Гидростатический сервомеханизм рулевого управления

 

О П И С А Н И Е (!!) 484IO 9!

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 15.11.73 (21) 1970539/27-11 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 15,09.75. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 11.12.75 (51) М. Кл. В 620 5/06

Гасударственные комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 629.113.014.52 (088.8) пв делам изобретений и открытии (72) Авторы изобретения иностранец Полачек Богумил (ЧССР) и С. Ф. Маршак (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт строительного и дорожного машиностроения (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ СЕРВОМЕХАНИЗМ

РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к транспортному машиностроениюю.

Известен гидростатический сервомеханизм рулевого управления, преимущественно для строительно-дорожных машин, состоящий из исполнительного контура, содержащего, по крайней мере, один рабочий насос, один сервомеханизм и один золотниковый распределитель, соединенные магистралями, и управляющего контура с дозировочным насосом, приводимым командным органом и подключенным к торцовым крышкам распределителя магистралями, в которых установлен, по крайней мере, один симулятор обратной связи, соединенный так же с магистралями исполнительного контура.

Однако такие сервомеханизмы сложны конструктивно, недостаточно надежны и склонны к неустойчивости системы при автоколебаниях.

Для упрощения конструкции и повышения устойчивости системы против автоколебаний з предлагаемом сервомеханизме симулятор обратной связи состоит из расходомера, установленного в одной из магистралей исполнительного контура, и механически с ним соединенного регулируемого дросселя, установленного между магистралями управляющего контура. При этом расходомер и регулируемый дроссель могут быть размещены в общем корпусе, подключенном своими торцами к магистралям исполнительного контура и разделенном перемычками на три полости, крайние из которых связаны с магистралями исполни5 тельного и управляющего контуров, а средняя — с одной из магистралей управляющего контура, при этом внутри корпуса установлен цилиндрический стержень, выполненный с коническим пояском на одном конце, поджатым

1!) пружиной к корпусу и разобщающим в нейтральном положении командного органа магистраль исполнительного контура от крайней полости корпуса, подключенной к этой же магистрали, а на противоположном конце стерж15 ня выполнена коническая проточка, дросселирующая в рабочих положениях командного органа поток жидкости, проходящей соответственно через магистрали управляющего контура и среднюю полость корпуса.

2г) На фиг. 1 изображен вариант блок-схемы описываемого сервомеханизма с двумя питающими насосами и двумя симуляторами обратной связи; на фиг. 2 — пример конструктивного решения симулятора обратной

25 связи.

Сервомеханизм состоит из исполнительного контура 1, изображенного толстыми линиями, и из управляющего контура 2, изображенного тонкими линиями. Исполнительный контур 1 зо состоит из двух питающих насосов 3 и 4 с

484109

3 приводом от двигателя, распределителя 5, исполнительного элемента 6, бака 7 и двух расходомеров 8 и 9. Питающие насосы 3 и 4 соединены гидромагистралями 10 и 11 с баком

7, магистрали 12 и 13 с распределителем 5, который соединен также магистралями 14 и

15 с исполнительным элементом б и сливной магистралью 16 с баком 7. Исполнительный элемент 6 соединен далее с рабочим механизмом или оборудованием, например, с механизмом поворота управляемых колес (на чертеже не изображен). Между магистралями 12 и 13 и общей магистралью 17 с помощью ответвлений 18 и 19 включены расходомеры 8 и 9. В качестве таких расходомеров могут 5 быть использованы обратные клапаны или золотники, которые за счет перепада давления, пропорционального расходу жидкости, деформируют пружину или диафрагму.

Управляющий контур 2 состоит из приводимого командным органом 20, например рулевым колесом, дозирующего насоса 21, соединенного с бустерами 22 и 23, распределителя 5 управляющими магистралями 24 и 25, и включенных между ними регулируемых дросселей 26 и 27. Регулируемыми дросселями

26 и 27 могут быть любые дроссели с изменяемым проходным сечением. Магистрали 24 и 25 соединены с магистралями 14 и 15 через обратные клапаны 28 и 29. Расходомеры 8 и

9 механически соединены с регулируемыми дросселями 26 и 27, что в сборе образуют симуляторы обратной связи 30 и 31. Питание управляющего контура 2 жидкостью на чертеже не изображено, так как оно может быть осу- з5 ществлено любым из известных способов, так, например, из сливной магистрали или из магистралей 12 и 13, или от специального подпиточного насоса, приводимого двигателем и т. д. 40

