ОДНОКАСКАДНЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ПЛОСКИМ ЗОЛОТНИКОМ ДВУХСТОРОННЕГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам (ЭГСП), широко применяемым в различных отраслях современной техники. Это системы управления летательных аппаратов, автоматизированное испытательное оборудование в авиационной и автомобильной промышленностях, станки с цифровым программным управлением, системы управления прокатными станами и непрерывной разливки металлов, а также целый ряд других применений. Главным элементом любого ЭГСП, во многом определяющим его статические, динамические и эксплуатационные характеристики, является электрогидравлический усилитель мощности (ЭГУ). ЭГУ различается по числу каскадов усиления (однокаскадные, двухкаскадные и трехкаскадные) и по типу гидрораспределителя (ГР), управляемого электромеханическим преобразователем (ЭМП) (ЭГУ типа «сопло-заслонка», ЭГУ типа «струйная трубка» и ЭГУ золотникового типа). Золотниковые ЭГУ, в свою очередь, подразделяются на ЭГУ с цилиндрическим золотниковым ГР и ЭГУ с плоским золотниковым ГР на упругом подвесе. Последний тип ЭГУ подробно описан в работе [Разинцев В.И. Электрогидравлические усилители мощности. М., Машиностроение, 1980 г.], в которой показано, что этот тип ЭГУ, применяемый как однокаскадный гидроусилитель или в качестве первого каскада в многокаскадных гидроусилителях, имеет целый ряд преимуществ по сравнению с другими типами ЭГУ (работа на полном давлении нагнетания, гарантированный зазор, лучшие энергетические характеристики).

С учетом вышеизложенного в предлагаемом изобретении в качестве прототипа будет рассматриваться однокаскадный ЭГУ с плоским золотниковым ГР на упругом подвесе, принципиальная схема которого изображена на рис.2 вышеупомянутой книги.

Однокаскадный ЭГУ-прототип с плоским золотниковым ГР содержит

- электромеханический преобразователь, выходное звено которого, рычаг, кинематически связан с регулирующим органом плоского золотникового ГР - цилиндрической втулкой;

- основание гидроусилителя с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, соединенное с электромеханическим преобразователем через стакан;

- основание плоского золотникового ГР, в котором с помощью двух втулок выполнены рабочие окна и каналы для подвода и отвода рабочей жидкости;

- стойку, установленную на основании плоского золотникового ГР, с подвижной пластиной на упругом подвесе, образованном двумя продольными параллельными прорезями и четырьмя поперечными выемками.

Недостатки ЭГУ-прототипа.

1. Сложность изготовления поперечных выемок с обеспечением жестких требований к толщине образуемых выемками перемычек, формирующих пружинную подвеску подвижной пластины с определенной жесткостью.

2. Жесткость пружин подвеса подвижной пластины определяется ее устойчивостью к усилию от давления нагнетания, действующего на торец цилиндрической втулки. В свою очередь, жесткость пружин подвеса определяет мощность ЭМП. Эти особенности ЭГУ-прототипа ограничивают величину давления нагнетания.

3. Ограничение расхода рабочей жидкости, распределяемого ЭГУ из-за:

- увеличения диаметра цилиндрической втулки и, как следствие, увеличения усилия, действующего на торец этой втулки, что, в свою очередь, требует увеличения жесткости пружин упругого подвеса плоского золотникового ГР и увеличения мощности ЭМП;

- резонансных колебаний подвижной пластины с цилиндрической втулкой и якоря ЭМП с рычагом, вызванных турбулизированным потоком рабочей жидкости в сливной полости ЭГУ.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная задача решается тем, что в заявленном однокаскадном электрогидравлическом усилителе мощности, содержащем

- электромеханический преобразователь, выходное звено которого, через рычаг, кинематически связано с регулирующим органом плоского золотникового гидрораспределителя - цилиндрической втулкой;

- основание гидроусилителя с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, соединенное с электромеханическим преобразователем через стакан,

при этом согласно изобретению

- регулирующий орган плоского золотникового гидрораспределителя, цилиндрическая втулка, запрессована или установлена с радиальным зазором, равным (0,2÷0,3)Δ, где Δ - величина перекрытий по рабочим кромкам гидрораспределителя, в рычаг электромеханического преобразователя перпендикулярно его продольной оси;

