F 15 В 13/044
Ц (" ; .-) А (57) Сущность изобретения: четырехкромочный золотник распределителя установлен с образованием сливных и напорных дроссельных щелей с окнами гильзы. Гильза имеет два сливных окна с меньшим перекрытием кромок золотника, чем два напорных окна. Окна образуют при нейтральном положении золотника дроссельные щели, гидравлические проводимости которых связаны заданным соотношением, 3 ил. ния ресурса гидродвигателя сливные рабочие окна четырехкромочного золотникового механизма выполнены с отрицательным перекрытием кромок золотника и гильзы, а напорные — с положительным.
Недостатком известного устройства является возрастание порога чувствительности привода и зоны нечувствительности его скоростной характеристики из-за низкого значения его коэффициента усиления по давлению, обусловленного недифференциальным llo ходу золотника характером изменения давлений в рабочих полостях гидродвигателя (в этом случае давление в одной иэ них равняется давлению слива).
Цель изобретения — повышение чувствительности привода и улучшение линейности его статических характеристик.
Поставленная цель достигается тем, что напорные и сливные окна распределительного механизма привода выполнены с образованием при нейтральном положении золотника дроссельных щелей, гидравлические проводимости которых связаны между собой соотношением
1 (3, 6нп
1742500
55 где Gcn и Онп — суммарные проводимости сливных и напорных дроссельных щелей при нейтральном положении золотника соответственно, Аналитическое исследование зависимости относительной величины порога чувствительности привода от соотношения гидравлических проводимостей сливных и напорных щелей распределителя, выполненное на основе его линейной модели в предположении, что момент сил сухого трения в гидродвигателе прямо пропорционален значению уровня начальных давлений в рабочих полостях последнего, и экспериментальные исследования показывают, что отношение указанных гидравлических проводимостей не должно превышать трех раз, Величина уровня начальных давлений
Рн0 в рабочих полостях гидродвигателя находится в этом случае в пределах 0,5 (Рп—
Рсл) < Рно < 01(Рп — Рсл), где Рп и Рсл давления питания и слива привода соответственноо.
На фиг.1 представлена принципиальная схема привода; на фиг,2 — разрез А — А на фиг.1; на фиг.З вЂ” графики зависимостей уровней начальных давлений в рабочих полостях гидродвигателей с утечками, перетечками и без них и относительной величины порога чувствительности приводов с такими двигателями от отношения начальных значений проводимостей сливных и напорных дросселирующих щелей золотникового распределителя.
Гидравлический дроссельный привод содержит четырехкромочный золотник 1, установленный в гильзе 2, имеющей напорные отсечные кромки 3 — 6 напорных окон 7 и 8, которые расположены против напорных отсечных кромок 9 и 10 золотника 1 и сливные отсечные кромки 11 — 14 сливных окон
15 и 16, расположенных против сливных отсечных кромок 17 и 18 золотника 1.
Кроме того, привод включает в себя гидродвигатель 19, рабочие полости 20 и 21 которого гидравлически связаны с рабочими камерами 22 и 23 золотника 1.
Золотник 1 на фиг.1 выполнен таким образом, чтобы при расположении его (в так называемой гидронейтрали), когда давления в его рабочих камерах 22 и 23 сравниваются, суммарная гидравлическая проводимость сливных дросселирующих щелей, образованных сопредельными поверхностями золотника и гильзы в районе перекрытий сливных окон гильзы крайними буртиками золотника была больше суммарной гидравлической проводимости напорных дросселирующих щелей распределителя, но не более, чем в 3 раза.
Привод работает следующим образом, Перемещение золотника 1 в ту или иную сторону от своей гидронейтрали и связанные с ним изменения перекрытий и суммарных величин гидравлических проводимостей четырех групп дросселирующих щелей — в данном случае в каждой группе по две одноименные щели — приводит к изменению давлений Р1 и Pz в рабочих камерах 22 и 23 золотника и полостях 20 и.
21 гидродвигателя, Перепад давлений ЛР = P> — Pz на гидродвигателе равномерно возрастает по ходу золотника до тех пор, пока его величина не превысит некоторый предел, определяемый силами сухого трения в узлах двигателя, после чего выхбдной вал двигателя приобретает отличную от нуля скорость.
Считая входом привода перемещение распределительного золотника, а выходом.— скорость выходного вала двигателя можно утверждать, что достижение поставленной цели обеспечивается минимизацией порога чувствительности привода.,Его величина зависит от коэффициента момента сил сухого трения конкретного двигателя, от коэффициентов утечек. перетечек последнего и коэффициента усиления привода по давлению.
Для разнообразных гидродвигателей, но главным образом вращательных типов, характерна прямопропорциональная зависимость значений вектора или момента сил сухого трения от уровня начальных давлений в их рабочих полостях.
Под уровнем начальных давлений понимается значение равновесного давления в каждой из полостей при нейтральном положении золотника распределителя.
