ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в гидроприводе, в частности в электрогидравлических следящих системах с многокаскадными преобразователями-усилителями.

Известен гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, установленные в корпусе управляющий золотник, следящий распределительный золотник, снабженный механизмом установки нулевого положения, выполненным в виде установленных в торцах корпуса заглушек с центрирующими конусами, опирающимися на регулировочные винты в торцевых частях корпуса. Между торцами распределительного золотника и заглушками имеются упругоэластичные элементы, например сильфоны, образующие упругие камеры, связанные между собой каналом с дросселями. См. А.С. 606013 СССР, МКИ F 15 В 3/00. Гидравлический усилитель. Заявл. 06.12.76, опубл. 06.04.78.

Недостатком данного гидравлического усилителя является увеличенные осевые габариты устройства, обусловленные расположением механизма установки нулевого положения в торцевых частях корпуса на одной оси с распределительным золотником. Кроме того, такое исполнение затрудняет расположение датчика обратной связи на торцевой части корпуса.

Известен гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, установленный в корпусе распределительный узел, состоящий из гильзы и следящего распределительного золотника, механизм установки нулевого положения, выполненный в виде винта с эксцентрично расположенным наконечником, установленного в корпусе перпендикулярно оси гильзы с возможностью контакта наконечника с направляющим пазом, выполненным в гильзе, причем механизм установки нулевого положения снабжен механизмом фиксации. При этом винт выполнен за одно целое с эксцентрично расположенным наконечником, а наконечник выполнен цилиндрическим. Кроме того, фиксация винта с эксцентрично расположенным наконечником осуществляется посредством контровочного винта, установленного перпендикулярно его оси. См. Беязов Й.Й. Аналоговые гидроусилители. // - Л.: Машиностроение, 1983. С. 76-77, рис. 4.5 г).

Выполнение наконечника винта цилиндрическим предполагает наличие некоторого зазора между поверхностями цилиндрического наконечника и направляющего паза, необходимого для осуществления вхождения наконечника в паз и перемещения вдоль него. Величина этого зазора зависит от точности исполнения деталей. Таким образом, данная конструкция предполагает неконтролируемое перемещение гильзы, что отрицательно сказывается на гидравлической характеристике гидроусилителя, а именно ограничивает минимально возможное значение зоны нечувствительности, конструктивно обусловленное распределительным узлом.

Следующим недостатком известного гидравлического усилителя является сложность изготовления винта за одно целое с эксцентрично установленным цилиндрическим наконечником с необходимой степенью точности, обусловленной приемлемой величиной зоны нечувствительности.

Кроме того, в данном устройстве не определено оптимальное значение величины эксцентриситета механизма установки нулевого положения, что не позволяет добиться максимальной точности регулирования.

Недостатком является также то, что механизм установки нулевого положения имеет слабую систему контровки, что снижает его надежность.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание гидравлического усилителя с механизмом установки нулевого положения, обеспечивающим величину зоны нечувствительности, обусловленную только конструкцией распределительного узла, а также упрощение изготовления винта с эксцентрично установленным наконечником.

Следующей задачей изобретения является оптимизация значения величины эксцентриситета механизма установки нулевого положения с целью повышения точности регулирования нулевого положения.

Задачей изобретения является также усиление системы контровки механизма установки нулевого положения и повышение его надежности.

Для решения поставленной задачи в гидравлическом усилителе, содержащем корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, установленный в корпусе распределительный узел, состоящий из гильзы и следящего распределительного золотника, механизм установки нулевого положения, выполненный в виде винта с эксцентрично расположенным наконечником, установленного в корпусе перпендикулярно оси гильзы с возможностью контакта наконечника с направляющим пазом, выполненным в гильзе, причем механизм установки нулевого положения снабжен механизмом фиксации, согласно изобретению винт с эксцентрично расположенным наконечником состоит из втулки, установленной в корпусе на резьбе, в которой с эксцентриситетом относительно ее оси размещен подпружиненный подвижный стержень с коническим наконечником.

В частных случаях исполнения изобретение имеет следующие отличительные признаки.

Согласно изобретению на наружной поверхности гильзы в районе направляющего паза выполнена лыска.

Согласно изобретению оптимальное значение величины эксцентриситета механизма установки нулевого положения определяется из соотношения

где е - величина эксцентриситета механизма установки нулевого положения,
А - максимальное относительное смещение гильзы и золотника от положения гидравлического нуля, связанное с суммарным отклонением линейных размеров гидравлического усилителя,
х₀ - максимально возможное смещение гидравлического нуля, обусловленное дрейфом при изменении температуры и рабочего давления, а также разницей в проводимости рабочих щелей (для проточных гидроусилителей),
Δx - допускаемое значение смещения нуля после настройки гидравлического усилителя (точность установки относительно положения золотника и гильзы),
δ - коэффициент, определяемый точностью позиционирования механизма установки нулевого положения.

