Многоплечевой магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления

Усилитель предназначен для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического и специального оборудования. Усилитель содержит источник рабочей жидкости с линиями подвода и постоянными дросселями, золотниковое устройство, ПП-образный магнитострикционный привод с поводком в средней части, выполненный из четного числа дифференциальных плеч с однотипными обмотками, и блок управления. Формируя противофазные токовые сигналы и подавая их в соответствующие обмотки, полярно перемещают поводок магнитострикционного привода и изменяют рабочее давление в камерах золотникового механизма, которыми управляется исполнительный механизм в виде гидродвигателя в требуемом диапазоне перемещений. Технический результат - повышение надежности, расширение диапазона преобразования и области технического использования. 1 ил.

 

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического и специального оборудования.

Известен электрогидравлический усилитель по авт. свид. SU №1078146, F15В 3/00, БИ №9, 1984, состоящий из гидроусилителя с золотниковым распределителем и тягой, соединенной биморфной разрезной пьезоэлектрической втулкой и подвижным элементом электромеханического преобразователя, электронный ключ и блок задержки.

Известен электрогидравлический усилитель по авт. свид. SU №1710864, F15В 3/00, БИ №5, 1992, который содержит корпус, гильзу из пластикового материала с распределенным золотником, стержень из магнитострикционного материала, электрическую обмотку, блок управления и вычислитель.

В качестве прототипа выбран магнитострикционный дифференциальный электрогидравлический усилитель по патенту RU №2176753, F15B 3/00, приор. 2000.05.25, опубл. 2001.12.10. Усилитель содержит корпус, золотниковый распределитель, дифференциальные магнитострикционные исполнительные элементы, две направляющие гильзы из немагнитного материала, две распределенные управляющие обмотки с постоянными магнитами, блок управления, представленный двумя частями.

Относительно сложные однозвенные кинематические цепи преобразования сигналов с использованием керамических элементов привода и наличие люфтовых соединений в устройствах-аналогах снижают надежность преобразования, не позволяют иметь широкий диапазон регулирования исполнительным механизмом. Применение в устройстве-прототипе прямолинейных стержневых дифференциальных приводов из металлических магнитострикционных материалов также имеет ограничение в диапазоне преобразования, ведет к ограничению области технического использования.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, являются расширение диапазона преобразования и области технического использования.

Для достижения технического результата в многоплечевой магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления, содержащий дифференциальный магнитострикционный привод, на первом и втором плечах которого по всей их длине размещены однотипные обмотки, подключенные к одним и другим противофазным выводам блока управления соответственно, золотниковое устройство, подключенное к линиям напора, слива и исполнительного механизма, введены источник рабочей жидкости, подключенный через дифференциальные линии подвода рабочей жидкости с дросселями к одноименным выводам золотникового устройства, его механический вывод имеет кинематическое соединение с поводком, жестко закрепленным на средней части магнитострикционного привода, выполненного ПП-образным и состоящего из четного количества плеч с однотипными обмотками, закрепленными по всей их длине и подключенными к одним и другим противофазным выводам блока управления соответственно.

Устройство поясняется чертежом, на котором показана блок-схема многоплечевого магнитострикционного электрогидравлического усилителя прямого управления с числом дифференциальных плеч, равным N=4.

Многоплечевой магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления содержит источник 1 рабочей жидкости (ИРЖ), две линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, два дросселя 4, 5 постоянного сечения, золотниковое устройство 6, дифференциальный ПП-образный магнитострикционный привод 7 с поводком 8, образованный четным числом плеч 9-16 с однотипными обмотками 17-24, и блок 25 управления.

