ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2004 года по МПК B64C13/22 

Изобретение относится к устройству, которое может быть использовано в системах управления летательных аппаратов.

Известны гидромеханические приводы, содержащие корпус с каналами нагнетания и слива, гидравлический распределитель, входное звено с качалками, гидродвигатель с дифференциальным поршнем, образующие штоковую и бесштоковую полости, силовое ушко (см. книгу Льюис Э., Стерн X. Гидравлические системы управления. - М.: Мир; 1966, с.358, фиг.9.39, с.359, фиг.9.41, с.360, фиг.9.43., с.362 фиг.9.46, см. книгу Гониодский В.И. и др. Привод рулевых поверхностей самолетов. - М.: Машиностроение, 1974, с.202, рис.4.40).

Наиболее близким по технической сущности является гидромеханический привод, содержащий корпус с каналами нагнетания и слива, гидравлический распределитель, входное звено с качалками, гидродвигатель с дифференциальным поршнем, образующие бесштоковую и штоковую полость, сообщенную с гидролинией нагнетания, силовое ушко (см. книгу Башта Т.П. Расчеты и конструкция самолетных гидравлических устройств. - М.: Оборонгиз, 1961, с.317, фиг.221).

Основным преимуществом приводов подобной схемы является уменьшение вредного влияния нерастворенного воздуха и люфтов, уменьшенные габариты цилиндра и сила трения уплотнительных соединений за счет исключения применения сквозного штока.

Недостатком известных приводов является полная потеря их работоспособности в случае заклинки гидравлического распределителя. Указанный недостаток существенно снижает надежность в работе привода и системы управления в целом и может привести к катастрофической ситуации во время полета летательного аппарата, т.к. наличие давления нагнетания в приводе не позволяет пилоту перейти на механический режим, т.е. перемещение органов управления мускульным усилием.

Причина, способствующая этому, - отсутствие в известных приводах ряда конструктивных устройств, их элементов, а также связи между ними, что не позволяет исключить указанные недостатки.

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение данного недостатка. Поставленная задача решается тем, что в заявляемом гидромеханическом приводе, содержащем корпус с выходным звеном, каналы, нагнетания и слива, гидродвигатель с дифференциальным поршнем, образующими штоковую и бесштоковую полости, силовое ушко, подпружиненный стопор, клапан включения с подпружиненным плунжером, золотниковый гидрораспределитель с распределительным и опорным буртами, золотниковый отсечной клапан с буртами, зафиксированный центрирующей пружиной в среднем положении внутри гнезда с распределительными канавками, входное звено в виде управляющей дифференциальной качалки, взаимодействующей с одной стороны со стопором, а с другой - с распределительным золотником, и что управляющая дифференциальная качалка взаимодействует с распределительным золотником шарнирно, через один конец двухплечего рычага, другой конец которого, также шарнирно, взаимодействует с отсечным клапаном, и что в гнезде отсечного клапана, к которому подведены гидролинии нагнетания и слива, имеются три канавки, а на его золотнике выполнены три бурта, причем средний из них по ширине меньше ширины средней канавки гнезда и расположен симметрично относительно ее сторон, образуя равновеликие кольцевые проточки, торцы крайних буртов золотника, со стороны среднего бурта, также образуют с соответствующими сторонами других канавок гнезда, идентичные кольцевые проточки, а другие торцы тех же буртов перекрывают другие стороны указанных канавок на величину, равную ширине кольцевых проточек, кроме того, посредством указанных кольцевых проточек, при нахождении отсечного клапана в среднем положении, торец плунжера клапана включения, противоположный пружине, сообщен с гидролинией нагнетания, и что при подаче давления нагнетания и последующим перемещением плунжера клапана включения, посредством отсечного клапана, из одного крайнего положения в другое, осуществляется следующая коммутация гидролинии привода:

- пружинной полости стопора, межбуртовой полости золотникового гидрораспределителя и штоковой полости гидродвигателя с нагнетанием;