Согласно изобретению оптимальное значение величины угла конусности наконечника стержня механизма установки нулевого положения определяется из соотношения

где α - угол конусности наконечника стержня механизма установки нулевого положения,
k - коэффициент запаса, предупреждающий заклинивание стержня в гильзе при изменении коэффициента трения,
f - коэффициент трения в паре скольжения конус наконечника стержня - паз гильзы,
S - максимально допускаемая разница между шириной паза гильзы и диаметральным размером конуса наконечника стержня в плоскости контакта, связанной с величиной допусков соответствующих размеров,
Δh - допускаемое осевое отклонение стержня от его расчетного (номинального) положения при контакте с направляющим пазом гильзы.

Согласно изобретению механизм фиксации выполнен в виде винта поджима стержня, контровочного винта, установленного в резьбу винта поджима, и контровочной гайки на втулке.

Выполнение механизма установки нулевого положения разъемным - в виде втулки, установленной в корпусе на резьбе, в которой с эксцентриситетом относительно ее оси размещен подпружиненный подвижный стержень с коническим наконечником, обеспечивает постоянный контакт между коническим наконечником и направляющим пазом гильзы, что не увеличивает величину зоны нечувствительности в отличие от прототипа. В то же время исполнение механизма установки нулевого положения разъемным является более простым в изготовлении.

Наличие лыски на наружной поверхности гильзы в районе направляющего паза необходимо, во первых, для придания кромкам направляющего паза гильзы прямолинейной формы, что исключает осевое перемещение стержня с коническим наконечником, контактирующим с направляющим пазом гильзы по его кромке, и способствует тем самым повышению точности регулирования нулевого положения. Во вторых, лыска позволяет максимально приблизить втулку винта к поверхности контакта конического наконечника с направляющим пазом гильзы, что при тех же габаритах увеличивает жесткость механизма установки нулевого положения и точность позиционирования гильзы независимо от действующих на нее сил.

Оптимизация значения величины эксцентриситета механизма установки нулевого положения в соответствии с соотношением 1 необходима для повышения точности позиционирования гильзы. При этом установлено, что при величине эксцентриситета механизма установки нулевого положения (е), меньшем левой части соотношения (А+х₀)/2, установить нулевое положение в пределах заданного перемещения не представляется возможным, при величине эксцентриситета (е), большем правой части соотношения (Δx/δ), не обеспечивается заданная точность регулирования нулевого положения.

Выбор значения величины угла конусности наконечника стержня механизма установки нулевого положения как одного из максимальных значений в соответствии с соотношением 2 исключает заклинивание стержня с коническим наконечником в направляющем пазу гильзы и обеспечивает контакт паза гильзы с коническим наконечником. При угле конусности, меньшем, чем одно из этих значений, стержень с наконечником либо заклинивает в пазу, либо упирается в гильзу торцем.

Выполнение механизма фиксации механизма установки нулевого положения в виде винта поджима стержня, контровочного винта, установленного в резьбу винта поджима, и контровочной гайки на втулке способствует усилению системы контровки механизма установки нулевого положения и повышает его надежность.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен гидравлический усилитель в разрезе; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1, механизм установки нулевого положения; на фиг.3 - разрез по Б-Б на фиг.2, механизм установки нулевого положения в плоскости контакта конического наконечника с направляющим пазом гильзы.

Гидравлический усилитель содержит корпус 1 с каналами подвода 2 и отвода 3 рабочей жидкости и рабочим каналом 4. В корпусе 1 установлен распределительный узел, состоящий из гильзы 5 и следящего распределительного золотника 6. Торцы золотника 6 подпружинены пружинами 7. В корпусе 1 перпендикулярно оси гильзы 5 установлен механизм 8 установки нулевого положения, выполненный в виде винта, состоящего из втулки 9, установленной в корпусе 1 на резьбе, в которой с эксцентриситетом относительно ее оси размещен подпружиненный пружиной 10 стержень 11 с коническим наконечником 12. При этом стержень 11 установлен подвижно с возможностью контакта конуса наконечника 12 с направляющим пазом 13, выполненным в гильзе 5. На наружной поверхности гильзы 5 в районе направляющего паза 13 выполнена лыска 14. Механизм 8 установки нулевого положения снабжен механизмом фиксации, выполненным в виде винта 15 поджима стержня 11, контровочного винта 16, установленного в резьбу винта 15, и контровочной гайки 17 на втулке 9. Оптимальное значение величины эксцентриситета механизма 8 установки нулевого положения определяется из соотношения 1. Оптимальное значение величины угла конусности наконечника 12 стержня 11 определяется из соотношения 2.

