Самоподнастраивающийся линейный шаговый электрогидравлический привод

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик (и)735832 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.1175 (21) 2192752/25-06 (51) и. Кл. с присоединением заявки ¹

F 15 В 9/03

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 2505.80. Бюллетень ¹ 19

Дата опубликования описания 2505.80 (53) УД (62-82 (088. 8) (72) Авторы изобретения

М. N. Êóç H åöîâ, В. B. Äîäoíîâ, В. К. Москвин и Г. Н, Васильев (71) Заявитель

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени высшее техническое училище им.М.Э.Ваумана (54) СЛМОПОДНАСТРАИВЖЩИЯСЯ ЛИНЕЯНЫЙ ШЛГОВЫЯ

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЯ ПРИВОД

1 Изобретение относится к электрогидравлическим приводам и предназна.чено для работы в многоканальных при- ! водах перемещений станков с программным управлением и других машинах, где предъявляются высокие требования к быстродействию и точности привода перемещения.

Известен самоподнастраивающийся линейный шаговый электрогидравлический привод, содержащий корректирующее устройство, соединенное с поршнем гидроцилиндра и управляющим дросселирующим гидрораспределителем, приводимым управляющим шаговым элект-15 родвигателем, и силовой дросселирующий гидрораспределитель, сообщенный гидролиниями с рабочими полостями силового гидроцилиндра (1).

Недостатками известного привода 2О являются относительная конструктивная и схемная сложность исполнения, необходимость .применения второго шагового двигателя, дискретность введения корректирующих перемещений, 25 вызванная дискретным характером работы корректирующего шагового двигателя, сложность наладки и эксплуатации.Известные саЙоподнастраивающиеся приводы и механизмы компенсации ЗО упругих деформаций обладают сравнительной сложностью как в настройке, так и в эксплуатации, зачастую имеют сложные электронные схемы управления, являющиеся потенциальной причиной ненадежности системы с самоподнастройкой

Цель изобретения — повышение надежности привода.

Это достигается тем, что кбррек- тирующее устройство выполнено в виде гидроцилиидра, рабочие полости которого сообщены с рабочими полостями силового гидроцилиндра, а поршень кинематически связан с управляющим дросселирующим гидрораспределителем.

На фиг.1 изображен привод, гидро- . кинематическая схема, с корректирующим устройством; на фиг.2 представлены зависимости упругого смещения системы Ус (а) и смещения управляющей втулки Уб (б) от перепада давления л Ров силовом гидравлическом цилиндре.

Самоподнастраивающийся линейный шаговый электрогидравлический привод содержит управляющий шаговый электродвигатель 1, соединенный через редуктор 2 с винтом-золотником

3 управляющего дросселирующего гидрораспределителя, втулка 4 которого

735832

4 кинематически через тягу 5 связана с поршнем гидроцилиндра 6 корректирующего устройства, силовой дроссе лирующий гидрораспределитель 7, сообщенный гидролиниями 8 и 9 с рабочими полостями силового гидроцилиндра 10. Шаговый электродвигатель 1 управляется программным устройством 11. Втулка; имеющая отверстие 12, образующее с винтом-золотником 3 переменный дроссель, соединена с рабочим органом 13 и поршнем силового гидроцилиндра 10 при помощи двух кронштейнов 14.и двух компенсационных пружин 15, усилие которых регулируется гайками 16, установленными в стаканах 17. Рабочие полости гидроцилиндра 6 корректирующего устройства сообщены гидролиниями 18, 19, 20 и 21. с рабочими полостями силового гидроцилиндра 10, а его корпус жестко соединен опорой 22 с кронштейном 20

14. Подвод рабочей жидкости к управляющей полости гидрораспределителя 7 .осуществляется посредством гидролинии 23, которая сообщена с напорной гидролинией 24 через дроссель 25 и гидролинию 26. Гидролиния 23 соединена с гидролинией 27, которая сообщена с гидролинией 28 гидрораспределителя холостых ходов 29 и гидролинией 30 подвода жидкости к отверстию 12 управляющего дросселирующего гйдрораспределителя. Подвод жид.. кости к гидрораспределителям 7 и 29 прОизводится .по гидролиниям 31 и 32, а слив жидкости в бак 33 по гидроли-: ниям 34 и 35, Управление гидрораспределителем холостых ходов 29 осуществляется посредством электромагнитов 36 и 37.