- разобщение полостей гидродвигателя и отсоединение их от гидролинии слива и что при расположении золотникового распределителя в любом положении внутри корпуса с возможностью фиксации, за счет перемещения входного звена, двухплечего рычага и отсечного клапана, торец плунжера клапана включения со стороны, противоположной пружине, посредством канавок и буртов отсечного клапана сообщается с гидролинией слива, а сам плунжер перемещается под действием пружины в крайнее правое положение, в следствие чего обеспечивается кольцевание полостей гидроцилиндра и сообщение их и пружинной полости стопора со сливом, стопорение входного звена, под усилием пружины стопора, а также отсоединение межбуртовой полости золотникового гидрораспределителя от гидролинии нагнетания.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена его общая схема, а на фиг.2 - схема золотникового отсечного клапана. Гидравлический привод (фиг.1) содержит корпус 1 с выходным звеном 2, с каналами, соединенными с гидролиниями нагнетания и слива, гидродвигатель с дифференциальным поршнем 3, образующих штоковую 4 и бесштоковую 5 полости, силовое ушко 6, стопор 7 с пружиной 8, клапан включения с подпружиненным плунжером 9, золотниковый гидрораспределитель 10, имеющий распределительный бурт 11 и опорный бурт. В корпусе также установлен золотниковый отсечной клапан 12 с тремя буртами 13 (фиг.2), зафиксированный центрирующей пружиной в среднем положении внутри гнезда 14 (фиг.2) с распределительными канавками 15, установлено входное звено в виде управляющей дифференциальной качалки 16, взаимодействующей с одной стороны со стопором 7, а с другой - с распределительным золотником 10 шарнирно через один конец двухплечего рычага 17, другой конец которого также шарнирно взаимодействует с отсечным клапаном 12.

В гнезде 14 средняя канавка 15 через канал 18 сообщена с гидролинией нагнетания, а полости 19 и 20 через каналы 21 и 22 сообщены с гидролинией слива. Средний бурт золотника 12 расположен симметрично относительно сторон средней канавки гнезда и образует равновеликие кольцевые проточки "а", а торцы крайних буртов золотника, со стороны среднего бурта, также образуют с соответствующими сторонами других канавок гнезда, идентичные проточки "а", а другие торцы тех же буртов перекрывают другие стороны указанных канавок на величину, равную ширине кольцевых проточек.

Гидромеханический привод работает следующим образом:

При отсутствии давления нагнетания положение его составных частей будет таким, как изображено на фиг.1:

- плунжер клапана включения находится под действием пружины в крайнем правом положении (фиг.1);

- золотник отсечного клапана находится в среднем положении;

- гидрораспределитель находится в среднем положении относительно распределительной канавки 26, а его межбуртовая полость, буртом 27 плунжера клапана включения отсоединена от гидролинии нагнетания;

- управляющая качалка застопорена стопором 7;

- полости гидродвигателя сообщены между собой и посредством клапана включения - со сливом.

При подаче в привод давления нагнетания рабочая жидкость по каналу 18 через кольцевые проточки "а" отсечного клапана, по каналу 23 поступает под торец плунжера 9 клапана включения и, преодолевая усилие пружины, перемещает его в левое (фиг.1) крайнее положение.

Вследствие этого осуществляется следующая коммутация гидролинии привода:

- пружинной полости стопора по каналу 24, межбуртовой полости золотникового гидрораспределителя 10 по каналу 25 и штоковой полости 4 гидродвигателя с нагнетанием;

- разобщение полостей гидродвигателя и отсоединение их от гидролинии слива.

Рабочая жидкость под давлением нагнетания, воздействуя на стопор 7, расстопоривает управляющую качалку. Привод готов к работе.

При среднем положении золотникового гидрораспределителя, бесштоковая полость гидродвигателя перекрыта распределительным буртом 11 и выходное звено неподвижно. Перемещение входного звена вызывает перемещение кинематически связанного с ним золотникового гидрораспределителя. При его перемещении вправо бесштоковая полость гидродвигателя соединяется с гидролинией слива и в результате возникающего перепада давлений корпус начинает перемещаться относительно неподвижного штока на величину, пропорциональную величине перемещения входного звена, до момента установки золотника 10 в нейтральное положение.

При перемещении золотника влево рабочая жидкость под давлением поступает в бесштоковую полость гидродвигателя. Так как эффективная площадь поршня в бесштоковой полости больше эффективной площади поршня в штоковой полости, корпус начинает перемещаться на величину, пропорциональную величине перемещения входного звена. При этом рабочая жидкость из штоковой полости гидродвигателя через окно, образованное канавкой 26 и распределительным буртом 11 золотника, вытесняется в бесштоковую полость.

В случае заклинки золотникового распределителя (когда он как бы фиксируется в неподвижном положении относительно корпуса) пилот, передвигая входное звено относительно неподвижного распределителя, посредством двухплечего рычага перемещает золотниковый отсечной клапан, сжимая его центрирующую пружину на ход, превышающий по величине ширину его кольцевых проточек "а".

