Шаговый привод с объемным дозированием
Владельцы патента RU 2347953:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Привод предназначен для приводных устройств различного технологического оборудования. Привод содержит исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанную с валом двигателя и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, при этом дозатор выполнен радиально-поршневым, и снабжен поршнями, размещенными в разнесенных по оси радиальных каналах пробки с возможностью перемещения в последних. Технический результат - упрощение конструкции. 4 ил.
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводных устройствах технологического оборудования.
Известен шаговый привод подач (а.с. СССР №572588, БИ №34, 1977 г.), который включает гидродвигатель, шаговый электродвигатель, кинематически связанный с ним дросселирующий распределитель, вращающийся во втулке, которая жестко связана с выходным валом гидродвигателя, и гидрораспределитель.
Отвод и подвод жидкости к дросселирующему гидрораспределителю производится через рабочие щели со стороны напорной гидролинии, а отвод - через другие щели со стороны сливной гидролинии. Гидродвигатель связан с дросселирующим гидрораспределителем каналами и гидролиниями через гидрораспределитель.
Основным недостатком привода является зависимость выходной величины от изменения нагрузки на валу гидродвигателя, так жидкость дросселируется через рабочие окна дросселирующего гидрораспределителя.
Известно гидравлическое частотно-импульсное приводное устройство (а.с. СССР №322529, БИ №36, 1971 г.), включающее дозаторы, установленные в напорной и сливной магистралях исполнительного механизма и управляемые интерполятором. Устройство включает подключенные к входам тиристорные блоки управления, делителем входных импульсов между этими блоками.
Недостатком устройства является сложность конструкции для обеспечения работы при значительных нагрузках.
Близким по технической сущности является гидравлический реверсивный двигатель с одновременным объемным дозированием на подводе и сливе (В.Л.Сосонкин. Дискретная гидроавтоматика. М.: Машиностроение, 1972, 164 с., с.41, рис.26), включающий электронный блок, управляющий электромагнитами золотника реверса и основной восьмикромочный золотник, переключающий в импульсном режиме объемные дозаторы. В одном из положений восьмикромочного золотника жидкость от насоса поступает в полость дозатора нагнетения, а из другой его полости - в напорную полость исполнительного механизма. Сливная полость исполнительного механизма подключается к дозатору слива, а тот, в свою очередь, соединяется с баком. Исполнительный механизм делает шаг, соответствующий рабочему объему дозатора. Затем восьмикромочный золотник переключается в другое положение, при котором роли полостей дозатора меняются, и исполнительный механизм делает следующий шаг. Недостатком такого устройства является сложность в технологии изготовления гидравлической системы управления, в частности восьмикромочного золотника.
Задача изобретения - снижение затрат на реализацию устройства за счет упрощения его конструкции.
Поставленная задача достигается тем, что шаговый привод с объемным дозированием содержит исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанным с валом двигателя, и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, а дозатор выполнен радиально-поршневым и снабжен поршнями, размещенными по оси радиальных каналов пробки с возможностью перемещения последних.
На фиг.1, фиг.2, фиг 3 и фиг.4 представлен шаговый привод с объемным дозированием.
Привод включает исполнительный механизм 1, связанный с золотником реверса 2. Корпус 3 радиально-поршневого дозатора гидравлически связан с золотником реверса 2, а также с источником питания Р0 и сливом Pс. Пробка 4, в которой выполнены сквозные радиальные каналы 5, 6, 7, разнесенные вдоль оси вращения, жестко связана с валом двигателя 8 (фиг.2) и вращается в корпусе 3. В радиальных каналах 5, 6, 7 пробки 4 перемещаются поршни 9, 10, 11 (фиг 2, фиг.3, фиг.4). В корпусе 3 выполнены сквозные продольные каналы 12, 13, 14, а также канал 15, связывающий гидравлически каналы 14 и 13 (фиг.1 и фиг.2). Корпус 3 с пробкой 4 закрыты с обеих сторон крышками 16 (фиг.2).
Шаговый привод с объемным дозированием работает следующим образом.
Гидравлическая система предварительно заполняется рабочей жидкостью. Движение от двигателя 8 передается пробке 4, которая вращается в неподвижном корпусе 3. При этом жидкость от источника питания Р0 поступает, через подводящее отверстие в корпусе 3, в канал 12, в радиальный канал 5 пробки 4. Поршень 9 перемещается в радиальном канале 5 и вытесняет жидкость через выходное отверстие P1 в корпусе 3 и золотник реверса 2 в одну полость исполнительного механизма 1. Жидкость из другой полости исполнительного механизма 1 через золотник реверса 2 поступает в входное отверстие Р1, канал 13 корпуса 3, радиальный канал 6 пробки 4. Поршень 10 (фиг.3), перемещающийся в радиальном канале 6, вытесняет жидкость через канал 15 в канал 14, выполненные в корпусе 3. Последний в данный момент гидравлически соединен с радиальным каналом 7 пробки 4, в котором перемещается поршень 11 (фиг.4), вытесняющий жидкость через сливное отверстие в корпусе 3 на слив Рc.
Таким образом, при вращении пробки 4 происходит смещение выходного звена исполнительного механизма, в данном случае штока гидроцилиндра. Выше описан один шаг смещения выходного звена исполнительного механизма. Исполнительным механизмом может быть как гидроцилиндр, так и гидромотор.
Дальнейшее вращение пробки приводит к повторению шага.
Реверс движения исполнительного механизм осуществляется переключением золотника реверса 2.
Величина перемещения исполнительного механизма 1 определяется числом шагов, а скорость движения - угловой скоростью вращения пробки 4 относительно корпуса 3.
Величину шага tp определяют из формулы
где Sп - площадь поршней;
lп - ход поршней;
Sp - рабочая площадь гидроцилиндра;
Wп - объема жидкости за один поворот пробки.
Скорость перемещения V штока определяется по формуле
где ω - угловая скорость вращения пробки.
Использование радиально-поршневого дозатора позволяет уменьшить затраты на его реализацию, так как отпадает необходимость использования сложных золотниковых систем и системы управления ими.
Шаговый привод с объемным дозированием, содержащий исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанную с валом двигателя и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, отличающийся тем, что дозатор выполнен радиально-поршневым, и снабжен поршнями, размещенными в разнесенных по оси радиальных каналах пробки с возможностью перемещения в последних.
