ПНЕВМОСТЕНД ДЛЯ НАСТРОЙКИ И ПРОВЕРОК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПНЕВМОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЕЙ КЛАПАННОГО ТИПА ДЛЯ ПНЕВМОПРИВОДОВ Российский патент 1998 года по МПК G05D16/00 F01L9/04 

Предлагаемое изобретение относится к испытательной контрольно-измерительной технике и может быть использовано для электрических и пневматических испытаний, включающих комплексы настройки, проверки, приемо-сдаточных и ресурсных испытаний электромагнитных пневмораспределителей клапанного типа с однообмоточным управляющим электромагнитом для пневмоприводов, например, автоколебательных, релейных и др.

В настоящее время в автоколебательных рулевых приводах управляемых снарядов в пневмораспределителях, предназначенных для управления потоком рабочего тела с регулированием на выходе из силового цилиндра применяются однообмоточные управляющие электромагниты (Л. 1, рис. 11 см. "Блок рулевого привода", стр. 19, 3-й и 4-й абзацы сверху, рис. 13, поз. 10, стр. 22, 4-й и 5-й абзацы сверху, рис. 16, поз. 2, 3, 4, 5). При таком построении принципиальной конструктивной схемы пневмопривода (два управляющих магнита на один канал) в отличие от классической схемы с двухобмоточным нейтральным управляющим электромагнитом магнитные и механические подсистемы двух электромагнитов конструктивно не связаны между собой.

Раздельная конструкция магнитов принципиально не позволяет обеспечить жесткую одновременную связь между закрытием и открытием клапанов рулевого привода из-за разницы времени срабатывания и отпускания магнитов вследствие неидентичности конструктивных и эксплуатационных параметров этих магнитов.

Реально при работе в составе привода якорь электромагнита испытывает статическое и динамическое воздействие со стороны сжатого воздуха рабочего цилиндра привода наряду с нагрузкой от механической пружины магнита. Причем эта нагрузка оказывает существенное влияние на параметры электромагнита пневмораспределителя. Так, например, при увеличении давления в полости цилиндра время срабатывания магнита увеличивается и наоборот.

Обеспечить равенство времен срабатывания и отпускания магнитов можно путем регулирования за счет поджатия или отпускания пружины магнита, проводимого как при автономной настройке магнита, так и при его подстройке в составе рулевого привода (в случае необходимости). Регулировка поджатия или отпускания пружины магнита при его настройке осуществляется с помощью регулировочного винта, доступ к которому легко осуществим в случае выполнения схемы пневмораспределителя с магнитом, как в известно рулевом приводе (Л. 1, рис. 13), где головка регулировочного винта находится на пневмораспределителе вне силового цилиндра привода (на рис. 13 головка винта не показана отдельной позицией, хотя и изображена).

Наличие разницы по временам срабатывания и отпускания магнитов приводит к неодновременности открытия и закрытия клапанов рулевого привода, а следовательно, и к потере развиваемого момента привода, которая сказывается на ухудшении характеристик рулевого привода. Например, в автоколебательном рулевом приводе (Л. 1, стр. 25, 1-й абзац снизу и стр. 27, 1-й абзац сверху) эта разница может привести к недопустимому изменению амплитуды и частоты автоколебаний от образца к образцу и др.

В практике разработки и применения однообмоточных управляющих электромагнитов в пневмораспределителях пневмоприводов встречаются случаи, когда конструктивно по условиям компоновки пневмораспределителя в пневмоприводе, выполненном, как и в известном (Л.1), с регулированием воздушного потока на выходе из силовых цилиндров привода, доступ к регулировочному винту магнита бывает затруднен или вообще закрыт. Это связано с тем, что головка регулировочного винта находится на пневмораспределителе не вне, как в известном (Л. 1) случае, а внутри силового цилиндра, но настройку магнитов по временам срабатывания и отпускания при действии пружинной и воздушной нагрузок на якорь магнита (клапан пневмораспределителя) и проверку параметров пневмораспределителя необходимо проводить для обеспечения требуемых технических характеристик пневмопривода. Кроме того, по технологии изготовления блока рулевого привода не допускается при сборке блока постановка в него комплектующих конструктивных элементов, в том числе таких, как электромагнитный пневмораспределитель, не прошедших автономной проверки в реальных условиях эксплуатации при действии пневмонагрузки на клапан пневмораспределителя. Это делается для исключения разборки блока и связанных с ней увеличения трудозатрат в случае невыполнения требуемых характеристик пневмораспределителя в составе блока.

