ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2003 года по МПК F04B49/06 

Изобретение относится к области электрогидравлического следящего привода и может быть использовано в системах управления приводами, объектом управления которых является инерционная и статическая нагрузка (выходное звено), содержащих дистанционно управляемый регулируемый насос с электрической отрицательной обратной связью по положению регулирующего органа (люльки), имеющих датчик отрицательной обратной связи выходного звена по углу, энергонезависимый датчик скорости выходного звена и приводной механизм насоса, работающий независимо от сети электропитания блока управления.

Известен электрогидравлический привод (гидропривод), управляемый при помощи электрического сигнала, формируемого блоком управления [1, стр.23, 24).

Недостатком данного привода является неопределенный закон движения управляемого объекта при несанкционированном (аварийном) отключении электропитания блока, что снижает безопасность его эксплуатации.

Известен также дистанционно управляемый регулируемый насос [2] (прототип) с датчиком угла люльки и электрогидравлическим механизмом управления, связанным через гидролинии управления с цилиндрами управления люлькой и автоматом разгрузки, а также через гидролинию питания и автомат разгрузки - с дополнительным насосом, кинематически связанным с приводным механизмом, причем автомат разгрузки состоит из гидравлически связанных между собой отсечного и электроуправляемого гидрораспределителей, а цилиндры люльки совмещены с механизмом нульустановления. Применение в гидроприводе данного насоса позволяет снизить до минимальной (остаточной) скорость выходного звена гидропривода при аварийном отключении электропитания блока (обеспечить аварийное торможение).

Недостатком гидропривода с указанным насосом является задержка аварийного торможения выходного звена гидропривода, обусловленная большим (3-5 с) временем перемещения люльки насоса в нулевое положение, что, в свою очередь, вызвано ограниченной жесткостью пружин механизма нульустановления и наличием гидравлического сопротивления рабочей жидкости.

Изобретение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик гидропривода.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Гидропривод содержит дистанционно управляемый регулируемый насос, кинематический вход которого является входом привода, с датчиком угла люльки и электрогидравлическим механизмом управления, связанным через гидролинии управления с цилиндрами управления люлькой и автоматом разгрузки, а также через гидролинию питания и автомат разгрузки - с дополнительным насосом, кинематически связанным с приводным механизмом, причем автомат разгрузки состоит из гидравлически связанных между собой отсечного и электроуправляемого гидрораспределителей, а цилиндры люльки совмещены с механизмом нульустановления. Предлагаемый гидропривод отличается тем, что в состав насоса, связанного силовыми магистралями с гидродвигателем, имеющим кинематическую связь с выходным звеном гидропривода, введено гидравлическое реле времени, находящееся между отсечным и электроуправляемым гидрораспределителями автомата разгрузки. В гидроприводе установлен блок управления, в составе которого находится дополнительный источник электропитания, имеющий с блоком управления общую цепь электропитания и связанный с находящимися в составе блока управления усилителем мощности, электрически связанным с электрогидравлическим механизмом управления насоса, и формирователем сигнала отрицательной обратной связи по скорости, электрически связанным с энергонезависимым датчиком скорости выходного звена гидропривода, при этом электроуправляемый гидрораспределитель автомата разгрузки и блок управления имеют общие цепи электропитания. Входящие в состав блока управления формирователь сигнала положения люльки, формирователь сигнала положения выходного звена гидропривода, формирователь входного сигнала имеют соответствующие электрические связи с датчиком угла люльки, датчиком угла выходного звена гидропривода, электрическим входом гидропривода.

Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема электрогидравлического привода, поясняющая суть предлагаемого изобретения.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с достижением указанного технического результата, заключаются в следующем.