Посредством указанного перемещения происходит:

- сообщение торца плунжера 9 клапана включения по каналу 23, через полости 19 или 20 (в зависимости от направления перемещения отсечного клапана 12) с гидролинией слива;

- перемещение указанного плунжера под усилием пружины в крайнее правое положение.

В следствие чего обеспечивается отсоединение межбуртовой полости золотникового гидрораспределителя от гидролинии нагнетания посредством бурта 27 клапана включения, кольцевания полостей гидродвигателя и сообщения их и пружинной полости стопора с гидролинией слива, а также стопорения входного звена усилием пружины стопора. Как результат этого при наличии давления нагнетания осуществляется переход на механический режим управления.

Многочисленные исследования гидромеханических приводов, выполненных в соответствии с предлагаемой схемой, полностью подтвердили их преимущество по сравнению с известными приводами в повышении надежности в работе систем управления летательного аппарата.

Изобретение может быть использовано в системах управления летательных аппаратов. Торец плунжера клапана включения посредством канавок и буртов золотника отсечного клапана сообщается с гидролинией слива, а сам плунжер перемещается пружиной в крайнее положение, вследствие чего обеспечивается кольцевание полостей гидродвигателя и сообщение их и пружинной полости стопора со сливом, стопорение входного звена под усилием пружины стопора, а также отсоединение межбуртовой полости золотникового распределителя от гидролинии нагнетания. Изобретение позволяет осуществить переход на механический режим управления за счет перемещения входного звена, двуплечего рычага и отсечного клапана привода, т.е. перемещение органов управления мускульным усилием, в случае заклинивания золотникового распределителя и наличия давления нагнетания, кроме того, изобретение позволяет повысить надежность в работе привода и системы управления в целом. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидромеханический привод для системы управления летательных аппаратов, содержащий корпус с выходным звеном, каналы нагнетания и слива, гидродвигатель с дифференциальным поршнем, образующие штоковую и бесштоковую полости, силовое ушко, подпружиненный стопор, клапан включения с подпружиненным плунжером, золотниковый гидрораспределитель с распределительным и опорным буртами, золотниковый отсечной клапан с буртами, зафиксированный центрирующей пружиной в среднем положении внутри гнезда с распределительными канавками, входное звено в виде управляющей дифференциальной качалки, взаимодействующей с одной стороны со стопором, а с другой - с распределительным золотником, отличающийся тем, что управляющая дифференциальная качалка взаимодействует с распределительным золотником шарнирно через один конец двуплечего рычага, другой конец которого также шарнирно взаимодействует с отсечным клапаном.2. Гидромеханический привод по п.1, отличающийся тем, что в гнезде отсечного клапана, к которому подведены гидролинии нагнетания и слива, имеются три канавки, а на его золотнике выполнены три бурта, причем средний из них по ширине меньше ширины средней канавки гнезда и в среднем положении клапана расположен симметрично относительно ее сторон, образуя равновеликие кольцевые проточки, а торцы крайних буртов золотника со стороны среднего бурта также образуют с соответствующими сторонами других канавок гнезда идентичные кольцевые проточки, а другие торцы тех же буртов перекрывают другие стороны указанных канавок на величину, равную ширине кольцевых проточек, кроме того, посредством указанных кольцевых проточек при нахождении отсечного клапана в среднем положении торец плунжера клапана включения, противоположный пружине, сообщен с гидролинией нагнетания.3. Гидромеханический привод по п.2, отличающийся тем, что при подаче давления нагнетания и последующим перемещением плунжера клапана включения посредством отсечного клапана из одного крайнего положения в другое осуществляется следующая коммутация гидролинии привода: пружинной полости стопора, межбуртовой полости золотникового гидрораспределителя и штоковой полости гидродвигателя с нагнетанием; разобщение полостей гидродвигателя и отсоединение их от гидролинии слива.4. Гидромеханический привод по п.3, отличающийся тем, что при расположении золотникового гидрораспределителя в любом положении внутри корпуса с возможностью фиксации за счет перемещения входного звена, двуплечего рычага и отсечного клапана торец плунжера клапана включения со стороны, противоположной пружине, посредством канавок и буртов золотника отсечного клапана сообщается с гидролинией слива, а сам плунжер перемещается под действием пружины в крайнее положение, вследствие чего обеспечиваются кольцевание полостей гидродвигателя и сообщение их и пружинной полости стопора со сливом, стопорение входного звена под усилием пружины стопора, а также отсоединение межбуртовой полости золотникового распределителя от гидролинии нагнетания.