Механизм установки нулевого положения обеспечивает настройку относительного положения гильзы 5 и следящего распределительного золотника 6 с требуемой точностью. Для настройки гидравлического нуля необходимо вывернуть контровочный винт 16, ослабить винт 15 поджима, ослабить контровочную гайку 17 на втулке 9. Затем поворотом втулки 9 и соответственно стержня 11 с коническим наконечником 12 за счет постоянного контакта конического наконечника 12 с направляющим пазом 13 гильзы 5 осуществляют перемещение гильзы 5 в осевом направлении в заданных соотношением 1 пределах. При этом добиваются нулевого положения гильзы 5 по выходной гидравлической характеристике. Затем затягивают контровочную гайку 17, винт 15 поджима, контровочный винт 16.

Таким образом, за счет постоянного контакта конического наконечника с направляющим пазом гильзы обеспечиваются однозначное положение гильзы в зависимости от угла поворота втулки, что наряду с удобством регулировки дает возможность использовать распределительный узел с минимальной величиной зоны нечувствительности. Кроме того, обеспечиваются упрощение изготовления механизма установки нулевого положения, оптимизация значения величины эксцентриситета, повышение точности регулирования нулевого положения, усиление системы контровки и повышение надежности.

Усилитель предназначен для следящих систем с многокаскадными преобразователями-усилителями. Техническая задача: создание гидравлического усилителя с механизмом установки нулевого положения, обеспечивающего величину зоны нечувствительности, обусловленной только конструкцией распределительного узла, а также упрощение изготовления винта с эксцентрично установленным наконечником. Сущность: гидравлический усилитель содержит корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости и рабочим каналом. В корпусе установлен распределительный узел, состоящий из гильзы и следящего распределительного золотника. Торцы золотника подпружинены пружинами. В корпусе перпендикулярно оси гильзы установлен механизм установки нулевого положения, выполненный в виде винта, состоящего из втулки, установленной в корпусе на резьбе, в которой с эксцентриситетом относительно ее оси размещен подпружиненный пружиной стержень с коническим наконечником. При этом стержень установлен подвижно с возможностью контакта конуса наконечника с направляющим пазом, выполненным в гильзе. Технический результат: повышение надежности усилителя. 4 з. п.ф-лы, 3 ил.

1. Гидравлический усилитель, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, установленный в корпусе распределительный узел, состоящий из гильзы и следящего распределительного золотника, механизм установки нулевого положения, выполненный в виде винта с эксцентрично расположенным наконечником, установленного в корпусе перпендикулярно оси гильзы с возможностью контакта наконечника с направляющим пазом, выполненным в гильзе, причем механизм установки нулевого положения снабжен механизмом фиксации, отличающийся тем, что винт с эксцентрично расположенным наконечником состоит из втулки, установленной в корпусе на резьбе, в которой с эксцентриситетом относительно ее оси размещен подпружиненный подвижный стержень с коническим наконечником. 2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что на наружной поверхности гильзы в районе направляющего паза выполнена лыска. 3. Усилитель по одному из пп. 1 и 2, отличающийся тем, что оптимальное значение величины эксцентриситета механизма установки нулевого положения определяется из соотношения

где е - величина эксцентриситета механизма установки нулевого положения;
А - максимальное относительное смещение гильзы и золотника от положения гидравлического нуля, связанное с суммарным отклонением линейных размеров гидравлического усилителя;
х₀ - максимально возможное смещение гидравлического нуля, обусловленное дрейфом при изменении температуры и рабочего давления, а также разницей в проводимости рабочих щелей (для проточных гидроусилителей);
Δx - допускаемое значение смещения нуля после настройки гидравлического усилителя (точность установки относительно положения золотника и гильзы);
δ - коэффициент, определяемый точностью позиционирования механизма установки нулевого положения. 4. Усилитель по одному из пп. 1-3, отличающийся тем, что оптимальное значение величины угла конусности наконечника стержня механизма установки нулевого положения определяется из соотношения

где α - угол конусности наконечника стержня механизма установки нулевого положения;
k - коэффициент запаса, предупреждающий заклинивание стержня в гильзе при изменении коэффициента трения;
f - коэффициент трения в паре скольжения конус наконечника стержня - направляющий паз гильзы;
S - максимально допускаемая разница между шириной направляющего паза гильзы и диаметральным размером конуса наконечника стержня в плоскости контакта, связанная с величиной допусков соответствующих размеров;
Δh - допускаемое осевое отклонение стержня от его расчетного (номинального) положения при контакте с направляющим пазом гильзы. 5. Усилитель по одному из пп. 1-4, отличающийся тем, что механизм фиксации выполнен в виде винта поджима стержня, контровочного винта, установленного в резьбу винта поджима, и контровочной гайки на втулке.