Pабота самоподнастраивающегося линейного шагового электрогидравли- 40 ческого привода осуществляется следующим образом.

В исходном положении управляющие сигналы с программного устройства

11 отсутствуют. Вал шагового двигате- 4 ля l неподвижен, а следовательно, неподвижен и винт-золотник 3.

Рабочая жидкость от напорной гидролинии:подводится к отверстию 12 втулки 4 по гидролинии 26, через постоян- ный дроссель 25, по гидролиниям 27 и 30. Через переменный дроссель, образованный отверстием 12 в управляющей втулке с кромками винта золотника З,рабочая жидкость идет на слив,;

Причем, величина этого переменного дросселя и данном случае такова, что файление в гидролиниях 23, 27 и 30, а следовательно, и в управляющей полости дросселирующего гидрораспределителя 7, уравновешивает усилие щ пружины, и гидрораспределитель 7 остается в нейтральном положении.

При .этом рабочая жидкость в полость силового .гидравлического цилиндра

10 не поступает и его поршень остается неподвижным. Исполнительный рабочий орган 13 перемещается.

Втулка 4 под действием компенсационных пружйн занимает нейтральное, симметричное относительно кронштейнов 14, положение.

При подаче управляющего сигнала с программного устройства 11 на шаговый двигатель 1 его вал с помощью .редуктора 2 поворачивает винт-золот ник 3 управляющего дросселирующего гидрораспределителя. При повороте винта-золотника 3 меняется сопротивление переменного дросселя во втулке

4, образованного кромками винта-золотника 3 и отверстием 12 so втулке 4.

При изменении сопротивления вышеописанного дросселя в ту или иную сторону меняется давление в гидролиниях 23, 27 и 30, т.е. в левой полости управления дросселирующего гидрораспределителя 7.Золотник гидрораспределителя, 7 смещается вправо или влево, и жидкость поступает в силовой гидроцилиндр, 10, например, по гидролиниям 8 и 19.

Масло из противоположной полости силового гидравлического цилиндра 10 по гидролиниям 21 и 9 через гидрораспределитель 7, гидролинии 34 и 33 идет на слив. Исполнительный рабочий орган

13 перемещается вправо, увлекая с собой корректирующий гидроцилиндр 6 и его втулку 4 до тех пор, пока величина щели дросселя (открытия отверстия 12) не достигнет первоначальной величины. В этом случае золотник гидрораспределителя 7 займет нейтральное положение, закрыв тем самым доступ маслу в полость силового гидравлического цилиндра 10.

При повороте винта-золотника 3 в противоположную сторону схема работает аналогично, при этом исполнительный орган (стол) 13 смещается влево.

I 1

При необходимости быстрого перемещения исполнительного рабочего органа 13 в ту или, иную сторону используется гидрораспределитель быстрых ходов 29, который перемещается в одно из крайних положений с помощью, например, электромагнита

36. Золотник гидрораспределителя ходов 29 смещается вправо и жидкость по гидролиниям 24,32,28,27 и 23 поступает в полость управления дросселирующего гидрораспределителя 7, смещая его золотник вправо. Жидкость через гидрораспределитель 7 попадает в левую полость цилиндра

10 и смещает исполнительный рабочий орган 13 вправо, При включении электромагнита 37 схема работает аналогично, смещая исполнительный рабочий орган 13 влево.

