СЛЕДЯЩИЙ ПНЕВМО- ИЛИ ГИДРОПРИВОД ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Российский патент 2013 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к области общего машиностроения и может быть использовано в следящих пневмо- или гидроприводах с высокоточным регулированием параметров вращения.

Известен следящий пневмо- или гидропривод (патент РФ 2093714, F15В 9/03, 20.10.1997), содержащий первый и второй исполнительные механизмы возвратно-поступательного движения, выходные звенья которых связаны с приводным валом через устройство поступательного движения во вращательное, датчик текущего угла поворота приводного вала, формирователь первого и второго командных сигналов и контуры управления первым и вторым исполнительными механизмами, при этом первый контур управления включает в себя первый блок вычитания и синусный преобразователь, второй контур управления - второй блок вычитания и косинусный преобразователь, выходы первого и второго блоков вычитания подключены к распределителям рабочей среды соответствующих исполнительных механизмов, первый и второй выходы формирователя командных сигналов подключены к первым входам первого и второго блоков вычитания, а выход датчика текущего угла приводного вала подключен ко вторым входам первого и второго блоков вычитания соответственно через синусный и косинусный преобразователи.

Данное изобретение не может обеспечить высокой точности поворота приводного вала на заданный угол, особенно, если угол поворота меньше 360°.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является устройство по патенту РФ 2218487, F15В 9/03.

Данный следящий пневмо- или гидропривод содержит первый и второй исполнительные механизмы возвратно-поступательного движения, выходные звенья которых связаны с приводным валом через устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, датчик текущего угла поворота приводного вала, формирователь первого и второго командных сигналов и контуры управления первым и вторым исполнительными механизмами, при этом первый контур управления включает в себя первый блок вычитания и синусный преобразователь, второй контур управления - второй блок вычитания и косинусный преобразователь, выходы первого и второго блоков вычитания подключены к распределителям рабочей среды соответствующих исполнительных механизмов. Кроме того, первый и второй выходы формирователя командных сигналов подключены к первым входам первого и второго блоков вычитания, а выход датчика текущего угла приводного вала подключен ко вторым входам первого и второго блоков вычитания соответственно через синусный и косинусный преобразователи. Согласно изобретению формирователь первого и второго командных сигналов включает в себя задатчик изменения угла поворота приводного вала по времени, синусный и косинусный преобразователи, при этом выход задатчика изменения угла поворота приводного вала подключен к входам указанных синусного и косинусного преобразователей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя командных сигналов. Недостатком данного изобретения является неравномерность угловой скорости вращения вала исполнительного механизма при отработке управляющего сигнала вследствие силового взаимодействия электрогидравлических агрегатов и воздействия внешней нагрузки.

Целью предполагаемого изобретения является уменьшение неравномерности угловой скорости вращения вала исполнительного механизма при отработке управляющего сигнала.

Поставленная техническая задача решается тем, что следящий пневмо- или гидропривод вращательного движения содержит первый и второй исполнительные механизмы возвратно-поступательного движения, выполненные в виде пневмо- или гидроцилиндров, выходные звенья которых связаны с приводным валом через устройства преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (кривошипно-шатунный механизм), развернутые на 90° относительно друг друга. Электронная часть содержит датчик текущего угла поворота приводного вала, формирователь первого и второго командных сигналов и контур управления первым и вторым исполнительными механизмами. При этом первый контур управления включает в себя первый блок вычитания и синусный преобразователь, второй контур управления - второй блок вычитания и косинусный преобразователь. Выходы первого и второго блоков вычитания подключены к распределителям рабочей среды соответствующих исполнительных механизмов. Первый и второй выходы формирователя командных сигналов подключены к первым входам первого и второго блоков вычитания, а выход датчика текущего угла приводного вала подключен ко вторым входам первого и второго блоков вычитания соответственно через синусный и косинусный преобразователи, а формирователь первого и второго командных сигналов включает в себя задатчик изменения угла поворота приводного вала по времени и синусный и косинусный преобразователи. При этом выход задатчика изменения угла поворота приводного вала подключен к входам указанных синусного и косинусного преобразователей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя командных сигналов.

