Электрогидравлический привод с обратной связью по скорости

 

О П И С А Н И Е >909359

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.05.80 (21) 2925768/25-06 с присоединением заявки № 2929291/25-06 (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

F 15 В 9/03

Гееударствелнмй квмлтет

Опубликовано 28.02.82. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 05.03.82 (53) УДК 621.225..2 (088.8) по делам изобретений и аткрмтий

А. А. Сорокин, Ю. И. Чупраков, Ю. А. Парменов и А. А. Борцов (72) Авторы (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИИ" ПРИВОД

С ОБРАТНОЛ СВЯЗЬЮ ПО СКОРОСТИ

6(XM

Изобретение относится к силовому приводу и может использоваться для управления массивными рабочими и управляющими органами машин и механизмов, испытывающими дополнительное воздействие внешней динамической нагрузки, в частности в при- 5 воде дорожных и строительных машин, транспортных средств, станков, судов, летательных аппаратов и подъемном оборудовании.

Известен электрогидравлический привод с обратной связью по скорости, содержащий двухкаскадный гидроусилитель, второй каскад которого включает четырехкромочный золотник, установленный в гильзе, имеющей два напорных и два сливных рабочих окна, ° и гидродвигатель, кинематически связанный с устройством обраТной 15 связи по скорости (1).

Недостатком известного привода является то, что при работе на инерционную нагрузку привод неустойчив, так как резонанс

20 динамической системы гидродвигатель-масса нагрузки является слабодемпфированным из-за малого скольжения гидродвигателя, а коэффициент усиления контура стабилизации скорости выше критического из-за большой крутизны расходной характеристики окна, имеющего малую длину.

Цель изобретения — повышение качества переходных процессов при работе на инерционную нагрузку.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве сливные и напорные рабочие окна выполнены с различным по знаку перекрытием относительно кромок золотника, причем ширина сливных и напорных окон выполнена в соответствии со следующим соотношением где b — ширина сливных и напорных окон гильзы;

X> — длина сливных и напорных окон гильзы, измеренная вдоль оси золотника.

При этом сливные рабочие окна выполнены с положительным перекрытием, а напорные — с отрицательным перекрытием относительно кромок золотника.

Кроме того, с целью повышения ресурса гидродвигателя, сливные рабочие окна выполнены с отрицательным перекрытием, а

909359 напорные — с положительным перекрытием относительно кромок золотника.

На фиг. 1 представлена прицнипиальная схема привода (выполнение сливных окон с положительным перекрытием, а напорных с отрицательным перекрытием относительно кромок золотника); на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — принципиальная схема привода (выполнение сливных окон с отрицательным перекрытием, а напорных — с положительным перекрытием относительно кромок золотника). 10

Электрогидравлический привод с обратной связью по скорости (фиг. 1 и 3) содержит электромеханический преобразователь

1; двухкаскадный гидроусилитель, включающий в первом каскаде гидроусилитель 2 типа сопло-заслонка или струйная трубка, соединительные гидролинии 3 и 4, подключенные к управляющим камерам 5 и 6 четырехкромочного золотника 7 второго каскада, установленного в гильзе 8, имеющей два напорных и два сливных рабочих z0 окна, соответственно 9, 10 и 11, 12. Золотник 7 имеет рабочие кромки 13 — 16.

Кроме того, привод включает гидродвигатель 17, кинематически связанный с устройством 18 обратной связи по скорости, которое в общем случае может быть выполнено в виде объемного насоса, воздействующего по линии 19 обратной связи на гидроусилитель 2.

Гидродвигатель 17 управляет инерционной нагрузкой 20. Ширина напорных и сливных окон 9, 10 и 11, 12 выполнена в соответствии со следующими соотношениями

8(хм

2 где 6 — ширина напорных и сливных окон

9, IO и ll, 12 гильзы 8;

Ум — длина напорных и сливных окон

9, 10 и,l 1, 12 гильзы 8, измеренная вдоль оси золотника 7.

При этом (фиг. 1) в нейтральном положении сливные окна 11 и 12 выполнены с

40 положительным перекрытием Х относительно соответствующих кромок 13 и 16, а напорные окна 9 и 10 — с отрицательным перекрытием Х q относительно кромок

14 и !5 золотника 7: 4S

В нейтральном положении (фиг. 3) сливные окна 11 и 12 выполнены с отрицательным перекрытием Х относительно соответствующих кромок 13 и 16, а напорные окна 9 и 10 — с положительным перекрытием Х о относительно кромок 14 и 15 золотника 7.

Привод работает следующим образом.

Расход Я„в соединительных гидролиниях

3 и 4 пропорционален разности входного сигнала электромеханического преобразо- я вателя 1 и выходного сигнала устройства ! 8 обратной связи по скорости. Скорость перемещения золотника 7 пропорциональна этому расходу. При постоянном (в том числе нулевом) входном сигнале на электромеханическом преобразователе 1 устанавливается некоторая (в том числе при нулевом сигнале — нулевая) скорость гидродвигателя 17. При этом изменение скорости гидродвигателя 17 из-за любой причины (внешняя нагрузка, изменение давления питания) вызывает движение золотника 7 в сторону такого изменения площади его напорных и сливных окон 9, 10 и 11, 12, которое восстанавливает прежнее равновесное значение скорости.

