Электрогидравлическая система

 

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в электрогидравлических приводах экскаваторов и землеройно-транспортных агрегатов , Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей. От задатчика 1 на вход выпрямителя 2 поступает задающее переменное напряжение, соответствующее заданной подаче насоса 6. Давление управления воздействует на механизм 5 изменения подачи насоса 6. Если напряжение на выходе датчика 12 превышает ширину зоны нечувствительности блока 14, то с выхода последнего напряжение поступает на вход усилителя 3. На входе блока 17 напряжение пропорционально току усилителя 4. По мере снижения задающего напряжения давление отсечки возрастает, а величина стопорного давления остается неизменной. При достижении давления отсечки, равного давлению нагнетания насоса 6, реализуется максимальная полезная мощность сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ И СТИЧ Е СКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 15 В 9/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4707092/29 (22) 14.06.89 (46) 07.11.92. Бюл, 1Ф 41 (71) Производственное объединение "Ижорский завод", Институт горного дела им.

А.А,Скочинского и Харьковский автомобильно-дорожный институт (72) А.И.Сапожников, М,И.Сандовский, В.M.Øòåéíöàéã, Д.Н.Шапаренко, А.И,Власов и Д,А.Каминская (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1714219, кл. F 15 В 9/03, 1989. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в электрогидравлических приводах экскава- торов и землеройно-транспортных агрегаИзобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в электрогидравлических приводах экскаваторов и эемлеройно-транспортных агрегатов.

Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей, Ка фиг. 1 изображена схема электрогидравлической системы; на фиг, 2 — структурная схема механизма изменения подачи насоса; на фиг. 3 — принципиальная электрическая схема блока электронной модели; на фиг. 4 — принципиальная электрическая схема нелинейного блока; на фиг, 5 — зависимость подачи насоса от давления.

Система содержит последовательно соединенные задатчик 1, фазочувствительный,, 313,, 1774072AI тов, Целью изобретения является повышение КПД и расширение функциональных возможностей. От задатчика 1 на вход выпрямителя 2 поступает задающее переменное напряжение, соответствующее заданной подаче насоса б, Давление управления воздействует на механизм 5 изменения подачи насоса 6. Если напряжение на выходе датчика 12 превышает ширину зоны нечувствительности блока 14, то с выхода последнего напряжение поступает на вход усилителя 3, На входе блока 17 напряжение пропорционально току усилителя 4. По мере снижения задающего напряжения давление отсечки возрастает, а величина стопорного давления остается неизменной. При достижении давления отсечки, равного давлению нагнетания насоса 6, реализуется максимальная полезная мощность. выпрямитель 2, суммирующий электронный усилитель 3, электрогидравлический усилитель 4 и механизм 5 изменения подачи насоса 6, подключенного гидравлическими линиями 7, 8 к предохранительному клапану

9 и гидроцилиндру 10, шток (не обозначен) которого соединен с рабочим органом 11. первый и второй датчики 1>, 13 давления, входы которых подключены к линиям 7, 8, а выходы датчиков 12, 13 через нелинейные блоки 14, 15 типа "зона нечувствительности соединены со вторым и с третьим входами суммирующего электронного усилителя 3. Кроме того, последовательно соединенный датчик 16 тока ус 1италч 4 и блок 17 электронной модели л1-..ханиэма 5

ИЗМЕНЕНИЯ ПОДаЧИ НаСОСВ 6,,1 н»ЛИНЕйНЫ» блоки 14 и 15 выполнены; .":I "1 ð÷eìol1

1774072

1- 17 р 2 нЗ

U16 P RgR3C)+PRgCg+1 (4) где 016(Р), 017(Р) — напряжения на входе и выходе блока 17; R1, Rz, Вз — внутренние сопротивления блока 17; С1, Ср — емкости блока 17.

Принципиальная электрическая схема (фиг. 4) блока нелинейности с регулируемой шириной зоны нечувствительности содержит суммирующий усилитель 20 с тремя входами и диод 21, включенный в цепь обратной связи усилителя 20. Один вход последнего соединен с источником опорного напряжения (не изображен). Скорость штока гидроцилиндра 10 — Чщ и усилие на штоке гидроцилиндра FUj связаны со значениями подачи Q и давления в линии нагнетания Р< равенствами:

Q ч = —;

Ав

Fw - =РвАв, (5) (6) где Ав — рабочая площадь поршня (не обозначен) гидроцилиндра 10; и — механический коэффициент,полезного действия гидроцилиндра 10.