Как только перепад давлений рабочей жидкости в силовом гидравлическом цилиндре 10 превысит некоторое

735832 значение A P0, исполнительный рабочий орган 13 начнет перемещаться.

При этом на штоке гидроцилиндра 6 корректирующего устройства возникает сила

Рат Р к %р Рпр где F — площадь поршня гидроцилиндк ра 6;

P - сила трения в гидроцилиндtp ре Р„р — сила пружин 15.

Пренебрегая P можно считать, что

Рщт = 4РРк Рпо

Р свою очередь, перепад давления в полостях силового гидравлического цилиндра 10 связан с внешней нагрузкой (внешними силами резания) зависимостью!

Ррез Р o 20 где Р— сила сухого трения в напр;црляющих стола 13 поверхностях скольжения силового гидравлического цилиндра 10;

F - площадь поршня исполнительо ного гидроцилиндра 10;

Р— нагрузка (например, сила рез резания) .

Учитывая, что упругие деформации

Ус системы пропорциональны приложенным нагрузкам Ус КсРрез(где Кс - коэффициент пропорциональности) и учитывая (1), можно получить, что

Yc= 1(e PFo при)ьР1 "Fo ) Р ), (2)

Yñ= 0 при)ьР) Fî 4 )Ртр) ° (3) 35

Зависимости (2) и (3) показывают, что упругие деформации системы Ус пропорциональны перепаду давлений лр в силовом гидравлическом цилиндре 10. 40

Из этого следует, что величина смещения Уз втулки 4 зависит от перепада давления др в силовом гидравлическом цилиндре 10, .Известно, что при смещении, втулки 45

4 относительно винта-золотника 3 происходит изменение открытия дросселя, образованного отверстием 12 во втулке

4 и кромками винта-золотника 3. Это смещение втулки приводит к автоматическому смещению исполнительного рабочего органа 13.Причем смещение исполнительного рабочего органа 13 Ус в .точности будет равно осевому смещению втулки 4 Y>,ñoåäèíåííoé с гидро цилиндром 6, механически соединенным с исполнительным рабочим органом 13 через опору 22 и кронштейны 14 и гидравлически соединенным с силовйм гидравлйческим цилиндром 10.

Упругие смещения втулки 4 Уз .

Уь = Кяр л РР, при (hPl Г„) Ррррр (4)

Ye = 0 при l>Pl Гк g Pnpo где Є— начальная компенсационных рО пружин 15.

Из условий (2), (3), (4), (5) и. условия, что Yc = Y>, получим расчетные зависимости для выбора яест4кости компенсационных пружин С р - †„ и начальной силы сжатия компенсацйонной пружины Рдр 5

Гк

Сяр 3 о

P = Pp

F тР.. F где (Кс — жесткость системы.

Таким образом, возникающие при работе привода упругие деформации системы СПИД Ус, компенсируются дополнительными смещениями управляющей втулки:У, приводящими к корректирующим смещениям исполнительного рабочего органа 13 .на величину а, равую Ус H Уь „T e- Ус Уэй формула изобретения

Самоподнастраивающийся линейный шаговый электрогидравлический привод, содержащий корректирующее устройство, соединенное с поршнем силового гидроцилиндра и управляющим . дросселирующим гидрорасйределителем, приводимым управляющим шаговым электродвигателем, и силовой дросселирующий гидрораспределитель, сообщенный гидролиниями с рабочими полостями силового гидроцилиндра, о т л и— ч а ю шийся . тем, что, с целью повышения надежности корректирующее устройство выполнено в виде гидроци.— линдра, рабочие полости которого сообщены с рабочими .полостями силового гидроцилиндра, а поршень кинема:тически связан с управляющим дросселирующим гидрораспределителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.: АвторСкое свидетельство СССР

9477820, кл. F 15 В 15/00, 1973.

735832

Составитель A. Степанков

Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Вигула

Заказ 2394/28 Тираж 798 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4