ШАГОВЫЙ ПРИВОД С ОБЪЕМНЫМ ДОЗИРОВАНИЕМ Российский патент 2009 года по МПК F15B11/12 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в приводных устройствах технологического оборудования.

Известен шаговый привод подач (а.с. СССР №572588, БИ №34, 1977 г.), который включает гидродвигатель, шаговый электродвигатель, кинематически связанный с ним дросселирующий распределитель, вращающийся во втулке, которая жестко связана с выходным валом гидродвигателя, и гидрораспределитель.

Отвод и подвод жидкости к дросселирующему гидрораспределителю производится через рабочие щели со стороны напорной гидролинии, а отвод - через другие щели со стороны сливной гидролинии. Гидродвигатель связан с дросселирующим гидрораспределителем каналами и гидролиниями через гидрораспределитель.

Основным недостатком привода является зависимость выходной величины от изменения нагрузки на валу гидродвигателя, так жидкость дросселируется через рабочие окна дросселирующего гидрораспределителя.

Известно гидравлическое частотно-импульсное приводное устройство (а.с. СССР №322529, БИ №36, 1971 г.), включающее дозаторы, установленные в напорной и сливной магистралях исполнительного механизма и управляемые интерполятором. Устройство включает подключенные к входам тиристорные блоки управления, делителем входных импульсов между этими блоками.

Недостатком устройства является сложность конструкции для обеспечения работы при значительных нагрузках.

Близким по технической сущности является гидравлический реверсивный двигатель с одновременным объемным дозированием на подводе и сливе (В.Л.Сосонкин. Дискретная гидроавтоматика. М.: Машиностроение, 1972, 164 с., с.41, рис.26), включающий электронный блок, управляющий электромагнитами золотника реверса и основной восьмикромочный золотник, переключающий в импульсном режиме объемные дозаторы. В одном из положений восьмикромочного золотника жидкость от насоса поступает в полость дозатора нагнетения, а из другой его полости - в напорную полость исполнительного механизма. Сливная полость исполнительного механизма подключается к дозатору слива, а тот, в свою очередь, соединяется с баком. Исполнительный механизм делает шаг, соответствующий рабочему объему дозатора. Затем восьмикромочный золотник переключается в другое положение, при котором роли полостей дозатора меняются, и исполнительный механизм делает следующий шаг. Недостатком такого устройства является сложность в технологии изготовления гидравлической системы управления, в частности восьмикромочного золотника.

Задача изобретения - снижение затрат на реализацию устройства за счет упрощения его конструкции.

Поставленная задача достигается тем, что шаговый привод с объемным дозированием содержит исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанным с валом двигателя, и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, а дозатор выполнен радиально-поршневым и снабжен поршнями, размещенными по оси радиальных каналов пробки с возможностью перемещения последних.

На фиг.1, фиг.2, фиг 3 и фиг.4 представлен шаговый привод с объемным дозированием.

Привод включает исполнительный механизм 1, связанный с золотником реверса 2. Корпус 3 радиально-поршневого дозатора гидравлически связан с золотником реверса 2, а также с источником питания Р₀ и сливом P_с. Пробка 4, в которой выполнены сквозные радиальные каналы 5, 6, 7, разнесенные вдоль оси вращения, жестко связана с валом двигателя 8 (фиг.2) и вращается в корпусе 3. В радиальных каналах 5, 6, 7 пробки 4 перемещаются поршни 9, 10, 11 (фиг 2, фиг.3, фиг.4). В корпусе 3 выполнены сквозные продольные каналы 12, 13, 14, а также канал 15, связывающий гидравлически каналы 14 и 13 (фиг.1 и фиг.2). Корпус 3 с пробкой 4 закрыты с обеих сторон крышками 16 (фиг.2).

Шаговый привод с объемным дозированием работает следующим образом.

Гидравлическая система предварительно заполняется рабочей жидкостью. Движение от двигателя 8 передается пробке 4, которая вращается в неподвижном корпусе 3. При этом жидкость от источника питания Р₀ поступает, через подводящее отверстие в корпусе 3, в канал 12, в радиальный канал 5 пробки 4. Поршень 9 перемещается в радиальном канале 5 и вытесняет жидкость через выходное отверстие P₁ в корпусе 3 и золотник реверса 2 в одну полость исполнительного механизма 1. Жидкость из другой полости исполнительного механизма 1 через золотник реверса 2 поступает в входное отверстие Р₁, канал 13 корпуса 3, радиальный канал 6 пробки 4. Поршень 10 (фиг.3), перемещающийся в радиальном канале 6, вытесняет жидкость через канал 15 в канал 14, выполненные в корпусе 3. Последний в данный момент гидравлически соединен с радиальным каналом 7 пробки 4, в котором перемещается поршень 11 (фиг.4), вытесняющий жидкость через сливное отверстие в корпусе 3 на слив Р_c.

Таким образом, при вращении пробки 4 происходит смещение выходного звена исполнительного механизма, в данном случае штока гидроцилиндра. Выше описан один шаг смещения выходного звена исполнительного механизма. Исполнительным механизмом может быть как гидроцилиндр, так и гидромотор.

Дальнейшее вращение пробки приводит к повторению шага.

Реверс движения исполнительного механизм осуществляется переключением золотника реверса 2.

Величина перемещения исполнительного механизма 1 определяется числом шагов, а скорость движения - угловой скоростью вращения пробки 4 относительно корпуса 3.

Величину шага t_p определяют из формулы

где S_п - площадь поршней;

l_п - ход поршней;

S_p - рабочая площадь гидроцилиндра;

W_п - объема жидкости за один поворот пробки.

Скорость перемещения V штока определяется по формуле

где ω - угловая скорость вращения пробки.

Использование радиально-поршневого дозатора позволяет уменьшить затраты на его реализацию, так как отпадает необходимость использования сложных золотниковых систем и системы управления ими.

Привод предназначен для приводных устройств различного технологического оборудования. Привод содержит исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанную с валом двигателя и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, при этом дозатор выполнен радиально-поршневым, и снабжен поршнями, размещенными в разнесенных по оси радиальных каналах пробки с возможностью перемещения в последних. Технический результат - упрощение конструкции. 4 ил.

Шаговый привод с объемным дозированием, содержащий исполнительный механизм, связанный с золотником реверса, неподвижный корпус дозатора с каналами, гидравлически связанными с золотником реверса, а также с источником питания и сливом, жестко связанную с валом двигателя и установленную в корпусе с возможностью вращения пробку дозатора, в которой выполнены радиальные каналы, отличающийся тем, что дозатор выполнен радиально-поршневым, и снабжен поршнями, размещенными в разнесенных по оси радиальных каналах пробки с возможностью перемещения в последних.