- введен проставок, один торцовый фланец которого крепится к фланцу электромеханического преобразователя, а второй торцовый фланец крепится к основанию гидроусилителя;

- к проставку, перпендикулярно к оси цилиндрической втулки, напротив друг друга, прикреплены две крышки, в каждой из которых с помощью двух втулок выполнены рабочие окна гидрораспределителя и каналы отвода и подвода рабочей жидкости; в крышках, соосно с продольной осью цилиндрической втулки, запрессованы защитные втулки с радиальным зазором (относительно наружного диаметра цилиндрической втулки), равным расчетному значению максимального перемещения цилиндрической втулки от ее нейтрального положения; защитные втулки установлены так, чтобы обеспечить разворот сливного потока рабочей жидкости на 90° через продольные пропилы в защитных втулках шириной, равной 1/3 диаметра защитной втулки и длиной, равной длине выступающей над крышкой части защитной втулки;

- соединение четырех («слив», «нагнетание» и два канала управления p₁ и р₂) рабочих каналов основания гидроусилителя с рабочими окнами в двух крышках, с каналом нагнетания и полостью слива гидроусилителя, реализуется через каналы в проставке и в двух крышках;

- между основанием гидроусилителя и стаканом установлено радиальное уплотнение.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, фиг.1 и 2, на которых изображена принципиальная конструктивная схема усовершенствованного электрогидравлического усилителя мощности, который содержит электромеханический преобразователь (ЭМП) (1) с выходным звеном, рычагом (3), кинематически связанным с распределительным органом ЭГУ - цилиндрической втулкой (5). Основание ЭГУ (7) соединено с ЭМП (1) через стакан (4). Цилиндрическая втулка (5) запрессована в рычаг (3) или установлена в нем с радиальным зазором, равным (0,2÷0,3)Δ, где Δ - величина перекрытий по рабочим кромкам гидрораспределителя. Для сохранения отработанной технологии совместной обработки подвижной и неподвижной частей золотникового гидрораспределителя в конструкцию усовершенствованного ЭГУ введен проставок (14), который одним торцовым фланцем крепится к ЭМП (1), а другим торцовым фланцем крепится к основанию (7). На проставке (14) установлены две крышки - верхняя (12) и нижняя (16), в каждой из которых выполнены каналы подвода и отвода рабочей жидкости и рабочие окна золотникового гидрораспределителя. Для предотвращения «шумов» (колебаний подвижных частей ЭГУ с широким спектром частот и амплитуд) в верхнюю (12) и нижнюю (16) крышки, соосно с цилиндрической втулкой (5), запрессованы защитные втулки (20) и (21). В каждой из защитных втулок параллельно продольной оси, напротив друг друга, выполнены два продольных пропила шириной, равной ,

d_зв - внешний диаметр защитной втулки,

и длиной, равной длине выступающей над плоскостью крышек (12) и (16) части защитных втулок. Защитные втулки (20), (21) запрессовываются так, чтобы обеспечить разворот сливной струи рабочей жидкости на 90°. В торце основания (7) выполнены четыре отверстия, одно из которых («слив») соединено с внутренней полостью стакана (4), другое («нагнетание»), через проставок (14) и нижнюю крышку (16), соединено с отверстием «с», и два отверстия, которые через проставок (14) и два отверстия «а» и «б» соединяются с тем или иным устройством гидроавтоматики.

Усовершенствованный ЭГУ работает следующим образом.

При поступлении управляющего сигнала на управляющую обмотку ЭМП (1) его якорь и жестко связанный с ним рычаг (3) с установленной в нем цилиндрической втулкой (5) отклоняется от своего нейтрального положения на величину, пропорциональную модулю управляющего сигнала, и в направлении, соответствующем знаку этого сигнала. В результате происходит смещение цилиндрической втулки (5) относительно четырех рабочих окон, выполненных в верхней (12) и в нижней (16) крышках. Рабочая жидкость под давлением нагнетания поступает в центральное отверстие цилиндрической втулки (5) через отверстие «с», которое через втулку (18), нижнюю крышку (16) и основание (7) связано с линией нагнетания. Распределяемая цилиндрической втулкой (5) рабочая жидкость подводится и отводится через рабочие окна и систему каналов в верхней (12) и нижней (16) крышках и в проставке (14) через каналы «а» и «б», и далее через каналы в основании гидроусилителя (7).