На фиг. 5 обозначено:

Ротс — давление отсечки; Ро„ь — минимальное давление отсечки, имеющее место при максимальной заданной подаче насоса

Оз = Q3maxi Рст — стопорное давление; 1 climax

-- максимальное стопорное давление, шириной эоны нечувствительности, причем вход датчика тока 16 соединен с цепью катушки электромагнита (не изображен) усилителя 4, а выход блока 17 электронной модели подключен к управляющим входам

18 и 19 первого и второго блоков 14, 15 нелинейности.

В приведенной на фиг. 2 структурной схеме механизма 5 изменения подачи насоса 6 обозначены:

Т1н, Тгн — постоянные времени;

Кдн1 и К1 — коэффициенты передачи.

Подача Q насоса 6 соответствует соотношению:

Q- К1 у(1), где — параметр регулирования насоса.

Структурной схеме фиг. 2 соответствует передаточная функция

Q Р, . Кдн (2)

РУ ) Р Т1нТ>н+РТ1н+I

Гдв Кдн = Кдн К1. (3)

Принципиальная электрическая схема (фиг. 3) блока 17 электронной модели имеет передаточную функцию:

40 Давление управления Ру воздействует на механизм 5 изменения подачи насоса 6, При этом, пропорционально перемещению

55

Электрогидравлическая система работает следующим образом.

От задэтчика 1 на вход фазочувствительного выпрямителя 2 поступает переменное напряжение UKA, величина которого пропорциональна заданной подаче насоса

Оз. На выходе фазочувствительного выпрямителя 2 появляется постоянное задающее напряжение 0з, величина которого пропорциональна напряжению 0кд, т.е. заданной подаче насоса Оз. Задающее напряжение

0з поступает на первый вход суммирующего усилителя 3.

На выходах датчиков 12 и 13 вырабатываются напряжения, пропорциональные давлениям в гидравлических линиях 7 и 8.

Эти напряжения поступают на входы блоков

14 и 15, имеющих характеристики типа "зона нечувствительности", Ширина зоны нечувствительности нелинейных элементов 14 и 15 пропорциональна давлению отсечки

Ротс.

В режимах работы гидропривода, когда давление в линии высокого давления Рв, например, в линии 7 меньше давления отсечки Р с, напряжение, поступающее с выхода датчика 12 на вход блока 14 (либо с выхода датчика 13 на вход блока 15), меньше ширины зоны нечувствительности нелинейного блока 14 и напряжение на выходе этого блока равно нулю. Поэтому напряжения 0эи на выходе суммирующего усилителя 3, поступающее на катушку электромагнита усилителя 4, пропорционально напряжению 0з на первом входе суммирующего усилителя

3. На выходе усилителя 4 устанавливается давление управления Ру, которое изменяется пропорционально значению тока 1» катушки электромагнита. механизма 5 изменяется параметр ) регулирования насоса 6. Пропорционально параметру у изменяется подача Q, в установившемся режиме подача насоса равна:

Q = Кднру. (7) т.е. подача насоса пропорциональна давлению управления Ру.

В режиме Рв < Ротс устанавливается подача Q, равная заданному значению рабочей подачи Оз, которая пропорциональна задающему напряжению 0з.

Если напряжение на выходе датчика 12 давления превышает ширину зоны нечувствительности блока 14, то на выходе этого . блока появляется напряжение, которое поступает на второй вход усилителя 3, Поляр1774072 ность напряжения на выходе блоков 14, 15 противоположна полярности задающего напряжения U3 на первом входе усилителя

3, Поэтому по мере роста давления Рп (при

Рц > PoTc) напряжение UBM на выходе усилителя 3 постепенно уменьшается, что приводит к уменьшению тока 1 катушки электромагнита усилителя 4, к пропорциональному этому току снижению давления управления Ру на выходе усилителя 4 и к соответствующему снижению подачи насоса О, т.е. к снижению скорости Vnj штока гидроцилиндра 10.