Источник 1 рабочей жидкости ИРЖ через первую и вторую линии 2, 3 подвода рабочей жидкости с дросселями 4, 5 подключен к дифференциальным выводам золотникового устройства 6, имеющим в средней части кинематическое соединение со свободным концом поводка 8. Другой его конец жестко закреплен в средней части одного из внешних плеч 9, 10 магнитострикционного привода 7 с обмотками 17, 18 по всей их длине. На других его плечах 11-16 также размещены однотипные обмотки 17-24. При этом обмотки 17, 20, 21 и 18, 19, 23 подключены попарно и согласовано к первым и вторым противофазным выводам БУ 25 соответственно.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства начинается с подачи токов I_O=I_{17, 20, 21, 24}=I_{18, 19, 22, 23} смещения регулировочной характеристики магнитострикционного привода 7 с противофазных выводов БУ 25 на согласованно включенные обмотки 17, 20, 21, 24 и 18, 19, 22, 23 его дифференциальных ПП-образных плеч 9-16. В обмотках 17-24 привода 7 формируются магнитные поля, которые заставляют (эф. Джоуля) изменить первоначальные линейные размеры L_{9, 12, 13, 16}=L_{10, 11, 14, 15}=L_O его плеч 9-16 на величину ΔL=λ_S·L, где λ_S - коэффициентом магнитострикции насыщения, L - первоначальная длина плеч 9-16 магнитострикционного привода 7. Пространственное положение поводка 8 при этом не изменяется, золотниковое устройство 6 находится в состоянии равновесия и давление в его камерах уравнено. По линиям А и В исполнительного механизма (гидродвигателя) давление будет также уравновешено Р1=Р2.

Управление исполнительным устройством в заданном диапазоне перемещений осуществляется путем однозначного изменения паритета рабочих давлений Р1≠Р2 по линиям А и В посредством золотникового устройства 6. Это достигается подачей на полярные (дифференциальные) обмотки 17, 20, 21, 24 и 18, 19, 22, 23 управляющие токовые сигналы I_упр=I_O с противофазных выводов БУ 25 соответственно: I_17,20,21,24=I_O±I_упр и I_18,19,22,23=I_OI_упр. В результате удлинения дифференциальных ПП-образных плеч 9-16, число N которых является четной величиной и выбирается исходя из требуемых диапазона линейного перемещения штока золотникового устройства 6 и жесткости плеч 9-16 привода 7, соответственно: L_9,11=L₉-L₁₁=(L_OΔL)-(L_O±ΔL)=2·ΔL, L_13,15=L₁₃-L₁₅=(L_OΔL)-(L_O±ΔL)=2·ΔL, откуда L_9,11,13,15=L_9,11+L_13,15=±4·ΔL, и аналогично L_10,12,14,16=4·ΔL, поводок 8 и золотниковое устройство 6 будут полярно перемещены на величину l_6,8=±N·ΔL, здесь N=4, и в соответствующее число раз в его камерах будет перераспределено рабочее давление линии Р напора.

В отличие от прототипа заявляемое устройство обладает в N-раз большим диапазоном преобразования, способствуя расширению области его технического использования. По мнению автора, выполнение магнитострикционного привода 7 и золотникового устройства 6 по модульному принципу облегчает регулирование и изготовление устройства и ведет к повышению его надежности и ремонтопригодности, что также отличает заявляемое устройство от прототипа.

Практическая реализация устройства: магнитострикционный привод 7 - пакет пластин из ферросплава 49КФ2; блок управления 25 реализован в виде последовательно включенных формирователя импульсов, интеграторов прямого и инверсного сигналов с усилителями мощности.

Источники информации

1. А.c. SU №1078146, F15В 3/00. БИ №9 1984.

2. А.с. SU №1710864, F15В 3/00. БИ №5 1992.

3. Патент RU №2176753, F15B 3/00. Приор. 2000.05.25, опубл. 2001.12.10, прототип.

Многоплечевой магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления, содержащий дифференциальный магнитострикционный привод, на первом и втором плечах которого по всей их длине размещены однотипные обмотки, подключенные к одним и другим противофазным выводам блока управления соответственно, золотниковое устройство, подключенное к линиям напора, слива и исполнительного механизма, отличающийся тем, что в него введены источник рабочей жидкости, подключенный через дифференциальные линии подвода рабочей жидкости с дросселями к одноименным выводам золотникового устройства, его механический вывод имеет кинематическое соединение с поводком, жестко закрепленным на средней части магнитострикционного привода, выполненного ПП-образным и состоящего из четного количества плеч с однотипными обмотками, закрепленными по всей их длине и подключенные к одним и другим противофазным выводам блока управления соответственно.