Кроме того, он снабжен датчиками давления, корректирующим устройством и устройствами суммирования, при этом датчики давления соединены с каждой полостью пневмо- или гидроцилиндров и корректирующим устройством, входы которого соединен с блоками вычитания, а выходы соединен с устройствами суммирования, установленными между блоком вычитания и распределителем рабочей среды каждого пневмо- или гидроцилиндра.

На рис.1 показана блок схема следящего пневмо- или гидропривода вращательного движения.

На рис.2 показана схема исполнительного механизма следящего пневмо- или гидропривода вращательного движения в двух проекциях.

Следящий пневмо- или гидропривод вращательного движения содержит первый исполнительный механизм 1 возвратно-поступательного движения с электрически управляемым распределителем 2 рабочей среды (жидкости) и второй исполнительный механизм 3 возвратно-поступательного движения с электрически управляемым распределителем 4 рабочей среды (жидкости). Источник рабочей среды может быть любым и на чертеже не показан. Исполнительные механизмы связаны с приводным валом 5 через устройство преобразования возвратно-поступательного движение во вращательное, выполненное в виде шатуна 6 и кривошипа 7. На приводном валу 5 установлен датчик 8 угла поворота. Привод содержит также два контура управления исполнительными механизмами. Первый контур управления включает в себя первый блок 9 вычитания и синусный преобразователь 10. Второй контур управления включает в себя второй блок 11 вычитания и косинусный преобразователь 12. Выход блока 9 вычитания подключен к распределителю 2 рабочей среды первого исполнительного механизма. Выход блока 11 вычитания подключен к распределителю 4 рабочей среды второго исполнительного механизма.

Формирователь командных сигналов включает в себя задатчик 13 изменения угла поворота приводного вала 5 по времени и подключен к входам синусного 14 и косинусного 15 нелинейных преобразователей, выходы которых являются первым и вторым выходами формирователя командных сигналов. Выходы синусного 14 и косинусного 15 преобразователей подключены соответственно к первых входам блоков 9 и 11 вычитания. Выход датчика 8 угла поворота приводного вала 5 подключен ко вторым входам блоков 9 и 11 вычитания соответственно через синусный 10 и косинусный 12 преобразователи.

Рабочие органы исполнительных механизмов выполнены в виде шатунов 6, соединенных с кривошипами 7, установленными на выходном валу 5 и развернутыми на 90° относительно друг друга. Пневмо- или гидроцилиндры 16 и 17 исполнительных механизмов 1 и 3 снабжены датчиками давления 18, 19, 20, 21, соединенными с каждой полостью этих пневмо- или гидроцилиндров 16 и 17. При этом датчики давления 18, 19, 20, 21 соединены с корректирующим устройством 22, входы которого соединены с блоками вычитания, а выходы соединены с устройствами суммирования 23 и 24, установленными между блоками вычитания 9 и 11 и распределителем рабочей среды 2 и 4 каждого гидроцилиндра 16 и 17.

Устройство работает следующим образом. При отработке приводом заданного угла поворота задатчик 13 изменения угла поворота приводного вала 5 по времени отрабатывает сигнал как временную функцию заданного угла поворота приводного вала 5. Фактический угол поворота приводного вал 5 замеряется датчиком 8 угла поворота. Задающий сигнал с задатчика 13 поступает на синусный 14 и косинусный 15 преобразователи, на выходе которых формируются первый и второй командные сигналы, пропорциональные синусу и косинусу заданного угла поворота приводного вала 5 и поступающие на первые входы блоков 9 и 11 вычитания. Сигнал с датчика 8 угла поворота, соответствующий фактическому значению угла поворота приводного вала 5, поступает на синусный 10 и косинусный 12 преобразователи, на выходе которых формируются сигналы обратной связи, пропорциональные синусу и косинусу фактического значении угла поворота приводного вала 5. С выходов преобразователей 10 и 12 указанные сигналы поступают на вторые входы блоков 9 и 11 вычитания, где формируются управляющие сигналы, равные разнице между командным сигналам и сигналом обратной связи. Управляющие сигналы поступают на распределители 2 и 4 исполнительных механизмов 1 и 3 возвратно-поступательного движения. В зависимости от знака рассогласования управляющего сигнала происходит либо ускорение, либо замедление перемещения выходных звеньев исполнительных механизмов и соответственно ускорение или замедление поворота приводного вала 5. Для уменьшения неравномерности угловой скорости вращения приводного вала 5 при отработке управляющего сигнала вследствие силового взаимодействия электрогидравлических агрегатов и воздействия внешней нагрузки, сигналы с датчиков давления 18, 19, 20, 21 поступают на корректирующее устройство 22, подключенное к выходам блоков 9 и 11 вычитания. В корректирующем устройстве 22 сигналы с датчиков 18, 19, 20, 21 сравниваются с заданными сигналами, поступившими из блоков вычитания 9 и 11. Через устройства суммирования 23 и 24 откорректированный командный сигнал поступает на распределители рабочей среды 2 и 4 каждого гидроцилиндра 16 и 17.

