Рулевая машина

 

Изобретение относится к устройствам управления, преимущественно для ракетно-космической техники. Рулевая машина включает реле 1 с выходным валом 2, качалку 3, закрепленную на валу и нагруженную плоской пружиной 4, плунжеры золотникового распределителя, состоящие из двух частей; стержня 5 и золотника 6, соединенных тросом. Золотники размещены в полых валах 8 ведомых шестерен трехшестеренного насоса 9. В полых валах имеются радиальные отверстия 10, связанные гидравлическими магистралями с силовым механизмом 11. Момент инерции сечения троса определяется соотношением: πd⁴/512 ≅ I_тр < πd⁴/64, где I_тр - момент инерции сечения троса; d - диаметр троса. 3 ил.

Изобретение относится к устройствам управления, преимущественно для ракетно-космической техники.

Известна рулевая машина (РМ), включающая управляющее устройство, два нерегулируемых источника питания и два регулируемых гидравлических сопротивления, силовой механизм (1,стр. 27-28, рис.1.4a). Недостатками указанной РМ являются малая чувствительность и трудность согласования управляющего сигнала со скоростью.

Наиболее близким к изобретению прототипом является РМ, включающая трехшестеренный насос, реле, качалку, связанную с валом реле, золотники, каждый из которых закреплен на качалке посредством упругого элемента, размещенные в полых валах ведомых шестерен трехшестеренного насоса, являющихся гильзами (2, стр.403, фиг. 9.21).

Указанная РМ обладает лучшей чувствительностью, т.к. гильза совершает вращательное движение вокруг золотника, что устраняет трение покоя, но при повороте качалки необходима компенсация углового смещения путем изгиба упругого элемента и обеспечение поступательного движения золотника. Для обеспечения достаточного изгиба упругого элемента необходимо либо уменьшение площади его сечения, либо увеличение его длины. И то и другое в условиях повышенных вибраций и перегрузок в полете для данной конструкции невозможно, т. к. ведет к потере устойчивости или обрыву упругих элементов и проволочной тяги, что влечет за собой снижение надежности.

Техническим результатом изобретения является улучшение чувствительности и повышение надежности РМ.

Технический результат достигается тем, что в РМ, включающей трехшестеренный насос, реле, качалку, связанную с валом реле, золотники, каждый из которых закреплен на качалке посредством упругого элемента, размещенные в полых валах ведомых шестерен трехшестереннего насоса, являющихся гильзами, в отличие от прототипа, качалка установлена на валу реле, упругий элемент выполнен в виде троса, причем момент инерции сечения троса определяется соотношением: где d диаметр троса; I_тр момент инерции сечения троса.

Трение в золотниковой паре зависит от жесткости упругого элемента. Трос по сравнению с проволочной тягой имеет значительно меньшую жесткость при одинаковом диаметре и длине, что позволяет снизить трение в золотниковой паре и как конечный эффект повысить чувствительность РМ. Установка качалки на валу реле устраняет узел трения, промежуточный элемент проволочную тягу, что повышает надежность конструкции, при этом надежность повышается также за счет большей прочности троса при растяжении за счет нагартовки поверхности каждой проволоки, что особо важно при работе в условиях больших перегрузок и вибраций.

Принцип функционирования РМ и преимущества представленной конструкции поясняются с помощью фиг.1-3. На фиг. 1 представлена конструктивная схема РМ; на фиг.2 сечение троса, состоящего из двух проволок; на фиг. 3 сечение троса, состоящего из семи проволок.

РМ включает реле 1 с выходным валом 2, качалку 3, закрепленную на валу 2 и нагруженную плоской пружиной 4, плунжеры золотникового распределителя, состоящие из двух частей: стержня 5 и золотника 6, соединенных упругим элементом 7. Золотники 6 размещены в полых валах 8 ведомых шестерен трехшестеренного насоса 9. В валах 8 имеются радиальные отверстия 10, связанные гидравлическими магистралями с силовым механизмом 11.

При подаче управляющего тока на обмотку реле 1, его выходной вал 2 поворачивается на определенный угол, качалка 3, установленная на валу 2 поворачивается на тот же угол. Позиционная нагрузка на валу реле в зависимости от управляющего тока создается плоской пружиной 4. Стержни 5, установленные на качалке 3, отклоняются на тот же угол, а золотники 6 сохраняют вертикальное положение за счет изгиба упругого элемента 7. При этом один золотник движется вверх, а другой вниз внутри полых валов 8 ведомых шестерен трехшестеренного насоса 9, перекрывая радиальные отверстия 10, связанные гидравлическими магистралями с силовым механизмом 11, что создает на поршне перепад давлений и, следовательно, перемещение выходного вала.

При применении троса по прямому назначению при транспортировании и погрузочно-разгрузочных работах требований по жесткости к тросу не предъявляется. Но известные методики определяют жесткость произведением EI, где Е модуль упругости материала, а I момент инерции сечения. Момент инерции сечения упругого элемента диаметра d, состоящего из одной проволоки, (3, cтр. 272). Учитывая, что момент инерции сложной фигуры равен сумме моментов инерции составных ее частей, а момент инерции фигуры относительно любой оси равен сумме момента инерции относительно центральной оси, проведенной параллельно данной, и произведения площади фигуры на квадрат расстояния между осями (3, стр.275-276). Для минимального количества проволок в тросе, равного двум, моменты инерции I_x и I_y сечения упругого элемента диаметра d, состоящего из двух проволок диаметра (фиг. 2) соответственно относительно осей Х и Y определяются следующими соотношениями: Следовательно, минимальный момент инерции сечения упругого элемента диаметра d, выполненного в виде троса при количестве проволок, равном двум. При увеличении количества проволок до бесконечности момент инерции сечения возрастает до , причем равенство достигается при выполнении упругого элемента из одной проволоки диаметра d, а для троса он всегда меньше .

На предприятии-заявителе в предложенной конструкции РМ используется наиболее приемлемый промышленно выпускаемый семижильный стальной трос 0,65-Г-Н-260 ГОСТ 3062-69 диаметром 0,65 мм.

Для данного троса моменты инерции I_x и I_y сечения (фиг. 3) относительно осей Х и Y соответственно определяются следующими соотношениями. Обозначим диаметр каждой проволоки троса d, тогда: Момент инерции I упругого элемента того же диаметра 0,65 мм, выполненного из одной проволоки при d 3a (фиг. 3), определяется соотношением: Следовательно, жесткость упругого элемента, выполненного из семижильного троса, на 30% меньше, чем жесткость упругого элемента того же диаметра, выполненного из проволоки, при одинаковых материалах троса и проволоки. От жесткости упругого элемента зависит трение в золотниковой паре, которое в свою очередь влияет на чувствительность РМ.

Предложенная конструкция позволяет повысить чувствительность РМ и надежность за счет большей прочности троса и нагартовки поверхности каждой проволоки.

Формула изобретения

Рулевая машина, включающая трехшестеренный насос, реле, качалку, золотники, каждый из которых закреплен на качалке посредством упругого элемента, размещенные в полых валах ведомых шестерен трехшестеренного насоса, являющихся гильзами, отличающаяся тем, что качалка установлена на валу реле, упругий элемент выполнен в виде троса, причем момент инерции сечения троса определяется соотношением

где I_тр момент инерции сечения троса;
d диаметр троса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3