ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК F15B13/44 F15B3/00 

Изобретение предназначено для работы в системах электрогидроавтоматики в качестве аналогового электрогидроусилителя и может быть использовано в следящих системах машин, станков, роботов.

Известен соленоид постоянного тока, включающий внешний магнитопровод, обмотку возбуждения, охватывающую неподвижный полюс с шунтом переменного сечения и ферромагнитную трубку, внутри которой расположен аксиально подвижный якорь, скользящий в немагнитных подшипниках и воздействующий на исполнительный механизм (патент Японии N 55-7930, кл. H 01 F 7/16, F 16 K 31/02 1980).

Недостаток известного соленоида заключается в ограниченном диапазоне линейного перемещения якоря и связанного с ним исполнительного механизма ввиду резкого возрастания тяговой характеристики при приближении якоря к неподвижному полюсу. Для устранения искажения тяговой кривой используется немагнитная прокладка (шайба), ограничивающая рабочий ход якоря, а следовательно, сужающая диапазон применения известного устройства.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является электрогидравлическое устройство переключения, содержащее размещенную в корпусе - внешнем магнитопроводе обмотку возбуждения, охватывающую неподвижный полюс со ступенчатым шунтом, обращенным к аксиально подвижному якоря с ответными ступенчатыми кольцевыми шунтами соответствующей длины и меньшего диаметра, расположенному внутри ферромагнитной трубки и связанному осью с подвижным элементом гидроусилителя.

Недостаток заключается в том, что тяговая характеристика электромеханического преобразователя является не горизонтальной, а пульсирующей. Это обусловлено тем, что обобщенная тяговая кривая по сути является огибающей, синтезированной из фрагментов тяговых характеристик, соответствующих взаимодействию между элементарными кольцевыми выступами якоря и неподвижного полюса. А эти выступы по существу являются шунтами постоянного сечения, для которых характерно резкое возрастание тягового усилия в начале хода якоря и резкое снижение усилия в середине хода якоря. Кроме того, по мере приближения якоря к упору возрастает торцовая проводимость между элементарными ступеньками, что обуславливает переключение золотника гидроусилителя с ударом. Таким образом, нарушена горизонтальность характеристики и в конце хода якоря. Следующим недостатком, присущим известному устройству, является невозможность пропорционального управления золотником гидроусилителя. Как было сказано выше, тяговую характеристику устройства можно представить в виде совокупности фрагментов начальных участков тяговых кривых, обусловленных взаимодействием элементарных шунтов постоянного сечения. А если это так, тогда более менее горизонтальная характеристика известного устройства будет соответствовать только лишь определенному значению намагничивающей силы (свойство шунтов постоянного сечения менять форму тяговой характеристики при изменении намагничивающей силы, в отличие от шунтов переменного сечения). А это означает невозможность пропорционального управления золотником путем изменения тока обмотки возбуждения.

Техническим результатом, достигаемым в данном изобретении является расширение области применения и функциональных возможностей за счет возможности аналогового (пропорционального) управления золотником гидроусилителя.

Технический результат достигается тем, что в электрогидравлическом усилителе, содержащем размещенную в корпусе - внешнем магнитопроводе обмотку возбуждения, охватывающую неподвижный полюс со ступенчатым шунтом переменного сечения, концентричные кольцевые уступы которого обращены к аксиально подвижному якорю, расположенному внутри ферромагнитной трубки и связанному осью с подвижным элементом гидроусилителя, предусмотрены следующие конструктивные отличия: неподвижный полюс выполнен с двумя уступами, причем уступ размещенный в центре выполнен в виде конуса, высота которого меньше, чем высота другого уступа, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки трапецеидального сечения.

При осуществлении изобретения обмотка возбуждения, содержащаяся в корпусе - внешнем магнитопроводе, охватывает неподвижный полюс с двумя уступами переменного сечения, причем уступ, размещенный в центре, выполнен в виде конуса, высота которого меньше, чем высота другого уступа, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки трапецеидального сечения. Оба уступа обращены к аксиально подвижному якорю, расположенному внутри ферромагнитной трубки и связанному осью с подвижным элементом гидроусилителя. На оси якоря расположена немагнитная прокладка для устранения небольшого остаточного намагничивания.

Такая конструкция предлагаемого решения позволяет сформулировать горизонтальную тяговую характеристику в широком диапазоне рабочего хода и реализовать пропорциональное управление гидроусилителя, что расширяет область применения и функциональные возможности известного решения.

