Двухканальный электрогидравлический усилитель мощности
Владельцы патента RU 2553588:
Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод "ВОСХОД" - ОАО "ПМЗ ВОСХОД" (RU)
Усилитель используется в электрогидравлических следящих приводах с резервированием, применяемых в системах дистанционного управления, например, в системе управления рулевыми поверхностями высокоманевренных летательных аппаратов. Усилитель содержит электромеханический преобразователь с двумя катушками, корпус с соплами и дросселями усилителя сопло-заслонка первого каскада, дросселирующим золотником второго каскада и индукционными датчиками положения золотника, при этом каждая из катушек электромеханического преобразователя имеет две обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно, два датчика положения золотника расположены соосно золотнику с разных его сторон в расточках корпусов с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника, причем в корпусе выполнены радиальные пазы соответственно радиальным резьбовым отверстиям в датчике, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты, фиксирующие датчик после регулировки. Усилитель обеспечивает сохранение технических характеристик после отказа одного электрического канала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электрогидравлическим автоматическим системам управления, в частности к электрогидравлическим рулевым приводам с резервированием, применяемым в системах дистанционного управления рулевыми поверхностями летательных аппаратов.
Известны конструкции электрогидравлических усилителей мощности с электрической обратной связью по положению золотника, где золотник второго каскада кинематически связан с подвижным элементом электрического (индуктивного) датчика, при этом датчик находится в камере, заполненной рабочей жидкостью, например, электрогидравлические усилители по авторским свидетельствам №947482 F15B 13/044, №1048892 F15B 3/00, №1546726 F15B 3/00, по патентам №2030058 F15B 3/00, №2361119 F15B 3/00.
Недостатками конструкции усилителей являются отсутствие регулировки положения датчика относительно нейтрального положения золотника, необходимость герметизации выводов электроцепей, низкая надежность.
Более близки по схеме и конструкции электрогидравлические усилители по AC №953868 F15B 3/00, где датчик обратной связи находится вне корпуса усилителя на резьбовой разделительной втулке.
Недостатком данных электрогидравлических усилителей является несоответствие современным требованиям по надежности, динамике и габаритно-массовым показателям, предъявляемым к приводам систем управления высокоманевренных летательных аппаратов, и, в частности, к комплектуемым привод усилителям мощности.
Технической задачей изобретения является обеспечение высокой надежности и отказобезопасности при рациональном уровне резервирования, высокой степени контролепригодности, высоких чувствительности, быстродействии и динамики, обеспечивающих в итоге необходимые устойчивость и управляемость самолета.
Поставленная задача решается тем, что заявленный электрогидравлический усилитель содержит электромеханический преобразователь с двумя катушками, каждая из которых имеет дно обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно так, что нижняя обмотка первой катушки соединена с верхней обмоткой второй катушки, а верхняя обмотка первой катушки соединена с нижней обмоткой второй катушки, корпус с соплами и дросселями усилителя сопло-заслонка первого каскада, дросселирующим золотником второго каскада и двумя индукционными датчиками положения золотника, расположенными соосно с разных его сторон с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника с последующей их фиксацией, при этом в корпусах выполнены радиальные пазы соответственно радиальным резьбовым отверстиям в датчике, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты, фиксирующие датчик после регулировки, золотник второго каскада снабжен двумя штоками и якорями, в виде втулок из ферромагнитного материала, расположенных в глухих отверстиях неподвижных разделительных втулок с возможностью осевого перемещения.
Предлагаемая конструкция усилителя позволяет обеспечить управление приводом от двух каналов управления совместно или поочередно, обеспечивая высокий уровень резервирования, электрическая обратная связь по положению золотника позволяет получить высокую динамику, чувствительность и обеспечить контролепригодность усилителя.
На Рис.1, 2 представлена конструктивная схема электрогидравлического усилителя.
Электрогидравлический усилитель содержит электромеханический преобразователь 1 с двумя катушками 11 и якорем 12 с заслонкой 13, корпус усилителя 2 с напорной 21, сливной 22 и полостными 23, 24 гидролиниями и с соплами 3, и дросселями 4 усилителя сопло-заслонка первого каскада, сообщенными с напорной гидролинией 21 через фильтр 5, четырехкромочным дросселирующим золотником 6 второго каскада и индукционными датчиками 7 положения золотника, при этом для обеспечения симметричности силовой характеристики преобразователя при работе на разных каналах каждая из катушек 11 электромеханического преобразователя имеет две обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно так, что нижняя обмотка первой катушки соединена с верхней обмоткой второй катушки, а верхняя обмотка первой катушки соединена с нижней обмоткой второй катушки, два датчика 7 (Рис.2) положения золотника 6 расположены соосно золотнику с разных его сторон в расточках корпусов 8 из немагнитного материала с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника 6, при этом в корпусе 8 выполнены радиальные пазы 16 соответственно радиальным резьбовым отверстиям 17 и датчику 7, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты 9, фиксирующие датчик после регулировки, золотник второго каскада снабжен двумя штоками 14 с якорями 15 в виде втулок из ферро-магнитного материала, располагающихся с зазором в глухих отверстиях тонкостенных втулок 10, допускающих свободное осевое перемещение золотника.