Таким образом, предлагаемый следящий пневмо- или гидропривод позволяет обеспечить равномерную угловую скорость вращения вала и исключить влияние силового взаимодействия электрогидравлических агрегатов и воздействия внешней нагрузки.

Привод предназначен для следящих пневмо- или гидросистем с высокоточным регулированием параметров вращения. Привод содержит первый и второй исполнительные механизмы возвратно-поступательного движения, выполненные в виде пневмо- или гидроцилиндров, выходные звенья которых связаны с приводным валом через устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, датчик текущего угла поворота приводного вала, формирователь первого и второго командных сигналов и контур управления первым и вторым исполнительными механизмами; при этом первый контур управления включает в себя первый блок вычитания и синусный преобразователь, второй контур управления - второй блок вычитания и косинусный преобразователь, выходы первого и второго блоков вычитания подключены к распределителям рабочей среды соответствующих исполнительных механизмов, первый и второй выходы формирователя командных сигналов подключены к первым входам первого и второго блоков вычитания, а выход датчика текущего угла приводного вала подключен ко вторым входам первого и второго блоков вычитания соответственно через синусный и косинусный преобразователи, а формирователь первого и второго командных сигналов включает в себя задатчик изменения угла поворота приводного вала по времени и синусный, и косинусный преобразователи, при этом выход задатчика изменения угла поворота приводного вала подключен к входам указанных синусного и косинусного преобразователей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя командных сигналов, при этом он снабжен датчиками давления, корректирующим устройством и устройствами суммирования, при этом датчики давления соединены с каждой полостью пневмо- или гидроцилиндров и корректирующим устройством, входы которого соединены с блоками вычитания, а выходы соединены соответственно с устройствами суммирования, установленными между блоком вычитания и распределителем рабочей среды каждого пневмо- или гидроцилиндра. Следящий пневмо- или гидропривод позволяет обеспечить равномерную угловую скорость вращения вала и исключить влияние силового взаимодействия электрогидравлических агрегатов и воздействия внешней нагрузки. 2 ил.

Следящий пневмо- или гидропривод вращательного движения, содержащий первый и второй исполнительные механизмы возвратно-поступательного движения, выполненные в виде пневмо- или гидроцилиндров, выходные звенья которых связаны с приводным валом через устройство преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное, датчик текущего угла поворота приводного вала, формирователь первого и второго командных сигналов и контур управления первым и вторым исполнительными механизмами, при этом первый контур управления включает в себя первый блок вычитания и синусный преобразователь, второй контур управления - второй блок вычитания и косинусный преобразователь, выходы первого и второго блоков вычитания подключены к распределителям рабочей среды соответствующих исполнительных механизмов, первый и второй выходы формирователя командных сигналов подключены к первым входам первого и второго блоков вычитания, а выход датчика текущего угла приводного вала подключен ко вторым входам первого и второго блоков вычитания соответственно через синусный и косинусный преобразователи, а формирователь первого и второго командных сигналов включает в себя задатчик изменения угла поворота приводного вала по времени и синусный и косинусный преобразователи, при этом выход задатчика изменения угла поворота приводного вала подключен к входам указанных синусного и косинусного преобразователей, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами формирователя командных сигналов, отличающийся тем, что он снабжен датчиками давления, корректирующим устройством и устройствами суммирования, при этом датчики давления соединены с каждой полостью пневмо- или гидроцилиндров и корректирующим устройством, входы которого соединены с блоками вычитания, а выходы соединены соответственно с устройствами суммирования, установленными между блоком вычитания и распределителем рабочей среды каждого пневмо- или гидроцилиндра.