ЭЛЕКТРОГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ПРИВОД С ВЗВОДИМЫМ ГИДРОКОМПЕНСАТОРОМ 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-прототипе 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.

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом электрогидростатическом приводе с взводимым гидрокомпенсатором, содержащем электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, реверсивный нерегулируемый насос, гидроцилиндр, гидрокомпенсатор, клапаны подпитки, предохранительные клапаны, электрогидравлический клапан стопорения штока гидроцилиндра, ограничители расхода, фильтр, датчик положения штока гидроцилиндра, согласно изобретению в предлагаемом приводе использован гидрокомпенсатор, пружинный блок которого с предварительно сжатой пружиной при взведении переводится давлением, поданным под торец плунжера взвода, в рабочее положение и фиксируется там упором во время работы привода вплоть до снятия взвода гидрокомпенсатора путем подачи напряжения на обмотку электромагнита, снимающего пружинный блок с упора, что позволяет поддерживать необходимый уровень минимального давления в работающем приводе вне зависимости от величины давления под торцом плунжера взвода и обеспечивает наилучшие условия хранения выключенного привода без избыточного давления в его гидросистеме, согласно изобретению в предлагаемом приводе использован специальный пусковой алгоритм управляющего контроллера, по которому клапаном стопорения штока гидроцилиндра на некоторое время фиксируется выходное звено привода, подачей сигнала соответствующей полярности на электродвигатель насосом развивается давление в одной из ветвей основного гидравлического контура привода, которое подается под торец плунжера взвода гидрокомпенсатора и сдвигает плунжер в крайнее положение до фиксации упором его пружинного блока, затем сигнал с электродвигателя снимается и открывается клапан стопорения, что позволяет поддерживать заданный уровень минимального давления в работающем приводе с взводимым гидрокомпенсатором без установки вспомогательного насоса и не влечет за собой дополнительных энергетических затрат во время работы привода.

Согласно изобретению предлагаемый привод отличается от прототипа:

- Устройством взводимого пружинного гидрокомпенсатора (5), имеющего пружинный блок (6) с ограничением максимальной длины предварительно сжатой пружины, плунжер взвода (11), под торец которого подведено давление в одной из ветвей основного гидравлического контура привода, упор (13) пружинного блока и электромагнит (12) снятия взвода гидрокомпенсатора. Рабочая жидкость заполняет камеру гидрокомпенсатора снаружи сильфонной оболочки с жестким дном. При выключенном приводе пружинный блок (6) имеет возможность сместиться на своем основании вправо и не давит на жесткое дно сильфона гидрокомпенсатора, при этом избыточное давление жидкости в гидрокомпенсаторе практически отсутствует и определяется только небольшим воздействием упругого сильфона. После включения привода и подачи достаточно большого давления под торец плунжера взвода (11) он смещается до упора влево и надвигает пружинный блок на жесткое дно сильфона гидрокомпенсатора. При крайне левом положении плунжера взвода упор (13) заходит под правый торец пружинного блока (6) и фиксирует его в этом рабочем положении. Теперь взведенное состояние гидрокомпенсатора будет сохраняться вне зависимости от величины давления под торцом плунжера взвода (11). При рабочем положении пружинного блока две его обоймы сближаются и предварительно сжатая пружина, упираясь в жесткое дно сильфона гидрокомпенсатора, развивает давление в нем. Необходимая жесткость пружины определяется выбранным диапазоном изменения давления жидкости при заданном объеме гидросистемы и интервале возможной температуры упругой жидкости, а необходимое предварительное поджатие - номинальным давлением, поддерживаемым гидрокомпенсатором. Сразу после выключения привода управляющий микроконтроллер кратковременно включает обмотку электромагнита снятия взвода гидрокомпенсатора (12), который притягивает наружный конец рычага упора (13). Последний, поворачиваясь, освобождает пружинный блок, который смещается на своем основании вправо и перестает развивать давление в гидрокомпенсаторе.

- Использованием специального пускового алгоритма управляющего контроллера, по которому при включении привода обеспечивается специальная последовательность работы его агрегатов: подачей напряжения на обмотку клапана стопорения штока гидроцилиндра (14) на некоторое время фиксируется выходной шток привода для исключения силового воздействия привода на объект регулирования, подачей сигнала соответствующей полярности на электродвигатель приводится во вращение насос и развивается давление в одной из ветвей основного гидравлического контура привода, которое подается под торец плунжера (11) взвода гидрокомпенсатора, после взвода гидрокомпенсатора сигнал с электродвигателя снимается и после небольшой выдержки для снижения давления до минимального уровня отключением обмотки открывается клапан стопорения.

Указанные отличия позволяют поддерживать в замкнутой гидросистеме привода некоторый уровень минимального давления, необходимый для устранения кавитационных процессов в насосе и силовом гидроцилиндре, только во время работы привода. При выключении привода избыточное давление в нем снимается, что упрощает задачу обеспечения герметичности наружных уплотнений привода при его хранении и увеличивает его надежность. Кроме того, щадящий режим работы уплотнений привода при его хранении позволяет повысить уровень минимального давления в работающем приводе для повышения его динамической жесткости. Поддержание заданного уровня минимального давления обеспечивается работой только гидрокомпенсатора, не требует установки вспомогательного насоса и не влечет за собой дополнительных энергетических затрат во время работы привода, что улучшает его энергетические характеристики.