Его величина зависит от соотношения проводимостей сливных и напорных щелей золотника и от расхода утечек гидродвигателя, Эффект роста влияния сил сухого трения при повышении этого уровня объясняется увеличением напряжений в уплотнениях и отжимом неуплотненных плоских или цилиндрических трущихся поверхностей роторов двигателей.
Особенно характерна эта зависимость для аксиально-плунжерных гидромоторов с вращающимся блоком цилиндров, в которых момент сил сухого трения при начальных давлениях Р10=Р2о=Р0 в рабочих полостях, равных половине давления питания (Рнс=0,5Рп) привода, составляет 40 — 50 0 от максимального значения момента, развиваемого на выходном валу. Уменьшение уровня начальных давлений до Рнс=0,2Рп
1742500
Х
Хо =
8а снижает момент сил сухого трения на поря.док, Учитывая линейный характер зависимости сил сухого трения в двигателе от уровня начальных давлений в его рабочих полостях при нейтральном положении золотников и жесткую. связь коэффициента усиления привода по давлению с величиной начальных гидравлических проводимостей сливных и напорных дросселирующих щелей, можно указать рациональное соотношение этих проводимостей, полученное из условия минимизации порога чувствительности рассматриваемого привода. Выражение коэффициента усиления по давлению привода с четырехщелевым золотником распределителем в виде:
2 р Qp 8а Рп х=о (1+а ) xm
d p где — коэффициент усиления pacnpedx делителя по давлению;
Х,Х» — перемещение золотника и его максимальное значение соответственно;
Q — расход перетечек рабочей жидкости в двигателе; а — отношение гидравлических проводимостей сливных и напорных дросселирующих щелей распределителя.
Отсюда перепад давления, необходимый для страгивания гидродвигателя с пропорциональной зависимостью момента сил сухого трения от начального уровня давлений в рабочих камерах
Р Ктро 8а .Рп Х
К (1+ 2)2 Xm где Км, Кт — коэффициенты моментов двигателя и сил сухого трения соответственно;
Ро — начальный уровень давлений в рабочих камерах гидродвигателя при нейтральном положении золотника;
Xo — порог чувствительности привода по входу.
Подставляя в это выражение зависимость давления Ро от отношения начальных гидравлических проводимостей сливных и напорных щелей
Ро =
2 и
1+а получим формулу определения относительной величины порога чувствительности Хо привода в зависимости от параметра а без учета влияния утечек и перетечек жидкости в двигателе:
Хо Км гдеХ = Х
m т
На фиг,3 показан график этой зависимости (кривая 1) из которого видно, что понижать с целью уменьшения величины Хо начальный уровень давлений в полостях гидродвигателя путем увеличения начал ьной гидравлической проводимости сливных дросселирующих щелей в приводе без утечек и перетечек не имеет смысла после превышения значением параметра а величины =3, Можно показать, что графики зависимости относительной величины порога чувствительности X привода с учетом перетечек (кривая 2) или утечек (кривая 3) в двигателе имеют аналогичный характер и располагаются почти эквидистантно выше кривой 1.
На фиг,3 показана кривая 4 изменения начального уровня давлений в рабочих полостях двигателя в функции параметра а.
Кривая изменения начального уровня давлений в рабочих полостях двигателя при наличии перетечек между ними совпадает с этой кривой, Величина этого уровня при выполнении соотношения
"" =3, 6онп с учетом давления слива получается равной
0,1 (Рп Рсл)
Кривые изменения начального уровня давлений в рабочих полостях гидродвигателя при наличии утечек из них в зависимости от их величины и значения параметра а будут всегда располагаться ниже аналогичной кривой для приводов с перетечками и без них. например кривая 5, В процессе испытаний золотниковых пар непосредственно фиксируются не геометрические размеры деталей, а гидравлические параметры — характерные давления и расходы, косвенно характеризующие влияние многочисленных факторов на гидравлическую проводимость золотниковой пары и характеристики привода в целом. Поэтому параметры устройств и их соотношения между собой, так или иначе рационализирующие его работу, в данном случае следует задавать не в виде линейных размеров, которь е трудно, а иногда, как в варианте с прерывистыми проходными окнами, бессмысленно контролировать, но в виде доступных измерению и расчету гидравлических параметров. — проводимости и давления.
Формула изобретения
Гидравлический дроссельный привод, содержащий гидродвигатель и золотнико1742500 вый распределитель с четырехкромочным золотником, установленным с образованием сливных и напорных дроссельных щелей с окнами гильзы, имеющей два сливных окна с меньшим перекрытием кромок золотника, чем два ее напорных окна, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и линейности статических характеристик привода, напорные и сливные окна выполнены с образованием при нейтральном положении золотника дроссельных щелей, гидравлические проводимости которых связаны соотношением;
1 — « 3, 6нп где 6сл, (3нг — суммарные проводимости сливных и напорных дроссельных щелей при нейтральном положении золотника со10 ответственно, 1742500
50
Редактор Н. Химчук
Заказ 2270 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
1
Составитель B. Ворона
Техред M.Ìoðãeíòàë Корректор М. Колодий
