Электрогидравлический следящий привод

 

Использование: в области гидроавтоматики. Сущность изобретения: электрогидравлический следящий привод, содержащий гидроусилитель, регулятор скорости, установленный на сливе из привода, имеющий обратную связь по скорости, регулятор скорости выполнен в виде подпружиненного плунжера с торцевым дросселем, дросселирующей щели между другим торцом плунжера и окном в корпусе привода и кольцевого дросселя, расположенного меду торцевым дросселем и дросселирующей щелью и имеющего площадь проходного сечения, равную 0,6. . . 1,0 от площади проходного сечения торцевого дросселя, причем по оси плунжера на расстоянии не более 0,3 диаметра плунжера выполнен плоский торец тупиковой полости. 1 ил.

Изобретение относится к гидравлической технике, в частности, к электрогидравлическим следящим приводам, предназначенным для перемещения исполнительного механизма.

Известен гидравлический следящий привод /1/, содержащий гидрораспределитель, гидродвигатель, устройство обратной связи между ними, управляющий механизм, стабилизирующее устройство. Недостатками привода являются сложность, пониженная точность отработки сигнала и поддержания скорости потока из-за большого количества люфтов в зубчатых, реечных и винтовых парах, а также склонность к возникновению автоколебаний из-за относительно большой массы передающих деталей (подпружиненного элемента, шестерен дифференциала, винтовой пары и т. д. ), вследствие чего нереализуемо создание скоростных следящих систем.

Наиболее близким к заявляемому является электрогидравлический следящий привод /2/, содержащий гидроусилитель, регулятор скорости, установленный на сливе привода, и обратную связь по скорости. Недостатками привода являются сложность, склонность к возникновению автоколебаний вследствие воздействия обратной связи по скорости штока передачей усилия через относительно массивные подпружиненные поршни непосредственно на заслонку, имеющую ограниченный рабочий ход (0,01.0,02 мм).

Заявляемое изобретение направлено на поддержание скорости перемещения исполнительного механизма при разомкнутом механизме обратной связи, пропорциональной электрическому сигналу, или на поддержание постоянной скорости перемещения исполнительного механизма при замкнутом механизме обратной связи независимо от изменения внешней нагрузки, повышение надежности привода, упрощение конструкции.

Решение указанной задачи достигается тем, что в электрогидравлическом следящем приводе, содержащем гидроусилитель, регулятор скорости, установленный на сливе из привода, имеющем обратную связь по скорости, регулятор скорости выполнен в виде подпружиненного плунжера с торцевым дросселем, дросселирующей щели между другим торцом плунжера и окном в корпусе привода и кольцевого дросселя, расположенного между торцевым дросселем и дросселирующей щелью и имеющего площадь проходного сечения, равную 0,6.1,0 от площади проходного сечения торцевого дросселя, причем по оси плунжера на расстоянии не более 0,3 диаметра плунжера выполнен плоский торец тупиковой полости.

На чертеже изображена принципиальная схема электрогидравлического следящего привода.

Электрогидравлический следящий привод содержит гидроусилитель 1 типа "сопло-заслонка" с цилиндрическим золотником 2, исполнительный силовой цилиндр 3, механизм обратной связи 4 и регулятор скорости 5, включенный в линию слива привода. Регулятор включает в себя плунжер 6 с торцевым дросселем 7, втулку 8, образующую кольцевой дроссель 9, дросселирующую щель 10 между торцом плунжера 6 и окном в корпусе 11 привода, пружину 12, упирающуюся в торец тупиковой полости 13. В исполнительном силовом цилиндре 3 установлен шток 14.

Следящий привод работает следующим образом. При подаче управляющего сигнала на гидроусилитель 1 происходит смещение золотника 2, соединяющего соответствующие полости силового цилиндра 3 со сливом и нагнетанием. Смещение штока 14 силового цилиндра 3 вырабатывает через механизм обратной связи 4 сигнал обратного знака на гидроусилитель. В результате суммирования сигналов шток 14 привода останавливается. Таким образом обеспечивается перемещение штока, пропорциональное величине управляющего сигнала.

