Резервированный электрогидравлический привод

 

Изобретение относится к следящим приводам, применяемым в системах автоматического управления. Привод содержит двухкамерный гидроцилиндр и два электрогидравлических канала управления с электрогидравлическими усилителями мощности, электромагнитными клапанами включения, клапанами кольцевания-демпфирования. Последние имеют рабочие окна. Каждый клапан кольцевания-демпфирования выполнен с плунжером, а также с двумя дополнительными окнами. Управляющая камера плунжера связана с выходом электромагнитного клапана включения другой гидросистемы. Дополнительные окна соединены гидролиниями через обратные клапаны с гидролинией слива привода и расположены попарно с рабочими окнами в дополнительных межбуртовых камерах золотника этого клапана. В положении золотника, соответствующем режиму демпфирования привода, межбуртовые камеры соединены через рабочие окна клапана с полостями гидроцилиндра. Предложенный привод обеспечивает стабильность характеристик в режиме демпфирования штока после отказа двух каналов управления в течение длительного времени. 1 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам с резервированием, предназначенным для применения в высоконадежных системах автоматического управления, например в системах дистанционного управления полетом летательного аппарата.

Известно электрогидравлическое устройство управления исполнительным механизмом автоматического управления (см. а.с. N 277555, кл. 62b, 16/02), представляющее собой резервированный электрогидравлический привод, содержащий гидроцилиндры, два электрогидравлических канала управления, каждый из которых содержит электрогидравлический усилитель мощности, электромагнитный клапан, клапан кольцевания, гидрозамок и термоклапаны.

В случае отказа гидропитания или электропитания для обеспечения отказобезопасности привода гидрозамки запирают полости обоих цилиндров, фиксируя тем самым положение исполнительного органа.

Недостатком названного привода является нестабильность стопорения (демпфирования) при длительном воздействии на выходное звено привода знакопеременной внешней нагрузки, так как утечки рабочей жидкости через зазоры в клапане кольцевания, гидрозамке и термоклапанах из нагруженных полостей в слив не могут быстро компенсироваться перетоками через такие же зазоры из слива в ненагруженную полость. Это может привести к уменьшению объема рабочей жидкости в ненагруженной полости и падению давления в ней ниже атмосферного, то есть к кавитации. При этом одновременно увеличивается амплитуда перемещения выходного звена под знакопеременной нагрузкой, то есть падает динамическая жесткость привода.

Известны также приводы, где предусмотрена установка антикавитационных обратных клапанов (а. с. N 917459, МКИ B 64 C 13/36 и привод для самолета "Лави", схема которого опубликована в техническом бюллетене N 152 фирмы MOOG, рис. 14).

Установка антикавитационных клапанов по схеме привода в а.с. N 917459 снижает надежность привода, так как отказ любого из обратных клапанов (увеличение утечек или разрушение) влияет на характеристики привода и может привести к его отказу.

В приводе по схеме фирмы MOOG антикавитационные клапаны при нормальной работе привода отсоединены от гидроцилиндра клапаном демпфирования, отказ клапанов не повлияет на работоспособность привода. Однако схема привода сложна из-за введения дополнительного клапана демпфирования и гидроаккумулятора. Использование этого решения невозможно для гидроцилиндра с разными площадями поршня на выпуск и на уборку, так как разницу объемов полостей на выпуск и на уборку гидроаккумулятор не в состоянии компенсировать. Таким образом, для гидропривода с ложным штоком (например, по схеме фирмы MOOG) включение режима стопорения-демпфирования не резервируется, что снижает надежность привода.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому изобретению является двухканальный резервированный электрогидравлический привод (см. патент Российской Федерации N 2092388), в котором для обеспечения отказобезопасности системы управления стопорением штока (или демпфированием его перемещения) после отказа каналов управления имеется дополнительный плунжер для клапана кольцевания.

Недостатком названного привода является нестабильность стопорения (демпфирования) при длительном воздействии на выходное звено привода знакопеременной внешней нагрузки.

Технической задачей изобретения является обеспечение стабильности характеристик привода в режиме стопорения (демпфирования) при отказе каналов управления, повышение надежности с одновременным уменьшением габаритов, снижении веса и трудоемкости изготовления привода.

Техническая задача решается за счет того, что в резервированном электрогидравлическом приводе, содержащем гидроцилиндр и два электрогидравлических канала управления с электрогидравлическим усилителем мощности, с электромагнитными клапанами включения, клапанами кольцевания-демпфирования, снабженными плунжерами, управляющие камеры которых связаны с выходом электромагнитных клапанов соседних гидросистем, каждый клапан кольцевания-демпфирования снабжен двумя дополнительными окнами, соединенными гидролиниями через обратные клапаны с линией слива и расположенными попарно с рабочими окнами в межбуртовых камерах этого клапана, причем в положении золотника, соответствующем стопорению (демпфированию) гидроцилиндра, межбуртовые камеры соединены через рабочие окна клапана с полостями гидроцилиндра.