Сливной поток рабочей жидкости из верхнего и нижнего рабочих окон попадает вначале в кольцевые зазоры между цилиндрической втулкой (5) и защитными кольцами (20) и (21), затем поворачивается на 90° и далее через окна в защитных кольцах (20) и (21) поступает в полость слива гидроусилителя, откуда через отверстие в основании (7) соединяется с гидролинией слива.

Описанный выше разворот сливного потока позволяет разгрузить подвижный элемент ЭМП (1) - якорь и рычаг (3) от турбулизированного потока рабочей жидкости.

В итоге имеем:

- уменьшение мощности ЭМП;

- упрощение технологии изготовления и снижение стоимости ЭГУ;

- увеличение давления нагнетания;

- увеличение расхода рабочей жидкости, распределяемого ЭГУ;

- исключение «шумов» подвижных частей ЭГУ, обусловленных турбулизированным потоком рабочей жидкости в сливной полости ЭГУ.

Усилитель мощности предназначен для электрогидравлических автоматических систем управления летательных аппаратов. Усилитель мощности содержит электромеханический преобразователь, выходное звено которого, через рычаг, кинематически связано с регулирующим органом плоского золотникового гидрораспределителя - цилиндрической втулкой, основание гидроусилителя с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, соединенное с электромеханическим преобразователем через стакан. Цилиндрическая втулка запрессована или установлена с радиальным зазором в рычаг электромеханического преобразователя. Перпендикулярно его продольной оси введен проставок, один торцовый фланец которого крепится к фланцу электромеханического преобразователя, а второй торцовый фланец крепится к основанию гидроусилителя. К проставку, перпендикулярно к оси цилиндрической втулки, напротив друг друга, прикреплены две крышки, в каждой из которых с помощью двух втулок выполнены рабочие окна гидрораспределителя и каналы отвода и подвода рабочей жидкости. В крышках запрессованы защитные втулки. Между основанием гидроусилителя и стаканом установлено радиальное уплотнение. Технический результат - упрощение конструкции. 2 ил.

Однокаскадный электрогидравлический усилитель мощности с плоским золотником двухстороннего распределения, содержащий электромеханический преобразователь, выходное звено которого через рычаг кинематически связано с регулирующим органом плоского золотникового гидрораспределителя цилиндрической втулкой, основание гидроусилителя с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, соединенное с электромеханическим преобразователем через стакан, отличающийся тем, что регулирующий орган плоского золотникового гидрораспределителя, цилиндрическая втулка, запрессована или установлена с радиальным зазором, равным (0,2÷0,3)Δ, где Δ - величина перекрытий по рабочим кромкам гидрораспределителя, в рычаг электромеханического преобразователя перпендикулярно его продольной оси введен проставок, один торцовый фланец которого крепится к фланцу электромеханического преобразователя, а второй торцовый фланец крепится к основанию гидроусилителя, к проставку, перпендикулярно к оси цилиндрической втулки, напротив друг друга, прикреплены две крышки, в каждой из которых с помощью двух втулок выполнены рабочие окна гидрораспределителя и каналы отвода и подвода рабочей жидкости; в крышках соосно с продольной осью цилиндрической втулки запрессованы защитные втулки с радиальным зазором, равным расчетному значению максимального перемещения цилиндрической втулки от ее нейтрального положения; защитные втулки установлены так, чтобы обеспечить разворот сливного потока рабочей жидкости на 90° через продольные пропилы в защитных втулках шириной, равной 1/3 диаметра защитной втулки, и длиной, равной длине выступающей над крышкой части защитной втулки, соединение четырех («слив», «нагнетание» и два канала управления) рабочих каналов основания гидроусилителя с рабочими окнами в двух крышках с каналом нагнетания и полостью слива гидроусилителя реализуется через каналы в проставке и в двух крышках, между основанием гидроусилителя и стаканом установлено радиальное уплотнение.