С целью исключения указанного недостатка и решения технической задачи обеспечения настройки и проверок параметров электромагнитных пневмораспределителей в условиях нагружения якоря электромагнита, максимально приближенных к реальным при работе в составе пневмопривода с затрудненным доступом в элементу регулировки усилия возвратной пружины электромагнита в полости силового цилиндра привода, предлагается пневмостенд для настройки и проверок электромагнитных пневмораспределителей клапанного типа для пневмоприводов.

Известны стенды для испытаний электромагнитов по а.с. N 1667012 (Л.2, стр. 8), устройство для испытаний электромагнитов по а.с. N 1667010 (Л.2, стр. 8), стенд для ресурсных испытаний пневмораспределителя по а.с. N 1647532 (Л.3, стр. 14).

Стенд для ресурсных испытаний пневмораспределителя совпадает по назначению с целью предлагаемого изобретения, но не позволяет определить параметры пневмораспределителя с электромагнитом, так как электромагнит не входит в его состав. Стенд для испытаний электромагнитов и устройство для испытаний электромагнитов не позволяет определить параметры электромагнита в составе пневмораспределителя при действии воздушной нагрузки на якорь электромагнита со стороны релейного пневмопривода.

Известный стенд для испытаний электромагнитов по а.с. N 1667012 позволяет определить параметры электромагнита в ограниченном диапазоне условий (без воздушной нагрузки на якорь) и не позволяет провести настройку и проверку параметров с воздушной нагрузкой, соответствующей работе пневмораспределителя в реальных условиях эксплуатации в составе пневмопривода.

Целью предлагаемого изобретения является имитация работы в предлагаемом пневмостенде для настройки и проверок электромагнитного пневмораспределителя клапанного типа реальных условий его работы в составе пневмопривода с регулированием на выходе и простота настройки.

Это достигается тем, что в пневмостенде для настройки и проверок электромагнитных пневмораспределителей клапанного типа для пневмопривода, содержащем пневмокамеру с посадочным местом под пневмораспределитель, источник сжатого воздуха рабочего давления и манометр, соединены с полостью пневмокамеры, площадь сечения выходного канала от источника сжатого воздуха рабочего давления и объем пневмокамеры равны соответственно площади сечения входного дросселя и объему силового цилиндра пневмопривода, при этом пневмокамера снабжена двухпозиционным краном с проходным сечением, равным 1/3 от площади входного дросселя силового цилиндра, и герметизированным устройством для настройки пружины электромагнита.

На фиг. 1 представлена принципиальная конструктивная схема пневмостенда, состоящая из пневмокамеры 1 с установленными в ней пневмораспределителем 2, источника 3 сжатого воздуха рабочего давления, манометра 4, герметизированного устройства 5 для настройки пружины электромагнита пневмораспределителя, двухпозиционного крана 6. Дополнительно на фиг. 1. изображены якорь 7 электромагнита, пружина 8, регулировочный винт 9 пружины электромагнита, катушка 10, магнитопровод 11, выводные концы 12, уплотнительные (герметизирующие) прокладки 13.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый пневмораспределитель 2 устанавливают в посадочное место в пневмокамере 1 с герметизацией по месту установки прокладкой 13 и закрепляется (с помощью штатного крепления винтами в пневмопривода, на фиг. 1 не показано ввиду непринципиальности). Управляющий электромагнит преобразует электрические сигналы с выхода релейного усилителя мощности (на фиг. 1 не показан) в механические перемещения якоря 7. Якорь 7 однообмоточного управляющего электромагнита пневмораспределителя 1 является одновременно и клапаном пневмораспределителя, регулирующего воздушный поток из полости пневмокамеры 1, выводные концы 12 обмотки 10 электромагнита подключаются к выходу релейного усилителя мощности. Двухпозиционный кран 6 устанавливается в положение "Открыт".