Так, например, при подаче на вход электромеханического преобразователя l входного сигнала, который вызывает движение золотника 7 вправо по прохождении им расстояния Х (фиг. 1) или Х0 (фиг. 3) начинает увеличиваться площадь сливного окна 11 и напорного окна 10 и уменьшаться— сливного окна 12 и напорного окна 9. Гидродвигатель 17 перемещается вправо и с ростом его скорости увеличивается сигнал в линии 19. При некоторой скорости расход (,)„в соединительных гидролиниях 3 и 4 уменьшается до нуля и золотник 7 останавливается, обеспечивая некоторую величину скорости гидродвигателя 17. Если действием внешней нагрузки 20 скорость гидродвигателя 17, например, уменьшается, то и уменьшается сигнал в линии 19 обратной связи.

Поскольку он становится меньше входного сигнала на электромеханическом преобразователе 1, золотнк 7 начинает перемещаться вправо, что вызывает увеличение скорости гидродвигателя 17. Сигнал в линии 19 обратной связи, поступающий с утройства 18, возрастает и при равенстве его с входным сигналом расход 4,)„в соединительных гид-, ролиниях 3 и 4 прекращается. Золотник 7 останавливается в новом положении, обеспечивающем прежнее значение скорости внешней нагрузки 20. При других сочетаниях знаков входного сигнала и возмущений привод работает аналогично.

В зоне перемещений золотника 7 (фиг. 1 и 2) от его нейтрального положения, меньше отрицательного перекрытия Хо полости (не показаны) гидродвигателя 17 сообщаются между собой через напорные окна 9 и 10. Это предотвращает появление в переходных процессах мгновенных переключений перепада давлений в полостях гидродвигателя 17, характерных для отсечных золотников. Одновременно благодаря определенному соотношению ширины и длины напорных и сливных окон 9 и 10 и 11 и 12 нарастание ускорения гидродвигателя 17 на единицу перемещения золотника 7 уменьшается по сравнению с известным поперечным расположением окон. В результате ускорения инерционной нагрузки 20 в ходе переходных процессов уменьшаются. Это обеспечивает уменьшение перерегулирования и числа полных колебаний

909359 в ходе реакции на скачок входного сигнала, т. е. улучшение качества переходного процесса.

Указанный положительный эффект дополнительно улучшается благодаря тому, что в большинстве случаев давление в полостях гидродвигателя 17 близко к давлению нагнетания, что обеспечивает увеличенную жесткость гидродвигателя 17, благодаря увеличению объемного модуля упругости рабочей жидкости, находящейся под высоким давлением. В результате быстродействие, 1О т. е. время регулирования переходного процесса, повышается. В зоне перемещения.золотника 7 от его нейтрального положения, меньшего отрицательного перекрытия Х, полости гидродвигателя 17 сообщаются меж 15 ду собой через сливные окна ll и 12. Это аналогично вышеописанному приводу уменьшает резонанс инерционной нагрузки 20.

Вместе с тем предлагаемое решение обеспечивает давление в полостях гидродвигателя 17, в большинстве случаев близкое к давлению слива. В результате напряжения в уплотнениях гидродвигателя 17 в среднем по времени уменьшаются, что существенно повышает их ресурс.

Что касается опасности возникновения кавитации, то она уменьшается прежде всего благодаря обеспечению безударных переключений давления и дополнительно — за счет некоторого подпора по сливной магистрали, который как правило предусматривается в современных гидросистемах.

Таким образом, в предложенном приводе обеспечено демпфирование резонанса инерционной нагрузки и повышение ресура гидродвигателя.

Следует отметить, что предложенное решение не ухудшает экономичности .энергопотребления привода, т. к. при нулевом сигнале непроизводительный расход через золотник 7 практически отсутствует.

Формула изобретения

1 Электрогидравлический привод с обратной связью по скорости, содержащий двухкаскадный гидроусилитель, второй каскад которого включает четырехкромочный золотник, установленный в гильзе, имеющей два напорных и два сливных рабочих окна, и гидродвигатель, кинематически связанный с устройством обратной связи по скорости, отличающийся тем, что, с целью повышения качества переходных процессов при работе на инерционную нагрузку, сливные и напорные рабочие окна выполнены с различным по знаку перекрытием относительно кромок золотника, причем ширина сливных и напорных окон выполнена в соответствии со следующим соотношением. ! в (— "—

2 где 6 — ширина сливных и напорных окон гильзы;

Х> -äëèHà сливных и напорных окон гильзы, измеренная вдоль оси золотника.

2. Привод по п. 1, отличающийся тем, что сливные рабочие окна выполнены с положительным перекрытием, а напорные— с отрицательным перекрытием относительно кромок золотника.

-3. Привод по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения ресурса гидродвигателя, сливные рабочие окна в иполнены с отрицательным перекрытием, а напорные— с положительным перекрытием относительно кромок золотника.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Чупраков Ю. И. Гидропривод и средства гидроавтоматики. М., «Машиностроение», 1979, с. 150, рис. 105.

909359

Редактор М. Лысогорова

Заказ 857/65

Составитель В. Коваль

Техред А. Бойкас Корректор Ю..Макаренко

Тираж 730. Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4