На чертеже представлена конструктивная схема привода. Электрогидравлический рулевой привод содержит двухкамерный гидроцилиндр 1 с общим штоком 2 и датчиками обратной связи 3, два электрогидравлических канала управления 4, 5, каждый из которых содержит электрогидравлический усилитель мощности 6, 7, электромагнитный клапан включения 8,9, клапан кольцевания-демпфирования 10, 11, рабочие окна которого сообщены с электрогидравлическим усилителем мощности и рабочими полостями гидроцилиндра гидролиниями 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, a также двумя дополнительными окнами, соединенными гидролиниями 32, 33, 34, 35 через обратные клапаны 28, 29, 30, 31 с линией слива, расположенными попарно с рабочими окнами в межбуртовых камерах 36, 37, 38, 39, при этом в положении золотника, соответствующем стопорению (демпфированию) гидроцилиндра, межбуртовые камеры соединены через рабочие окна клапана с полостями гидроцилиндра. Управляющая камера клапана кольцевания-демпфирования 20, 21 соединена с выходом электромагнитного клапана включения 8, 9 своего канала. Клапан кольцевания-демпфирования снабжен дополнительным управляющим плунжером 22, 23 с упором 24, 25 и управляющей камерой 26, 27, соединенной с выходом электромагнитного клапана включения 9, 8 соседнего канала.

Привод работает следующим образом.

При нормальной работе привода на электрогидравлические усилители мощности 6 и 7 и электромагнитные клапаны включения 8 и 9 подаются управляющие сигналы. Клапаны включаются, а рабочая жидкость от выхода электромагнитных клапанов включения поступает в управляющие камеры 20 и 21 клапанов кольцевания-демпфирования 10 и 11 и управляющие камеры 26 и 27 дополнительных управляющих плунжеров 22 и 23. Под действием давления золотники клапанов кольцевания- демпфирования 10 и 11 перемещаются, соединяя между собой гидролинии 12 и 18, 14 и 16 одного канала и гидролинии 13 и 19, 15 и 17 второго канала управления, подключая полости гидроцилиндра к электрогидравлическим усилителям 6 и 7, к входу которых подведено давление нагнетания, и разъединяя между собой гидролинии 18 и 32, 16 и 37 одного канала и гидролинии 17 и 34, 19 и 35 второго канала управления, отключая полости гидроцилиндра от обратных клапанов 28 и 29, 30 и 31, соединенных с линией слива. При воздействии управляющего сигнала давление нагнетания от электрогидравлических усилителей 6 и 7 поступает в рабочие полости гидроцилиндра 1, вызывая необходимое перемещение штока 2.

В случае отказа одного блока управления, например 4, с обмотки управления электромагнитного клапана включения 8 снимается управляющий сигнал и выход клапана, а также соединенная с ним управляющая камера 20 клапана кольцевания-демпфирования 10 и камера 27 дополнительного управляющего плунжера 23 блока управления 5 соединяются со сливной гидролинией. При этом управляющий плунжер 22 под воздействием давления, подводимого в его управляющую камеру 26 от электромагнитного клапана включения 9 работающего блока управления 5, перемещается до упора 24, а золотник клапана кольцевания-демпфирования 10 - до упора в плунжер 22, закольцовывая через гидролинии 16 и 18 и рабочие полости гидроцилиндра.

При отказе второго блока управления 5 с электромагнитного клапана включения 9 снимается управляющий сигнал и его выход, а также соединенные с ним управляющие камеры 21 клапана кольцевания-демпфирования 11 и 26 дополнительного управляющего плунжера 22, ранее отказавшего блока 4, соединяются со сливной магистралью.

Золотники клапанов кольцевания-демпфирования 10 и 11 обоих каналов управления 4 и 5 вместе с управляющими плунжерами 22 и 23 перемещаются в положение, показанное на конструктивной схеме. Гидролинии 16 и 18 блока 4, гидролинии 17 и 19 блока 5 и рабочие полости гидроцилиндра 1 перекрываются соответствующими клапанами кольцевания-демпфирования 10 и 11, обеспечивая стопорение (демпфирование) штока 2 и управляемой поверхности, при этом рабочие полости гидроцилиндра через межбуртовые камеры клапанов кольцевания-демпфирования 36 и 37, 38 и 39 и гидролинии 32, 33, 34 и 35 подключаются к обратным клапанам 28 и 29, 30 и 31, соединенным с линией слива, что обеспечивает заполнение камер гидроцилиндра рабочей жидкостью и стабильность характеристик привода в режиме стопорения (демпфирования) в течение длительного времени.

Таким образом, электрогидравлический привод обеспечивает стабильность характеристик в режиме стопорения (демпфирования) штока после отказа двух каналов управления в течение длительного времени. Одновременно повышается надежность, уменьшаются габариты и вес, а также трудоемкость изготовления.

Формула изобретения

Резервированный электрогидравлический привод, содержащий двухкамерный гидроцилиндр и два электрогидравлических канала управления с электрогидравлическими усилителями мощности, электромагнитными клапанами включения, клапанами кольцевания-демпфирования, имеющими рабочие окна, каждый из которых снабжен плунжером, управляющая камера которого связана с выходом электромагнитного клапана включения другой гидросистемы, отличающийся тем, что каждый клапан кольцевания-демпфирования снабжен двумя дополнительными окнами, соединенными гидролиниями через обратные клапаны с гидролинией слива привода и расположенными попарно с рабочими окнами в дополнительных межбуртовых камерах золотника этого клапана, при этом в положении золотника, соответствующем режиму демпфирования привода, межбуртовые камеры соединены через рабочие окна клапана с полостями гидроцилиндра.

РИСУНКИ

Рисунок 1