В исходном положении за счет усилия пружины якорь (клапан) 7 отжат пружиной 8 и находится на упоре, открывая выход сжатого воздуха из полости пневмокамеры 1 наружу в зону пониженного давления (в атмосферу). При подаче напряжения питания в обмотку 10 электромагнита якорь 7 преодолевает усилие пружины 8 и воздушной нагрузки на якорь со стороны вытекающего из пневмокамеры 1 сжатого воздуха и прижимается к седлу клапана (другому упору), закрывая при этом выход сжатого воздуха из полости пневмокамеры.

В реальных условиях эксплуатации в составе автоколебательного пневмопривода (Л.1) якорь 7 электромагнита перекладывается с упора на упор с частотой автоколебаний, например, с частотой 100 Гц (периодом Т=10 мс). При этом в течение половины периода автоколебаний (Т/2 = 5 мс) на один электромагнит подается команда управления на закрытие клапана соответствующего пневмораспределителя и одновременно на другой электромагнит второго пневмораспределителя - команда на открытие клапана, т.е. один силовой цилиндр пневмопривода подключается на половину периода автоколебаний на наполнение (до рабочего давления), а другой - на опорожнение в атмосферу. При этом за счет высокой частоты автоколебаний в реальном пневмоприводе создаются условия постоянного пневмонагружения якоря электромагнита как при закрытом, так и при открытом положении клапана, так как за малое время, равное половине периода автоколебаний и сравнительно значительных постоянных времени наполнения и опорожнения полостей, давление в камере наполнения не успевает (в худшем случае) нарастать до рабочего давления, а давление в камере опорожнения не успевает спадать до атмосферного.

При настройке и проверках автономного пневмораспределителя на предлагаемом пневмостенде (фиг. 1) за счет введения в пневмокамере 1 при открытом положении крана 6 проходного сбросового отверстия определенного сечения (1/3 от площади входного дросселя силового цилиндра), имитирующего расход сжатого воздуха при работе второго пневмораспределителя пневмопривода, выбора площади входного канала в пневмокамеру 1 от источника 3 сжатого воздуха рабочего давления и свободного объема пневмокамеры 1, равными соответственно площади сечения входного дросселя и объему силового цилиндра пневмопривода, удалось обеспечить условия пневмонагружения якоря 7 электромагнита, близкие к реальным условиям эксплуатации в составе автоколебательного пневмопривода при подаче на обмотку управления электромагнита сигнала управления частоты автоколебаний. При одинаковом пневмонагружении тем самым удалось обеспечить и практически близкие к реальным условиям работы в составе пневмопривода времена срабатывания и отпускания электромагнита и параметры пневмораспределителя в целом. А поскольку в пневмостенде имеется доступ к регулировочному винту 9 пружины 8 электромагнита с помощью выведенного наружу за пределы пневмокамеры герметизированного устройства 5 для настройки пружины электромагнита, сама операция настройки времени срабатывания и отпускания электромагнита проводится путем поджатия или отпускания пружины 8 при переключении якоря 7 с упора на упор с частотой автоколебаний.

После настройки и проверки времени срабатывания и отпускания электромагнита проводится проверка пневмораспределителя на плотность закрытия клапана при максимальном давлении питания сжатого воздуха. Для этого двухпозиционный кран 6 переводится в положение "Закрыт", на обмотку 10 управления электромагнита с выхода релейного усилителя мощности подается сигнал постоянного уровня напряжения, при этом клапан пневмораспределителя закрывается и прекращается выход сжатого воздуха наружу, а по показаниям манометра 4 определяется максимальная величина давления сжатого воздуха в камере 1 и оценивается степень допустимых потерь пневмораспределителя 2 по давлению по сравнению результатов замера давления в пневмокамере 1 с заданным максимальным рабочим давлением в источнике 3 сжатого воздуха (манометр для замера давления в источнике 3 на фиг. 1 не изображен). Далее сигнал управления с выхода релейного усилителя мощности включается, клапан пневмораспределителя пружиной и воздухом отжимается на упор и проводится замер минимального значения давления в полости пневмокамеры 1 по показаниям манометра 4. По отношению разности полученных значений максимального и минимального давлений в полости пневмокамеры 1 при соответственно закрытом и открытом положениях клапанов к величине давления в источнике 3 сжатого воздуха оценивают КПД пневмораспределителя по давлению.

