ЭЛЕКТРОГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД Российский патент 2006 года по МПК H02K57/00 F15B9/00 

Предлагаемое устройство относится к следящим электрогидравлическим системам управления и может быть использовано в качестве автономного электрогидравлического исполнительного механизма в системах управления летательных аппаратов.

Известны автономные электрогидравлические приводы электрогидростатического типа, например привод ЕНА фирм Lucas Aerospace, Liebherr-Aerospace Lindenberg.

Привод содержит блок электроники электродвигателя и клапана кольцевания (1), бесколлекторный двигатель постоянного тока (2), реверсивный нерегулируемый насос (3), гидроцилиндр (8) и вспомогательные элементы: газогидравлический гидрокомпенсатор (10), антикавитационные клапаны насоса (4), предохранительные клапаны (5), электрогидравлический клапан кольцевания (6), антикавитационные клапаны цилиндра (7), фильтр (12) с его предохранительным клапаном (13), клапан безопасности (14). Привод замкнут позиционной обратной связью (15). Скорость перемещения штока гидроцилиндра (8) регулируется подачей насоса (3), которая, в свою очередь, управляется скоростью вращения вала электродвигателя (2), задаваемой электронным блоком (1). В замкнутой гидросистеме привода необходимо поддерживать некоторый минимальный уровень давления (обычно порядка 0,3...0,8 МПа) для обеспечения надежной работы насоса без кавитационных процессов в нем и силовом гидроцилиндре. Этот уровень давления обеспечивается работой гидрокомпенсатора (10) при всех допустимых температурах рабочей жидкости. Недостатком использованного в рассматриваемом приводе газогидравлического гидрокомпенсатора является сильная зависимость давления сжатого газа от температуры и необходимость постоянного контроля герметичности компенсатора. Кроме того, привод находится под избыточным давлением не только во время работы, но весь срок его службы, что усложняет задачу обеспечения герметичности наружных уплотнений привода. Последний недостаток присущ и известным гидрокомпенсаторам пружинного типа, в которых давление жидкости создается не сжатым газом, а подпружиненным поршнем.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является автономный канал привода фирмы Liebherr, содержащий реверсивный насос, подача которого изменяется путем изменения скорости вращения вала приводного электродвигателя. Известно, что в реверсивных насосах технически и технологически трудно обеспечить стабильность утечек жидкости и линейную зависимость величины реальной подачи насоса от скорости вращения его вала в широком диапазоне скоростей от нуля до максимальной. Использование в приводе челночного клапана, переключающегося перепадом давления в гидроцилиндре и подключающего гидрокомпенсатор к пассивной полости гидроцилиндра, не позволяет применить в приводе более простые и качественные нереверсивные клапанные насосы, так как с этими насосами челночный клапан вызывает неправильную работу (стопорение выходного звена) привода при действии помогающей нагрузки, которая вызывает повышение давления не в активной, а в пассивной полости гидроцилиндра (см. Functional Schematic, Airbus A380 Spoiler Electrical Back-up Hydraulic Actuator, 1998 PT 0001/17 10 2002).

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом электрогидростатическом приводе, содержащем электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, левый и правый насосы, вспомогательный насос, гидроцилиндр, гидрокомпенсатор, предохранительный и сливной клапаны, ограничители расхода, фильтр, датчик положения штока гидроцилиндра, согласно изобретению в предлагаемом приводе использованы два нереверсивных клапанных насоса (для организации реверсивного движения гидроцилиндра), для которых характерны сравнительная простота конструкции, уменьшенные утечки и значительно меньшие проблемы при обеспечении работы в широком диапазоне скоростей вращения, согласно изобретению в предлагаемом приводе применен электрогидравлический клапан слива, подключающий пассивную полость гидроцилиндра к гидрокомпенсатору и управляемого в релейном режиме по знаку сигнала рассогласования следящего привода, что позволяет приводу работать в следящем режиме при помогающей нагрузке на его выходном звене.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема аналога электрогидростатического привода, на фиг.2 показана принципиальная схема заявляемого электрогидростатического привода.

Электрогидростатический привод (привод) содержит электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока (7), левый и правый насосы (9, 10), вспомогательный насос (11), гидроцилиндр (16), гидрокомпенсатор (6), предохранительный и сливной клапаны (4, 14), ограничители расхода (2), фильтр (5), датчик положения штока гидроцилиндра (1).

Привод (фиг.2) работает следующим образом.

По сигналу датчика положения поршня гидроцилиндра (16) сигнал рассогласования следящего привода вычисляется в управляющем микропроцессоре и преобразуется усилителем-инвертором в последовательность трехфазных токов в цепях высокого напряжения бесколлекторного электродвигателя постоянного тока (БДПТ) (7), обеспечивающих вращение его вала. Скорость вращения вала (БДПТ) изменяется пропорционально сигналу рассогласования следящего привода. На валу БДПТ установлены два нереверсивных и нерегулируемых клапанных насоса (9, 10) с серпообразным входным окном в торцевой поверхности кинетора (8) для левого насоса.

При вращении вала БДПТ в одну сторону один из этих насосов (например, 9) подает жидкость в полость гидроцилиндра (16), при этом на выходе второго насоса (например, 10) подача жидкости отсутствует.

Вращение вала БДПТ в другую сторону приводит к подаче жидкости вторым насосом (10) и отсутствию подачи в первом (9). Электрогидравлический клапан слива (14) управляется электромагнитами (3) и (15) по знаку сигнала рассогласования следящего привода и в релейном режиме подключает пассивную полость гидроцилиндра к гидрокомпенсатору (13). Вспомогательный насос (11) вне зависимости от направления вращения приводного вала подкачивает жидкость под плунжер гидрокомпенсатора (6), обеспечивая сдвиг пружинного блока (13) влево и, как следствие, повышение давления на входе основных насосов (9, 10) до необходимого уровня. В магистрали всасывания вспомогательного насоса (11) установлен регулятор подачи (12), обеспечивающий постоянство давления на выходе вспомогательного насоса при любых скоростях вращения приводного вала.

Ограничители расхода (2) служат для ограничения скорости просадки выходного звена привода при помогающей нагрузке.

Электрогидростатический привод относится к следящим электрогидравлическим системам управления и может быть использован в качестве автономного электрогидравлического исполнительного механизма в системах управления летательных аппаратов. Для организации реверсивного движения гидроцилиндра в приводе использованы два нереверсивных клапанных насоса, для которых характерны сравнительная простота конструкции, уменьшенные утечки и значительно меньшие проблемы при обеспечении работы в широком диапазоне скоростей вращения, что является техническим результатом изобретения. В нем также применен электрогидравлический клапан слива, подключающий пассивную полость гидроцилиндра к гидрокомпенсатору, который управляется электромагнитами по знаку сигнала рассогласования следящего привода в релейном режиме. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрогидростатический привод, содержащий электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, два насоса, вспомогательный насос, гидроцилиндр, гидрокомпенсатор, предохранительный клапан, электрогидравлический сливной клапан, ограничители расхода, фильтр, датчик положения штока гидроцилиндра, отличающийся тем, что в приводе для организации реверсивного движения гидроцилиндра использованы два нереверсивных клапанных насоса, обеспечивающих работу в широком диапазоне скоростей вращения.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что в нем применен электрогидравлический клапан слива, подключающий пассивную полость гидроцилиндра к гидрокомпенсатору и управляющий в релейном режиме по знаку сигнала рассогласования следящего привода, что позволяет приводу работать в следящем режиме при помогающей нагрузке на его выходном звене.