Электрогидравлический усилитель работает следующим образом.
При включении давления рабочая жидкость подводится к напорным рабочим кромкам крайних буртов золотника 6, одновременно через фильтр 5 и дроссели 4 рабочая жидкость поступает в подторцевые камеры 18 и 19 золотника и на сопла 3. Полость заслонки 20 и сливные кромки центрального бурта соединены со сливной магистралью 22 привода.
При отсутствии электрических сигналов управления в обмотках электромеханического преобразователя 1 заслонка 13 находится ориентировочно в среднем положении, давления рабочей жидкости в подторцевых камерах 18 и 19 обычно не равны, золотник неподвижен и находится в одном из крайних положений.
При подаче электрического сигнала управления определенной величины и полярности на электромагнитный преобразователь 1 якорь 12 с заслонкой 13 смещается, например, в левую сторону от нейтрального положения, гидравлическое сопротивление левого сопла и давление в подторцевой камере 18 увеличиваются, а гидравлическое сопротивление правого сопла и давление в подторцевой камере 19 уменьшаются, образовавшийся перепад давлений в подторцевых камерах 18, 19 перемещает золотник 6 слева направо, соединяя через дросселирующие окна золотника гидролинию напора 21 с полостью 24, а полость 23 и гидролинией слива 22, при этом происходит одновременное перемещение якорей 14 датчиков обратной связи 7, жестко связанных штоками 15 с золотником 6, что приводит к появлению на обмотках датчика 7 сигнала отрицательной обратной связи, пропорционального смещению золотника 6. При замыкании цепи обратной связи по ходу золотника 6 его перемещение будет продолжаться до тех пор, пока сигнал обратной связи, снимаемый с датчика 7, и сигнал управления не сравняются по величине, ток в обмотках управления электромеханического преобразователя 1 станет равным нулю, и заслонка переместится в нейтральное положение.
При подаче электрического сигнала управления обратной полярности работа электрогидравлического усилителя происходит аналогичным образом. Величина и направление расхода рабочей жидкости, проходящей через дросселирующие окна на кромках буртов золотника 6, определяются значением и полярностью электрического сигнала управления.
Установка нулевого положения заслонки 13 осуществляется перемещением узла электромеханического преобразователя вдоль оси сопел 3 с последующей жесткой фиксацией к корпусу винтами, что исключает возникновение смещения якоря после регулировки.
При работе в составе привода оба канала могут включаться поочередно или одновременно. При переключении каналов выходные характеристики электрогидравлического усилителя и привода остаются неизменными. При отключении (отказе) одного из каналов при их одновременной работе статические характеристики усилителя остаются неизменными, динамические характеристики изменяются несущественно, что практически не сказывается на работе привода.
Таким образом, резервирование каналов электрогидравлического повышает надежность его работы и работы привода, одновременно обеспечивая высокую динамику.
Для сокращения габаритов электрогидравлического усилителя распределительная гильза установлена в корпусе без внутренних уплотнительных узлов по наружному диаметру с диаметральным натягом или зазором между корпусом и гильзой 2…5 мкм, что привело к существенному уменьшению линейного размера всего электрогидравлического усилителя.
Кроме того, в конструкции корпуса 2 электрогидравлического усилителя предусмотрены гидроканалы 25, 26, соединяющие подторцевые полости 18, 19 золотника 6 с отверстиями на стыковочной плоскости, закрытыми технологическими заглушками 27, которые при регулировке электрогидравлического усилителя заменяются проходными втулками для соединения каналов с контрольной аппаратурой.
1. Электрогидравлический усилитель для резервированных следящих приводов, содержащий электромеханический преобразователь с двумя катушками и якорем, корпус с соплами и дросселями усилителя сопло-заслонка первого каскада, дросселирующим золотником второго каскада и индукционными датчиками положения золотника, причем каждая из катушек электромеханического преобразователя имеет две обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно так, что нижняя обмотка первой катушки соединена с верхней обмоткой второй катушки, а верхняя обмотка первой катушки соединена с нижней обмоткой второй катушки, два датчика положения золотника расположены соосно золотнику с разных его сторон в расточках корпусов из немагнитного материала с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника, при этом в корпусах выполнены радиальные пазы соответственно радиальным резьбовым отверстиям в датчике, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты, фиксирующие датчик после регулировки, золотник второго каскада снабжен двумя штоками и якорями, в виде втулок из ферро-магнитного материала, расположенных в глухих отверстиях неподвижных разделительных втулок с возможностью осевого перемещения.
2. Электрогидравлический усилитель по п.1, в котором гильза выполнена без внутренних уплотнительных узлов по наружному диаметру с диаметральным натягом или зазором между корпусом и гильзой 2…5 мкм.
3. Электрогидравлический усилитель по п.1, в корпусе которого выполнены гидроканалы, соединяющие подторцевые полости золотника второго каскада с отверстиями на стыковочной плоскости, закрытыми технологическими заглушками, которые при регулировке электрогидравлического усилителя заменяются проходными втулками для соединения каналов с контрольной аппаратурой.