За счет выполнения предлагаемого пневмостенда в виде отдельной пневмокамеры с посадочным местом под пневмораспределитель и с источником сжатого воздуха рабочего давления и манометром, соединенными с полостью пневмокамеры, и введения в пневмостенде сечения входного канала от источника сжатого воздуха рабочего давления и объема пневмокамеры, равными соответственно площади сечения входного дросселя и объему силового цилиндра пневмопривода, двухпозиционного крана с проходным сечением, равным 1/3 от площади входного дросселя силового цилиндра, и герметизированным устройством для настройки пружины электромагнита удалось обеспечить в пневмостенде условия пневмонагружения якоря электромагнита (клапана пневмораспределителя), близкие к реальным условиям его работы в составе автоколебательного пневмопривода и обеспечить при этом простоту настройки электромагнита по временам срабатывания и отпускания.

Это достоинство позволило обеспечить настройку и проверку параметров электромагнитных пневмопреобразователей, не имеющих доступа к регулировочному винту электромагнита при работе в составе пневмопривода с раздельной конструкцией электромагнитов.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет обеспечить на испытуемом электромагнитном пневмораспределителе клапанного типа до его установки в пневмоприводе, где доступ к элементу регулировки усилия пружины электромагнита затруднен или вообще невозможен, условия пневмонагружения якоря электромагнита (клапана пневмораспределителя), близкие эксплуатационным условиям при работе в составе пневмопривода, проводить настройку, испытания и проверку параметров однообмоточного управляющего электромагнита пневмораспределителя (времени срабатывания и отпускания при перемещении якоря с упора на упор, токов срабатывания, отпускания, энергопотребления) и параметров пневмораспределителя (максимальное и минимальное значения давления сжатого воздуха в пневмокамере при соответственно закрытом и открытом положении клапана, герметичность закрытия клапана, замер и установку рабочего зазора между клапаном (якорем) и седлом клапана) при отработке как сигналов частоты автоколебаний, так и импульсных команд управления с выхода релейного усилителя мощности.

Источники информации.

1. Автоколебательный рулевой привод управляемого снаряда 9М117, Министерство обороны СССР. Выстрел ЗУБК10 с управляемым снарядом 9М117. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ЗУБК10.00.00.000 ТО, Военное издательство, Москва, 1987.

2. Стенд для испытаний электромагнитов, А.С. N 1667012. Реферативный журнал "Изобретения стран мира" (РЖ ТСМ). Выпуск 92. МКИ G 05 N 10, Москва, 1991.

3. Устройство для испытаний электромагнитов. А.С. N 1667010, Источник тот же, что в п.2.

4. Стенд для ресурсных испытаний пневмораспределителя. А.c. N 1647532. Источник тот же, что в п.2.

Изобретение относится к испытательной и контрольно-измерительной технике. Целью изобретения является имитация работы пневмораспределителя в реальных условиях его работы в составе пневмопривода и простота настройки. Поставленная цель достигается тем, что в пневмостенде для настройки и проверок электромагнитных пневмораспределителей клапанного типа для пневмоприводов, содержащем пневмокамеру с посадочным местом под пневмораспределитель, источник сжатого воздуха рабочего давления и манометр, соединенные с полостью пневмокамеры, площадь сечения входного канала от источника сжатого воздуха рабочего давления и объем пневмокамеры равны соответственно площади сечения входного дросселя и объему силового цилиндра пневмопривода, при этом пневмокамера снабжена двухпозиционным краном с возможностью образования проходного сбросового отверстия с сечением, равным 1/3 от площади входного дросселя силового цилиндра, и герметизированным устройством для настройки пружины электромагнита. 1 ил.

Пневмостенд для настройки и проверок электромагнитных пневмораспределителей клапанного типа для пневмоприводов, содержащий пневмокамеру с посадочным местом под пневмораспределитель, источник сжатого воздуха рабочего давления и манометр, соединенные с полостью пневмокамеры, отличающийся тем, что в нем площадь сечения входного клапана от источника сжатого воздуха рабочего давления и объем пневмокамеры равны соответственно площади сечения входного дросселя и объему силового цилиндра пневмопривода, при этом пневмокамера снабжена двухпозиционным краном, установленным с возможностью образования проходного сбросового отверстия с сечением, равным 1/3 от площади входного дросселя силового цилиндра, и герметизированным устройством для настройки пружины электромагнита.