На чертеже изображен предлагаемый усилитель.

Электрогидравлический усилитель содержит внешний магнитопровод 1, обмотку возбуждения 2, охватывающую неподвижный полюс 3 с двумя концентричными кольцевыми уступами. Центральный уступ 10 выполнен в виде конуса, высота которого меньше другого уступа 4, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки 9 трапецеидального сечения. Якорь с немагнитной прокладкой 14 установлен на осях 11, 12, скользящих в немагнитных подшипниках 7 и 8 и расположен внутри ферромагнитной трубки 5. Ось 12 якоря воздействует на уравновешенный пружинами 15 подвижный элемент гидроусилителя 16. Немагнитная крышка 13 служит опорой оси 11 якоря.

Электрогидравлический усилитель работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на обмотку возбуждения 2 якорь 6 погружается в полость, ограниченную внешним кольцевым уступом 4. При этом кольцевой уступ 4 переменного сечения сильно насыщается как радиальным магнитным потоком, так и потоками выпучивания с якоря 6 на внешнюю коническую поверхность и внутреннюю цилиндрическую поверхность уступа 4. В результате уступ 4 приобретает свойства регулятора постоянного усилия, а следовательно, и тяговая характеристика в начале хода якоря является горизонтальной. Влияние центрального конического уступа 10 в начале хода якоря является незначительным по двум причинам. Во-первых, из-за больших длин средних силовых линий вероятных путей потока между якорем и уступом 10. И, во-вторых из-за малых объемов, образованных вращением плоских фигур вероятных путей потоков вокруг оси симметрии полюсов. По мере приближения якоря к уступу 10 увеличивается проводимость между плоским торцом якоря 6 и главным образом усеченно-конической поверхностью уступа 10. , в результате чего уступ 10 насыщается и ограничивает резкое возрастание тягового усилия якоря в притянутом положении. Поэтому электрогидравлический усилитель не теряет управления при приближении якоря к уступу 10, а тяговая характеристика становится горизонтальной во всем диапазоне перемещения якоря. Площадь контакта кольцевой кромки уступа 10 с якорем подбирается экспериментально из условия получения горизонтальной характеристики в конце хода якоря. При перемещении якоря в сторону неподвижного полюса 3 происходит смещение осью 12 уравновешенного пружинами 15 подвижного элемента гидроусилителя 16, за счет чего и происходит усиление потока рабочего тела.

Таким образом, предлагаемое устройство является линейным преобразователем управляющего тока в поток рабочего тела.

Возврат якоря в исходное положение при уменьшении тока управления происходит за счет возвратных пружин 15 гидроусилителя 16.

Предложенная конструкция электрогидравлического усилителя по сравнению с прототипом позволяет расширить область применения и функциональные возможности за счет того, что неподвижный полюс выполнен с двумя уступами, центральный конический уступ которого меньше, чем высота другого уступа, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки трапецеидального сечения. (56) Авторское свидетельство СССР N 1451358, кл. F 16 B 13/044, 1986.

Использование: в следящих системах машин, станков, роботов. Сущность: в электрогидравлическом усилителе, включающем внешний магнитопровод с обмоткой возбуждения, охватывающей неподвижный полюс со ступенчатым шунтом переменного сечения, концентричные кольцевые уступы которого обращены к аксиально подвижному якорю, скользящему внутри ферромагнитной трубки и связанному осью с подвижным элементом гидроусилителя, неподвижный полюс выполнен с двумя уступами, причем уступ, размещенный в центре, выполнен в виде конуса, высота которого меньше, чем высота другого уступа, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки трапецеидального сечения. 1 ил.

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий размещенную во внешнем магнитопроводе обмотку возбуждения, охватывающую неподвижный полюс со ступенчатым шунтом переменного сечения, концентричные кольцевые уступы которого обращены к аксиально подвижному якорю, расположенному внутри ферромагнитной трубки и связанному осью с подвижным элементом гидроусилителя, отличающийся тем, что указанный полюс выполнен с двумя уступами, причем уступ, размещенный в центре, выполнен в виде конуса, высота которого меньше, чем высота другого уступа, выполненного с внутренней цилиндрической расточкой и установленного с образованием между уступами кольцевой канавки трапецеидального сечения.