Благодаря действию нелинейной отрицательной обратной связи по давлению Рв формиру1отся экскаваторные характеристики, приведенные на фиг. 5, На вход блока 17 подается напряжение

U16 от датчика 16, которое пропорционально току Ia«катушки электромагнита:

1.116 = К21эм, (8);.» где К2 — коэффициент передачи датчика 16.

Давление управления Ру на выходе усилителя 4 пропорционально току 1aM катушки электромагнита

Ру — К31эм. (9) где Кз — коэффициент пропорциональности.

Следовательно, «.апряжение 016 на входе блока 17 электронной модели пропорционально давлению управления Ру

U16 - =К4Ру, (10)

К2 где К4=

КЗ

Из сопоставления уравнений (2) реального объекта — гидравлического механизма изменения подачи насоса и уравнения (4) электронной модели этого объекта, следуют зависимости между параметрами схемы фиг. 3:

Вз К5

Кдн (11) 1 К4

R2C2 = Т1н (12)

ЙЗС2 = Т2н (13) где К5 — коэффициент пропорциональности между подачей насоса Q и напряжением U17 на выходе блока 17, При соблюдении равенств (11) — (13) напряжение U17 на выходе блока 17 пропорционально текущему значению подачи насоса

Q.

Напряжение U17 подается на управляющие входы блоков 14, 15 с полярностью, противоположной полярности опорного напряжения Uon, при этом результирующее опорное напряжение U».p (при входных сопротивлениях R5 = R6) определяется равенством:

Uon.p Uon — U17, ПОСКОЛЬКУ: (14)

U17- K5Q, следовательно: (15) Uon.р = Uon К5О (1 6) т,к, по мере снижения подачи насоса Q результирующее опорное напряжение возрастает, что вызывает соответствующее

5 увеличение давления отсечки Ротс.

Изменение давления отсечки Ротс в функции подачи насоса О осуществляется по закону

Ротс = Рст K6Q (17)

",. K.— (1S)

max при котором реализуется семейство характеристик, приведенное на фиг. 5. По мере снижения задающего напряжения U3 (т,е, 15 снижения заданной рабочей подачи насоса

ОЗ) даВЛЕНИЕ ОТСЕЧКИ Ротс ВОЗраСтаЕт, ПрИ этом величина стопорного давления Р«остается неизмЕнной, что позволяет повысить производительность, т.к, при работе на каж20 дой из характеристик реализуется максимально допустимое стопорное давление Р«= !

= Pcrmax

При работе с каждым заданным значением напряжение V3(x.е, с заданной пода25 чей насоса Оз) максимальная мощность реализуется в точке отсечки характеристик фиг, 5, Рв = Ротс — максимальная мощность

Nmax2 = К7 ОЗ Ротс, (19) где Q3 определяется уравнением (17);

К7 — коэффициент пропорциональности.

Введем обозначения, ц- Оз (20)

+ = К7 QÇmax Pozcmin, (21)

Котс =

Ротс . (22)

Рст

Тогда

40 max=4 Nf К ЦЗ(К -1)зт (24)

1 1

Увеличение максимальной мощности в точке отсечки механической характеристики в данной системе управления характери45 зУетсЯ Ко®Ì ×14eHTo

Формула изобретения

Электрогидравлическая система, со50 держащая последовательно соединенные задатчик, фазочувствительный выпрямитель, суммирующий электронный усилитель, электрогидравлический усилитель и механизм изменения подачи насоса, подключенного гидравлическими линиями к исполнительному гидроцилиндру, шток которого соединен с рабочим ор»яном, а также два датчика давления в iiiäðëâëè÷åских линиях, каждый из котлры; . реэ соответствующий нелинейныи бн<, и па зона

1774072 нечувствительности соединен с одним из входов суммирующего электронного усилителя, и последовательно включенные датчик тока электрогидравлического усилителя и блок электронной модели механизма изменения подачи насоса, отл и «а ю щ а яс я тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, нелинейные блоки выполнены с регулируемой шириной зоны нечувствительности и соеди5 нены своими входами управления с выходом блока электронной модели.

1774072

A msn

Р /г. 5

Составитель Е,Линник

Техред M,Moðãåíòàë Корректор П.Гереши

Редактор Т.Шубина

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 3914 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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