Указанные отличия являются принципиальными и создают новизну предлагаемого решения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где:

на Фиг.1 показана схема прототипа электрогидростатического привода, на Фиг.2 показана принципиальная схема заявляемого электрогидростатического привода с взводимым гидрокомпенсатором.

Электрогидростатический привод с взводимым гидрокомпенсатором (привод) содержит:

электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока (9), реверсивный нерегулируемый насос (8), гидроцилиндр (15), гидрокомпенсатор (5), клапаны подпитки (3), предохранительные клапаны (4), электрогидравлический клапан стопорения штока гидроцилиндра (14), ограничители расхода (2), фильтр (7), предохранительный клапан (10), датчик положения штока гидроцилиндра (1).

Привод (фиг.2) работает следующим образом:

При включении привода обеспечивается специальная последовательность работы его агрегатов: подачей напряжения на обмотку клапана стопорения штока гидроцилиндра (14) на некоторое время фиксируется выходной шток привода для исключения силового воздействия привода на объект регулирования, подачей сигнала соответствующей полярности на электродвигатель приводится во вращение насос и развивается давление в одной из ветвей основного гидравлического контура привода, которое подается под торец плунжера (11) взвода гидрокомпенсатора, после взвода гидрокомпенсатора сигнал с электродвигателя снимается и после небольшой выдержки для снижения давления до минимального уровня отключением обмотки открывается клапан стопорения.

Скорость перемещения штока гидроцилиндра (15) регулируется подачей насоса (8), которая в свою очередь управляется скоростью вращения вала электродвигателя (9), задаваемой управляющим микропроцессором. Клапаны подпитки (3) обеспечивают восполнение жидкости в основном гидравлическом контуре привода и ограничивают падение давления в нем ниже минимального уровня, задаваемого работой гидрокомпенсатора (5). Предохранительные клапаны (4), открываясь при чрезмерном нагружении привода, ограничивают величину максимального давления в нем. Предохранительный клапан фильтра (10) обеспечивает дренаж корпуса гидронасоса и целостность фильтра при его засорении. Ограничители расхода (2) не являются обязательными элементами привода и служат для улучшения его работы при наличии внешних помогающих сил на штоке гидроцилидра.

Электрогидростатический привод с взводимым гидрокомпенсатором относится к следящим электрогидравлическим системам управления и может быть использован в качестве автономного электрогидравлического исполнительного механизма в системах управления летательных аппаратов. Привод содержит гидрокомпенсатор, пружинный блок которого с предварительно сжатой пружиной при взведении переводится давлением, поданным под торец плунжера взвода, что позволяет поддерживать необходимый уровень минимального давления в работающем приводе вне зависимости от величины давления и обеспечивает наилучшие условия хранения выключенного привода без избыточного давления в его гидросистеме, что является техническим результатом изобретения. В приводе использован специальный пусковой алгоритм управляющего контроллера, по которому клапаном стопорения штока гидроцилиндра на некоторое время фиксируется выходное звено привода и который позволяет поддерживать заданный уровень минимального давления в работающем приводе с взводимым гидрокомпенсатором. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электрогидростатический привод с взводимым гидрокомпенсатором, содержащий электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, реверсивный нерегулируемый насос, гидроцилинндр, гидрокомпенсатор, клапаны подпитки, предохранительные клапаны, электрогидоавлический клапан стопорения штока гидроцилиндра, ограничители расхода, фильтр, датчик положения штока гидроцилиндра, отличающийся тем, что в приводе использован гидрокомпенсатор, пружинный блок которого с предварительно сжатой пружиной при взведении переводится давлением, поданным под торец плунжера взвода, в рабочее положение и фиксируется там упором во время работы привода вплоть до снятия взвода гидрокомпенсатора путем подачи напряжения на обмотку электромагнита, снимающего пружинный блок с упора, что позволяет поддерживать необходимый уровень минимального давления в работающем приводе вне зависимости от величины давления под торцом плунжера взвода и обеспечивает наилучшие условия хранения выключенного привода без избыточного давления в его гидросистеме.2. Привод по п.1, отличающийся тем, что в нем использован специальный пусковой алгоритм управляющего контроллера, по которому клапаном стопорения штока гидроцилиндра на некоторое время фиксируется выходное звено привода, подачей сигнала соответствующей полярности на электродвигатель насосом развивается давление в одной из ветвей основного гидравлического контура привода, которое подается под торец плунжера взвода гидрокомпенсатора и сдвигает плунжер в крайнее положение до фиксации упором его пружинного блока, затем сигнал с электродвигателя снимается и открывается клапан стопорения, что позволяет поддерживать заданный уровень минимального давления в работающем приводе с взводимым гидрокомпенсатором без установки вспомогательного насоса и не влечет за собой дополнительных энергетических затрат во время работы привода.