Симулятор обратной связи 30 (фиг. 2) состоит из расходомера 8 и регулируемого дросселя 26, помещенных в гильзе 32, установленной в корпусе распределителя 5. Расходомер

8 выполнен как обратный клапан 33, прижи- 45 маемый к седлу гильзы 32 пружиной 34, которая другой своей стороной упирается в стопорное кольцо 35. Для увеличения рабочего хода обратного клапана 33 он может быть выполнен, например с дополнительным кону- 50 сом 36, обеспечивающим постепенность открытия проходного сечения. Регулируемый дроссель 26 состоит из стержня 37, соединенного правым концом с обратным клапаном 33, а левым концом, проходящим сквозь пере- 55 мычки 38 — 40, разделяющие правую полость

41, среднюю полость 42 и левую полость 43.

Стержень 37 в своей части, проходящей через среднюю полость 42, имеет проточку 44, выполненную в виде конуса или плоского 60 скоса, которая вместе с перемычкой 39 создает регулируемый дроссель с приблизительно одинаковым гидравлическим сопротивлением проходу жидкости как в одном, так и в протйвоположном направлении. Правая полость 65

41 соединена с управляющей магистралью

25, а средняя полость 42 — с управляющей магистралью 24 (возможно и наоборот). Левая полость 43 по потребности соединяется или отверстием 45 в стержне 37 с общей нагнетательной магистралью 17 или отверстием

46 в левом торце 47 гильзы 32 со сливной магистралью 13, чтобы скомпенсировать изменение объема в полости 43 при движении стержня 37. Толщина перемычки 39 сделана малой (около 1 мм), чтобы гидравлическое сопротивление регулируемого дросселя 26 было независимым от вязкости жидкости и приблизительно одинаковым при течении жидкости как в одном, так и в противоположном направлении, Сервомеханизм работает следующим образом.

Если дозировочный насос 21 (фиг. 1), приводимый командным органом 20, например рулевым колесом, находится в покое, распределитель 5 занимает среднее положение, при котором нагнетательные магистрали 12 и 13 питающих насосов 3 и 4 соединены со сливной магистралью 16, а магистрали 14 и 15 исполнительного элемента 6 заперты. В среднем положении распределителя 5 питающие насосы 3 и 4 разгружены, а положение исполнительного элемента б и соединенного с ним (не изображенного на чертеже) рабочего механизма — зафиксировано.

При повороте направо командного органа

20 и соединенного с ним дозировочного насоса 21 жидкость всасывается из управлляющей магистрали 24, нагнетается в управляющую магистраль 25 и бустер 22 распределителя 5 и пропорционально перемещенному объему жидкости переставляет распределитель 5 вправо. При этом магистраль 14 соединяется с общей магистралью 17, а магистраль 15 соединяется с ответвлением 16 сливной магистрали 13; одновременно дросселируется (в крайнем случае перекрывается) соединение магистралей 12 и 13 со сливной магистралью 16. Вследствие этого часть потока или весь поток жидкости, подаваемый питающими насосами 3 и 4, поступает из магистралей 12 и 13 через ответвления 18 и 19 и через расходомеры 8 и 9 в общую магистраль

17 распределителя 5 и далее из него в магистраль 14 и левую полость исполнительного элемента 6.

Расходомеры 8 и 9 управляют через механическую связь регулируемыми дросселями

26 и 27 и устанавливают их в положение соответствующее расходам. Таким образом открывается соединение между магистралями

24 и 25 и жидкость, подаваемая дозировочным насосом, перетекает из нагнетательной магистрали 25 во всасывающую гидромагистраль 24. При остановке командного органа

20 с дозировочным насосом 21 в обеих магистралях 24 и 5 давление уравнивается и распределитель 5 под действием центрирующих пружин бустеров 22 и 23 возвращается об484109 ратно в среднее положение, прекращая тем самым движение исполнительного элемента 6.

При повороте командного органа 20 с дозировочным насосом 21 налево распределитель

5 переставляется налево и исполнительный элемент 6 движется тоже налево. При этом работа всего сервомсханизма происходит аналогично тому, как это было описано для поворота направо.

