ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 1996 года по МПК F15B11/12 F15B9/02 

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в устройствах автоматического управления рабочими органами и процессами, преимущественно при воздействии экстремальных условий, например в системах управления ракетой.

Известен гидравлический привод, включающий управляющий элемент, гидравлический усилитель, силовой гидравлический цилиндр и устройство обратной связи, включающее ролик, связанный с штоком управляющего элемента, и кулачок, связанный с выходным валом привода /1/.

Техническим недостатком указанного привода является возможность поворота ролика вокруг штока управляющего элемента, при этом возникает трение скольжения вместо трения качения при обкатке ролика по кулачку и появляется радиальная составляющая усилия на штоке управляющего элемента, что ведет к повышению трения в приводе и ухудшению его эксплуатационных характеристик. При этом в положении, при котором ось ролика перпендикулярна оси выходного вала привода, возможно заклинивание привода.

Известен также гидравлический привод, содержащий цифроаналоговый преобразователь /ЦАП/ с штоком, соединенный с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен поворотный кулачок устройства обратной связи, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке ЦАП с помощью оси, параллельной выходному валу привода [2]
Техническим недостатком данного привода является возможность появления повышенного трения выходного штока ЦАП при повороте ролика вокруг оси штока ЦАП, а, следовательно, ухудшение эксплуатационных характеристик.

Технической задачей изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик привода, в частности уменьшение зоны нечувствительности, повышение быстродействия.

Технический результат достигается тем, что в предложенном гидравлическом приводе, содержащем цифроаналоговый преобразователь /ЦАП/ с штоком, соединенный с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен поворотный кулачок устройства обратной связи, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке ЦАП с помощью оси, параллельной валу привода, в отличие от прототипа, устройство обратной связи снабжено ограничителем поворота ЦАП в виде закрепленной на указанном штоке вилки, в пазу которой размещен выходной вал привода, при этом глубина паза вилки и расстояние от вершины паза до оси ролика выбираются из соотношений:
A≅R_min + r R_в
B≥R_max R_min + R_в.

где А расстояние от вершины паза до оси ролика;
B глубина паза;
R_min минимальный радиус кулачка;
R_max максимальный радиус кулачка;
r радиус ролика;
R_в радиус выходного вала.

Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи состоит в том, что установка на штоке ЦАП вилки с вышеприведенными соотношениями элементов позволяет ролику обкатываться по кулачку при любом угловом положении выходного вала привода без выхода концов вилки из зацепления с выходным и без поворота штока ЦАП вокруг своей оси, что снижает радиальную составляющую усилия на нем и, соответственно, трение в приводе.

На фиг. 1 изображен общий вид гидравлического привода; на фиг. 2 - положение вилки при крайнем нижнем положении штока ЦАП; на фиг. 3 положение вилки при крайнем верхнем положении штока ЦАП.

Гидравлический привод содержит цифроаналоговый преобразователь /ЦАП/ 1 с плавающими поршнями, образующими поршневую цепочку 2, и штоком 3, взаимодействующим с золотником распределителем 4. ЦАП 1 связан гидравлическими магистралями с исполнительным двигателем 5, имеющим два цилиндра /не обозначены/ для приведения в движение выходного вала 6 привода. На выходном валу 6 привода закреплен кулачок 7, на штоке 3 ЦАП установлен ролик 8 и неподвижно закреплена вилка 9 с двумя концами 10, образующими паз. Ось ролика 8 параллельна выходному валу 6 привода.

Глубина паза вилки и расстояние от вершины паза до оси ролика выбираются из соотношений:
A≅R_min + r R_в
B≥R_max R_min + R_в.

Гидравлический привод работает следующим образом.

При подаче электрического сигнала на ЦАП 1 поршневая цепочка 2, размещенная между штоком 3 и золотниковым распределителем 4, приходит в движение и открывает щели в золотниковом распределителе 4. Эти щели связывают линии слива и нагнетания с цилиндрами исполнительного двигателя 5, который приводит во вращение выходной вал 6 привода. Кулачок 7 поворачивается вместе с выходным валом 6, при этом ролик 8 обкатывается по кулачку 7, поворачиваясь вокруг своей оси, а шток 3 перемещается в сторону закрытия щелей в золотниковом распределителе 4. Для предотвращения поворота штока 3 вокруг оси, на нем неподвижно закреплена вилка 9 с двумя концами 10, которые охватывают выходной вал 6 привода.

Для того, чтобы ролик обкатывался по кулачку при любом угловом положении выходного вала необходимо, чтобы вилка верхней точкой паза между концами 10 не уперлась в выходной вал 6 в крайнем нижнем положении штока 3, поскольку возникающий зазор ведет к изменению углового положения выходного вала /фиг. 2/.

Из геометрического соотношения:
A + R_в≅R_min + r
A≅R_min + r R_в, /3/
где А расстояние от вершины паза до оси ролика;
R_min минимальный радиус образующей кулачка;
r радиус ролика;
R_в радиус выходного вала привода.

Для исключения поворота штока 3 вокруг своей оси, концы 10 вилки должны охватывать выходной вал 6 привода при крайнем верхнем положении штока 3 /фиг. 3/.

Из геометрического соотношения:
A + B≥R_max + r
B≥R_max + r A,
где B глубина паза между концами вилки;
R_max максимальный радиус образующей кулачка.

Из /3/ представляем выражение А, получаем:
B≥R_max R_min + R_в
При этом равенство левой и правой части соотношения определяет минимальную глубину паза.

Таким образом, данное исполнение привода позволяет снизить трение за счет исключения поворота штока ЦАПа вокруг своей оси и, соответственно, уменьшения радиальной составляющей усилия на нем, т.е. уменьшения трения между штоком 3 и корпусом ЦАПа. Уменьшение трения позволяет уменьшить зону нечувствительности привода и повысить его быстродействие, т.е. улучшить его основные эксплуатационные характеристики. 3 фиг. ЫЫЫ2

Использование: в устройствах автоматического управления, в частности в системах управления ракетой. Сущность изобретения: в гидравлическом приводе, содержащем цифроаналоговый преобразователь с штоком, соединенным с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен поворотный кулачок устройства обратной связи, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке цифроаналогового преобразователя с помощью оси, параллельной выходному валу привода, устройство обратной связи снабжено ограничителем поворота штока цифроаналогового преобразователя в виде закрепленной на штоке вилки, в пазу которой размещен выходной вал привода. Глубина паза вилки и расстояние от вершины паза до оси ролика выбираются из соотношений. А ≅ R_min + r - R_В, B ≥ R_max - R_min + R_В, где А - расстояние от вершины паза до оси ролика, B - глубина паза, R_min - минимальный радиус кулачка, R_max - максимальный радиус кулачка, r - радиус, R_В - радиус выходного вала. 3 ил.

Гидравлические привод, содержащий цифроаналоговый преобразователь со штоком, соединенным с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен поворотный кулачок устройства обратной связи, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке цифроаналогового преобразователя с помощью оси, параллельной выходному валу привода, отличающийся тем, что устройство обратной связи снабжено ограничителем поворота штока цифроаналогового преобразователя в виде закрепленной на указанном штоке вилки, в пазу которой размещен выходной вал привода, при этом глубина паза вилки и расстояние от вершины паза до оси ролика выбираются из соотношений
A ≅ R_min + r R_в,
В ≥ R_max R_min + R_в,
где А расстояние от вершины паза до оси ролика;
В глубина паза;
R_min минимальный радиус кулачка;
R_max максимальный радиус кулачка;
r радиус ролика;
R_в радиус выходного вала.