Гидропривод содержит дистанционно управляемый регулируемый насос (1), кинематический вход (2) которого является входом привода, содержащий в своем составе датчик угла люльки (3), электрогидравлический механизм управления (4), цилиндры (5) управления люлькой (6), совмещенные с механизмом нульустановления (не показан), автомат разгрузки (7) и дополнительный насос (8). Электрогидравлический механизм управления (4) связан через гидролинию управления (9) с цилиндрами (5) управления люлькой и автоматом разгрузки (7), а также через гидролинию питания (10) и автомат разгрузки (7) - с дополнительным насосом (8), имеющим связь (11) с кинематическим входом привода. Автомат разгрузки (7) состоит из гидравлически связанных (12) между собой отсечного (13) и электроуправляемого (14) гидрораспределителей. В состав регулируемого насоса (1), связанного силовыми магистралями (15) с гидродвигателем (16), имеющим кинематическую связь (17) с выходным звеном гидропривода (18), введено гидравлическое реле времени (19), находящееся между отсечным (13) и электроуправляемым (14) гидрораспределителями автомата разгрузки (7). В гидроприводе установлен блок управления (20), в составе которого находится дополнительный источник электропитания (21), имеющий общую с блоком управления (20) и электроуправляемым гидрораспределителем (14) цепь электропитания (22) и связанный с находящимися в составе блока управления (20) усилителем мощности (23) и формирователем сигнала отрицательной обратной связи по скорости выходного звена гидропривода (24), которые имеют соответствующие электрические связи (25, 26) с электрогидравлическим механизмом управления (4) и энергонезависимым датчиком скорости выходного звена гидропривода (27). Входящие в состав блока формирователь сигнала положения люльки (28), формирователь сигнала положения выходного звена гидропривода (29) и формирователь входного сигнала (30) имеют соответствующие электрические связи (31, 32, 33) с датчиком угла люльки (3), датчиком угла выходного звена гидропривода (34) и электрическим входом гидропривода (35).

Управление выходным звеном гидропривода (18) производится через кинематическую связь (17) с гидродвигателем (16), управляемым за счет подвода к нему через силовые магистрали (15) изменяющегося по величине и направлению (в зависимости от положения люльки (6) регулируемого насоса (1), получающего энергию через кинематический вход (2) гидропривода) потока рабочей жидкости. Управление люлькой (6) регулируемого насоса (1) происходит за счет подачи рабочей жидкости от электрогидравлического механизма управления (4) через гидролинию управления (9) в цилиндры (5) управления люлькой (6), совмещенные с механизмом нульустановления. Подача рабочей жидкости в цилиндры (5) управления люлькой (6) регулируется электрическим управляющим сигналом, подводимым к электрогидравлическому механизму управления (4) от усилителя мощности (23) блока управления (20).

Гидропривод охвачен электрической отрицательной обратной связью по положению люльки (6) регулируемого насоса (1), которая функционирует по сигналу с датчика угла люльки (3), поступающему через связь (31) на формирователь сигнала положения люльки (28). Гидропривод охвачен отрицательными обратными связями по положению и скорости выходного звена, которые функционируют по сигналам с датчика угла (34) и энергонезависимого датчика скорости (27) выходного звена, поступающим соответственно (через связи 32 и 26) на формирователь сигнала положения выходного звена (29) и формирователь сигнала отрицательной обратной связи по скорости выходного звена гидропривода (24). Электрический вход гидропривода (35), соединенный связью (33) с формирователем входного сигнала (30), предназначен для подачи на гидропривод управляющего электрического входного сигнала.

При работе гидропривода в штатном режиме напряжение питания блока управления (20), подводимое по цепи (22) к электроуправляемому гидрораспределителю (14) автомата разгрузки (7), удерживает электроуправляемый гидрораспределитель (14) в левом (по чертежу) положении, при этом отсечной гидрораспределитель (13) автомата разгрузки (7) через гидролинию (12) удерживается в нижнем (по чертежу) положении, что обеспечивает работу электрогидравлического механизма управления (4) за счет подачи на него через гидролинию питания (10) давления от дополнительного насоса (8) и разьединения между собой гидролиний управления (9). При этом дополнительный источник электропитания (21), установленный в состав блока, получает энергию через цепь (22) электропитания блока управления.

При аварийном отключении электропитания блока управления (20) электроуправляемый гидрораспределитель (14) автомата разгрузки (7), имеющий общую с блоком управления (20) цепь электропитания (22), переключается в правое (по чертежу) положение. Гидравлическое реле времени (19), разрывающее связь (12) между электроуправляемым (14) и отсечным (13) гидрораспределителями автомата разгрузки (7), обеспечивает задержку (до нескольких десятых долей секунды) переключения отсечного гидрораспределителя (13) в верхнее (по чертежу) положение, что обеспечивает работоспособность (в течение времени задержки) электрогидравлического механизма управления (4). Одновременно электрические отрицательные обратные связи по положению люльки насоса и положению выходного звена гидропривода прекращают функционирование (вследствие пропадания электропитания формирователей сигнала положения люльки (28) и сигнала положения выходного звена гидропривода (29), а также связанных с ними соответствующих датчиков (3, 34)), формирователь входного сигнала (30) также прекращает функционирование. При этом дополнительный источник электропитания (21) обеспечивает подачу электропитания на формирователь сигнала отрицательной обратной связи по скорости выходного звена гидропривода (24), получающего электрический управляющая сигнал с энергонезависимого датчика скорости (27), и на усилитель мощности (23), подающий на электрогидравлический механизм управления (4) электрический управляющий сигнал, под действием которого люлька (6) регулируемого насоса (1) стремится занять нулевое положение, что обеспечивает аварийное торможение выходного звена (18) гидропривода. Таким образом, аварийное торможение осуществляется за счет функционирования отрицательной обратной связи но скорости выходного звена (18) гидропривода в течение времени задержки, обеспечиваемой гидравлическим реле времени (19).

