Управляемое упругое устройство попова-харина

Изобретение относится к машиностроению. Управляемое упругое устройство содержит упругий элемент в виде гидроцилиндра и систему управления упругостью с нагнетающим устройством. Система управления упругостью состоит из контроллера, связанного с датчиками усилия и перемещения штока гидроцилиндра, и гидрораспределителем с электромагнитным управлением, насоса высокого давления и последовательно соединенного с ним гидроаккумулятора. Гидроаккумулятор связан со входом гидрораспределителя, выход которого связан с над- и подпоршневым пространством гидроцилиндра. Достигается улучшение характеристик регулирования: точности, быстродействия и запаса устойчивости, а также получение разнообразных характеристик упругости. 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к упругим устройствам.

Уровень техники.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является управляемое упругое устройство, содержащее упругий элемент и систему управления упругостью с нагнетающим устройством (см. патент RU №2646215).

В известной системе упругими элементами являются пружины, что ограничивает возможность управления упругостью.

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении возможностей управления упругостью.

Технический результат заключается в улучшении характеристик регулирования: точности, быстродействия, запаса устойчивости и получения разнообразных функций упругости.

Технический результат обеспечивается следующей совокупностью признаков. Управляемое упругое устройство, содержащее упругий элемент и систему управления упругостью с нагнетающим устройством, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде гидроцилиндра, а система управления упругостью состоит из контроллера, связанного с датчиками усилия и перемещения штока гидроцилиндра, и гидрораспределителем с электромагнитным управлением, насоса высокого давления и последовательно соединенного с ним гидроаккумулятора, связанного со входом гидрораспределителя, выход которого связан с над- и подпоршневым пространством гидроцилиндра.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, и технический результат взаимосвязаны следующим образом.

Улучшение характеристик регулирования: точности, быстродействия, запаса устойчивости и получения разнообразных функций упругости - приводит к расширению возможностей управления упругостью.

Краткое описание чертежей.

На фиг. 1 изображена схема управляемого упругого устройства, на фиг. 2-7 - упругие характеристики устройства.

Осуществление изобретения.

Изобретение может быть осуществлено следующим образом.

У управляемого упругого устройства, содержащего упругий упругий элемент и систему управления упругостью с нагнетающим устройством, упругий элемент выполнен в виде гидроцилиндра, а система управления упругостью состоит из контроллера, связанного с датчиками усилия и перемещения штока гидроцилиндра, и гидрораспределителем с электромагнитным управлением, насоса высокого давления и последовательно соединенного с ним гидроаккумулятора, связанного со входом гидрораспределителя, выход которого связан с над- и подпоршневым пространством гидроцилиндра.

Таким образом, назначение изобретения - применение его в качестве управляемого упругого устройства - реализуется.

Сведения, подтверждающие возможность получения при осуществлении изобретения технического результата (причинно-следственная связь существенных признаков с указанным техническим результатом), состоят в следующем.

Выполнение упругого элемента в виде гидроцилиндра и оснащение системы управления упругостью контроллером, связанным с датчиками усилия и перемещения штока гидроцилиндра, приводит к улучшению характеристик регулирования: точности, быстродействия, запаса устойчивости и получения разнообразных функций упругости.

Следовательно, совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого изобретением технического результата.

Описание управляемого упругого устройства.

Управляемое упругое устройство (фиг. 1) содержит упругий элемент в виде гидроцилиндра двойного действия 1, на штоке 2 которого установлен датчик усилия 3, на который воздействует внешнее усилие Р, датчик перемещения 4, который реагирует на перемещение X штока 2, датчики 3 и 4 связаны со входом контроллера 5, выход которого связан с гидрораспределителем 6, в напорную магистраль 7 которого последовательно включены насос 8 и гидроаккумулятор 9. Сливная магистраль 10 связана с емкостью 11 для рабочей жидкости. Выход гидрораспределителя 6 связан с надпоршневой 12 и подпоршневой 13 полостями гидроцилиндра 1 напорно-сливными магистралями 14 и 15.

На фиг 2-7 представлена часть функций упругости Р=Р(Х), запрограммированных в контроллере 5. Эти функции могут быть в табулированном виде и/или в виде аналитических выражений.

На фиг. 2 представлена линейная функция упругости. На фиг. 3 представлена функция с квазинулевой упругостью на участке а-b. На фиг. 4 представлена характеристика, реализующая функцию сухого трения

На фиг. 5 представлена ломаная упругая функция в точке Х₀. На фиг. 6 - упругая функция с отрицательной жесткостью между точками а и b. На фиг. 7 представлена упругая функция с разрывом первого рода в точке Х₀. Здесь при X<Х₀ - положительная жесткость, при X>Х₀ - отрицательная жесткость.

Управляемое упругое устройство работает следующим образом.

При действии внешнего усилия Р на шток 2 гидроцилиндра 1 датчик 3 преобразует усилие в сигнал U_вх1, передаваемый на вход контроллера 5. Под действием силы Р шток 2 перемещается. Перемещение X преобразуется датчиком 4 в сигнал U_вх2, который поступает на другой вход контроллера 5.

В зависимости от технических и функциональных особенностей устройства контроллер 5 реализует одну из многих заложенных в него функций упругости, часть из которых представлена на фиг. 2-7. При этом каждому усилию Р на штоке 2 соответствует перемещение X, например усилию P₁ соответствует перемещение X₁, усилию Р₂ соответствует перемещение Х₂ (фиг. 2).

Если пара сигналов от Р и X, поступивших с датчиков 3 и 4, не соответствует выбранной функции контроллера 5, он формирует управляющей сигнал U_вых на гидрораспределитель 6, который управляет потоками рабочей жидкости в магистралях 14 и 15 таким образом, чтобы устранить рассогласование между заданной и фактической функциями упругости. Например, если при некотором усилии Р перемещение X оказалось больше заданного программой, контроллер 5 формирует управляющий сигнал на подачу рабочей жидкости по магистрали 15 в подпоршневую полость 13 гидроцилиндра 1. При этом жидкость из надпоршевой полости 12 поступает в магистраль 14, через гидрораспределитель 6 по сливной магистрали 10 в емкость 11. Шток 2 поднимается вверх. Процесс регулирования происходит до тех пор, пока не достигается согласованность между заданной и фактической функциями упругости.

Знак функции (1) определяется контроллером 5 по производной сигнала перемещения X от датчика 4.

Таким образом, у предлагаемого управляемого упругого устройства, в отличие от прототипа, расширены возможности управления упругостью.

Эффективность предлагаемого управляемого упругого устройства обусловливается ее простотой и технологичностью.

Управляемое упругое устройство, содержащее упругий элемент и систему управления упругостью с нагнетающим устройством, отличающееся тем, что упругий элемент выполнен в виде гидроцилиндра, а система управления упругостью состоит из контроллера, связанного с датчиками усилия и перемещения штока гидроцилиндра, и гидрораспределителем с электромагнитным управлением, насоса высокого давления и последовательно соединенного с ним гидроаккумулятора, связанного со входом гидрораспределителя, выход которого связан с над- и подпоршневым пространством гидроцилиндра.