Пропорциональность между движением командного органа 20, например рулевого колеса, и движением исполнительного элемента 6 достигается за счет того, что объем жидкости, перекачиваемый при работе дозировочного насоса 21 из одной в другую магистраль

24 и 25, управляется симуляторами обратной связи 30 и 31, пропорционально потоку жидкости, поступающему в исполнительный элемент б. Если питающие насосы 3 и 4 не работают, оба регулируемых дросселя 26 и 27 будут закрыты и жидкость из дозировочного насоса 21, приводимого в действие водителем через командный орган 20, например рулевое колесо, будет поступать в зависимости от направления поворота через обратный клапан

28 из магистрали 25 в магистраль 14 или через обратный клапан 29 из магистрали 24 в магистраль 15. При этом обратный поток жидкости из исполнительного элемента 6 через распределитель 5 и расходомеры 8 и 9 невозможен. Таким образом обеспечивается аварийная работоспособность сервомеханизма за счет мускульной энергии водителя.

Симулятор обратной связи работает следующим образом (фиг. 2).

При перемещении распределителя 5 из среднего в одно из крайних положений весь поток жидкости или часть его протекает из магистрали 12 через ее ответвление 18 в общую магистраль 17 и далее через распределитель 5 в исполнительный элемент б. При этом обратный клапан 33, пропорционально протекающему количеству жидкости, смещается от седла в гильзе 32 и стержнем 37 посредством проточки 44 открывает соединение правой полости 41 со средней полостью 42 и тем самым сообщает магистраль 25 с магистралью 24. жидкость, вытесняемая дозировочным насосом 21, проходит около проточки 44 стержня

37 из одной в другую магистраль 24 и 25.

Соответствующим подбором обратного клапана 33 с конусом 36, характеристики пружины 34 и профиля проточки 44 стержня 37 достигается пропорциональность в широком диапазоне расхода жидкости между магистралями 24 и 25 управляющего контура 2 и расходом жидкости, поступающей или отводящейся от силового элемента б. Измененинием конуса 36 обратного кла пана 33, характеристики пружины 34 и профиля проточки

44 стержня 37 можно выбрать желаемое отношение расходов дозировочного насоса 21 и исполнительного элемента б, а затем передаточное число сервомеханизма, 5

З0

6

На обратный клапан 33 при работе воздействуют достаточно большие усилия, которые при малом диаметре стержня 37 и малой толщине перемычек 40, 39, 38 исключают возможность заедания. При открытом обратном клапане 33 на него воздействует не только усилие пружины 34, но и усилие, вызванное потоком жидкости, которые стремятся прижать клапан 33 к седлу гильзы 32. Малая толщина средней перемычки 39 обеспечивает независимость гидравлического сопротивления регулируемого дросселя 26 от изменения направления потока жидкости и от изменения ее вязкости.

Симулятор обратной связи 30 в связи со своей простотой и, главным образом, за счет прямого механического соединения расходомера 8 с регулируемым д росселем 26 обеспечивает высокую надежность в эксплуатации.

Это его свойство и позволяет использовать изобретение также для сервомеханизмов управления траекторией движения автомобилей и других специальных самоходных колесных машин — так называемых гидрорулей.

Предмет изобретения

1. Гидростатический сервомеханизм рулевого управления, преимущественно для строительно-дорожных машин, состоящий из исполнительного контура, содержащего, по крайней мере, один рабочий насос, один сервомеханизм и один золотниковый распределитель, соединенные магистралями, и управляющего контура с дозировочным насосом, приводимым командным органом и подключенным к торцовым крышкам распределителя магистралями, в которых установлен, по крайней мере, один симулятор обратной связи, соединенный так же с магистралями исполнительного контура, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения устойчивости системы против автоколебаний, симулятор обратной связи состоит из расходомера, установленного в одной из магистралей исполнительного контура. и механически с ним соединенного регулируемого дросселя, установленного между магистралями управляющего контура.

2. Сервомеханизм по п. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что расходомер и регулируемый дроссель размещены в общем корпусе, подключенном своими торцами к магистралям исполнительного контура и разделенном перемычками на три полости, крайние из которых связаны с магистралями исполнительного и управляющего контуров, а средняя — с одной из магистралей управляющего контура, при этом внутри корпуса установлен цилинд рический стержень, выполненный с коническим пояском на одном конце, поджатым пружиной к корпусу и разобщающим в нейтральном положении командного органа магистраль исполнительного контура от крайней полости корпуса, подключенной к

484109 этой же магистрали, а на противоположном конце стержня выполнена коническая проточка, дросселирующая в рабочих положениях командного органа поток жидкости, проходящей соответственно через магистрали управляющего контура и среднюю полость корпуса.

484109

40 24 д9 о8 52 12 1

2б

Ф2 ФФ 41 25

Составитель В. Ухнин

Техред T. Миронова

Редактор С. Байкова

Корректор Е. Хмелева

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 3166!3 Изд. № 1806 Тираж 740 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5