Регулятор скорости 5 включается в работу при уменьшении противодействующей нагрузки на штоке 14 и последующем возрастании помогающей нагрузки. При этом скорость перемещения штока 14 увеличивается, увеличивается расход рабочей жидкости на сливе из привода. Величина дросселирующей щели 10 определяется положением плунжера 6, на который действуют сила пружины 12, гидростатические силы от перепада давлений на дросселях 7 и 9 и гидродинамические силы струи жидкости, истекающей из кольцевого дросселя 9 в тупиковую полость 13 с плоским торцом. Результаты экспериментальных работ, проведенных на предприятии, показали, что наиболее стабильные характеристики достигаются, когда торец полости 13 находится на расстоянии не более 0,3 диаметра плунжера 6 от торца плунжера 6.

Усилие пружины 12 направлено на увеличение дросселирующей щели 10 и пропорционально величине смещения плунжера 6. Изменением начального усилия поджатия пружины 12 и ее жесткости достигается изменение начала включения регулятора скорости 5 в работу и угол наклона кривой зависимости скорости перемещения штока 14 от нагрузки на штоке.

Гидростатические силы действуют на плунжер 6 в сторону уменьшения дросселирующей щели 10, а их величины прямо пропорциональны квадрату скорости потока жидкости и обратно пропорциональны квадрату коэффициента расхода.

Гидродинамические силы вызывают смещение плунжера 6 в сторону увеличения дросселирующей щели 10, а их величины прямо пропорциональны квадрату скорости потока жидкости.

При варьировании соотношением площадей проходных сечений кольцевого 9 и торцевого 7 дросселей изменяется соотношение гидродинамических и гидростатических сил, т.к. гидродинамические силы истечения струи жидкости из кольцевого дросселя 9 не зависят от коэффициента расхода. Для обеспечения астатической скоростной характеристики привода в результате экспериментов было получено, что площадь проходного сечения кольцевого дросселя 9 составляет 0,6.1,0 площади проходного сечения торцевого дросселя 7.

При большем соотношении площадей проходных сечений кольцевого 9 и торцевого 7 дросселей и при увеличении расстояния от торца тупиковой полости 13 до торца плунжера 6 уменьшается влияние реакции струи рабочей жидкости и, соответственно, гидродинамических сил, уменьшается разность влияния гидростатических и гидродинамических сил на плунжер 6 и исчезает эффект астатичности скоростной характеристики привода. При уменьшении соотношения площадей на скоростной характеристике привода появляется зона плавающего, резкого уменьшения скорости перемещения штока 14 при увеличении помогающей нагрузки.

Подбором площадей проходных сечений кольцевого 9 и торцевого 7 дросселей обеспечивается скорость потока рабочей жидкости, соответствующая диапазону чисел Рейнольдса 10³.10⁴. Увеличение скорости перемещения штока 14 и соответствующее увеличение скорости потока рабочей жидкости в диапазоне чисел Рейнольдса 10³.10⁴ вызывает уменьшение коэффициента расхода кольцевого дросселя 9, что ведет к дополнительному увеличению гидростатической силы и уменьшению проходного сечения дросселирующей щели 10, т.е. возникает отрицательная обратная связь по скорости штока 14.

Таким образом, расход жидкости стабилизируется на одном уровне, а скорость движения штока 14 практически не зависит от изменения внешней помогающей нагрузки.

Формула изобретения

Электрогидравлический следящий привод, содержащий гидроусилитель, регулятор скорости, установленный на сливе из привода, имеющий обратную связь по скорости, отличающийся тем, что регулятор скорости выполнен в виде подпружиненного плунжера с торцевым дросселем, дросселирующей щели между другим торцом плунжера и окном в корпусе привода и кольцевого дросселя, расположенного между торцевым дросселем и дросселирующей щелью и имеющего площадь проходного сечения, равную 0,6 1,0 площади проходного сечения торцевого дросселя, причем по оси плунжера на расстоянии не более 0,3 диаметра плунжера выполнен плоский торец тупиковой полости.

РИСУНКИ

Рисунок 1