По истечении времени задержки, формируемой гидравлическим реле времени (19), отсечной гидрораспределитель (13) автомата разгрузки переключается в верхнее (по чертежу) положение, шунтируя между собой гидролинии управления (9) электрогидравлического механизма управления (4) и разрывая гидролинию питания (10), что надежно обеспечивает дальнейшее удержание люльки (6) регулируемого насоса (1) в нулевом положении при помощи механизма нульустановления, совмещенного с цилиндрами (5) управления люлькой (6) регулируемого насоса (1). При этом скорость выходного звена (18) гидропривода поддерживается на уровне остаточной.

Предлагаемое решение проверено экспериментально. Экспериментальный гидропривод мощностью 220 кВт после проведения в нем доработок, обеспечивающих реализацию технической сущности предлагаемою изобретения, позволил осуществить аварийное торможение выходного звена за 0,5 с.

Источники информации
1. Машиностроительный гидропривод/ Под редакцией В.Н. Прокофьева, -М.: Машиностроение, 1978г. , 946 с. Авт. Л.А. Кондаков, Г.А. Никитин, В.Н. Прокофьев и др.

2. Патент РФ 1828945. Бюл. N 27, 1993г.

Устройство предназначено для использования в области электрогидравлического следящего привода в системах управления приводами, объектом управления которых является инерционная и статическая нагрузка. Привод содержит дистанционно управляемый регулируемый насос с электрической отрицательной обратной связью по положению регулирующего органа (люльки), блок управления, датчик отрицательной обратной связи выходного звена по углу, энергонезависимый датчик скорости выходного звена и приводной механизм насоса, работающий независимо от сети электропитания блока управления. Регулируемый насос гидравлически связан с гидродвигателем, имеющим кинематическую связь с выходным звеном гидропривода. Гидравлическое реле времени расположено между отсечным и электроуправляемым гидрораспределителями автомата разгрузки. Блок управления связан с датчиком угла люльки насоса, датчиком угла выходного звена гидропривода и электрическим входом привода. Дополнительный источник электропитания имеет с блоком общую цепь электропитания и связан с находящимся в составе блока усилителем мощности. Усилитель мощности электрически связан с электрогидравлическим механизмом управления и формирователем сигнала отрицательной обратной связи по скорости, электрически связанным с энергонезависимым датчиком скорости выходного звена гидропривода. Электроуправляемый гидрораспределитель автомата разгрузки и блок имеют общие цепи электропитания. Позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет сокращения времени останова выходного звена при аварийном отключении сети электропитания блока управления. 1 ил.

Электрогидравлический привод (гидропривод), содержащий дистанционно управляемый регулируемый насос, кинематический вход которого является входом гидропривода, с датчиком угла люльки и электрогидравлическим механизмом управления, связанным через гидролинии управления с цилиндрами управления люлькой и автоматом разгрузки, а также через гидролинию питания и автомат разгрузки - с дополнительным насосом, связанным с кинематическим входом гидропривода, причем автомат разгрузки состоит из гидравлически связанных между собой отсечного и электроуправляемого гидрораспределителей, а цилиндры управления люлькой совмещены с механизмом нуль-установления, отличающийся тем, что в состав регулируемого насоса, гидравлически связанного с гидродвигателем, имеющим кинематическую связь с выходным звеном гидропривода, введено гидравлическое реле времени, находящееся между отсечным и электроуправляемым гидрораспределителями автомата разгрузки, в приводе установлен блок управления, связанный с датчиком угла люльки насоса, датчиком угла выходного звена гидропривода и электрическим входом привода, в блоке установлен дополнительный источник электропитания, имеющий с блоком общую цепь электропитания и связанный с находящимися в составе блока усилителем мощности, электрически связанным с электрогидравлическим механизмом управления, и формирователем сигнала отрицательной обратной связи по скорости, электрически связанным с энергонезависимым датчиком скорости выходного звена гидропривода, при этом электроуправляемый гидрораспределитель автомата разгрузки и блок имеют общие цепи электропитания.