Электрогидравлическая система управления Российский патент 2018 года по МПК F15B9/04 

Описание патента на изобретение RU2641192C1

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, а именно к системам управления перемещением различных объектов управления.

Известна электрогидравлическая система управления по патенту РФ №2162551 «Электрогидравлическая система управления (варианты)».

Данная электрогидравлическая система управления, принятая за прототип, содержит гидробак, регулируемый насос с регулятором уровня давления, два или более электрогидравлических приводов по количеству объектов управления, причем каждый электрогидравлический привод содержит исполнительный гидродвигатель, кинематически соединенный с объектом управления, пропорциональный гидрораспределитель с LS каналами для возможности измерения давления в полостях гиродвигателя, пульт управления, сумматор, при этом напорная магистраль регулируемого насоса гидравлически соединена со входами электрогидравлических приводов, всасывающая полость насоса и сливные магистрали электрогидравлических приводов соединены с гидробаком.

Регулятор давления регулируемого насоса в прототипе выполнен электрогидравлическим, для которого управляющими воздействиями являются сигналы датчика давления в напорной магистрали насоса и датчика давления в полостях исполнительных гидродвигателей, при чем информация о давлениях в полостях гидродвигателей поступает по LS каналам пропорциональных гидрораспределителей, при этом величина давления в напорной магистрали насоса является величиной переменной и определяется давлением в полостях исполнительного гидродвигателя при его нагрузке, что при различных величинах нагрузок определяет неоднозначность величины сигналов управления для создания заданной скорости объектов управления.

Недостатком вышеуказанной электрогидравлической системы управления является невозможность использования ее для перемещения объектов управления с высокими требованиями к стабильности скорости их перемещения, особенно если объекты управления характеризуются переменной величиной трения, переменными моментами неуравновешенности, в том числе и знакопеременными моментами, а также к объектам управления с люфтами в механических передачах.

В первую очередь стабильность скоростей перемещения объектов с указанными выше нелинейностями определяется наличием и глубиной обратных связей по скоростному контуру. В прототипе таких обратных связей нет, что является его недостатком.

Другим фактором, определяющим стабильность скоростей объекта, является постоянство подачи рабочей жидкости к исполнительному гидродвигателю электрогидравлической системы при изменении величины нагрузки на него. Прототип не обеспечивает такой характеристики.

Еще одним фактором, существенно влияющим на стабильность скоростей объекта управления, является стабильность позиционирования золотников пропорциональных гидрораспределителей, которая в структуре без электрической обратной связи по положению его золотника определяется соотношением усилия возвратной пружины при перемещении золотника пропорционального гидрораспределителя к величине возмущающей силы. Гидродинамические возмущения приводят к отклонению золотника от заданного положения, что сказывается на изменении скорости перемещения объекта управления от заданного значения, что также является недостатком прототипа.

Указанные причины приводят к ограниченному диапазону регулирования скоростей и их недостаточной стабильности при перемещении объектов управления, особенно с минимальной скоростью при изменении параметров объектов управления, таких как неуравновешенность, трение, люфты в соединениях.

Целью заявляемого изобретения является увеличение диапазона регулирования скоростей перемещения объектов управления и повышение стабильности скоростей их перемещения при изменяющихся параметрах в них.

Указанная цель достигается тем, что в электрогидравлическую систему управления, содержащую гидробак, регулируемый насос с регулятором давления, два или более электрогидравлических приводов, каждый из которых включает в себя пропорциональный гидрораспределитель с LS каналами, пульт управления, сумматор, исполнительный гидродвигатель, кинематически соединенный с объектом управления, напорная магистраль регулируемого насоса гидравлически соединена со входами электрогидравлических приводов, всасывающая полость насоса и сливные магистрали электрогидравлических приводов соединены с гидробаком, а в каждый электрогидравлический привод, входящий в электрогидравлическую систему управления, введены широтно-импульсный модулятор (ШИМ), дифференцирующее звено, датчик относительного положения, установленный на объекте управления, датчик положения золотника пропорционального гидрораспределителя, гидрозамок и LS клапан, причем выход пульта управления соединен с неинвертирующим входом сумматора, первый инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика положения золотника пропорционального гидрораспределителя, а выход датчика относительного положения объекта управления через дифференцирующее звено соединен со вторым инвертирующим входом сумматора, выход которого соединен с входом ШИМ, выходы которого соединены с управляющими входами пропорционального гидрораспределителя, гидравлический вход электрогидравлического привода через LS клапан гидролинией соединен с первым входом пропорционального гидрораспределителя, сливная гидролиния электрогидравлического привода соединена со вторым входом пропорционального гидрораспределителя, первый и второй выходы пропорционального гидрораспределителя гидравлически соединены через гидрозамок с входами исполнительного гидродвигателя, третий выход пропорционального гидрораспределителя гидролинией соединен с управляющим входом LS клапана.

Материалы заявки поясняются графическими материалами, где на фиг. 1 представлена структурно-функциональная схема заявляемой системы; на фиг. 2 представлена расходная характеристика пропорциональных гидрораспределителей.

Электрогидравлическая система управления (фиг 1) содержит, в частном случае, гидробак 1, регулируемый насос 2 с регулятором давления 3, два электрогидравлических привода (ЭГП) 4 и 5, каждый из которых включает в себя пропорциональный гидрораспределитель 6 с LS каналами, пульт управления 7, сумматор 8, исполнительный гидродвигатель 9, кинематически соединенный с объектом управления 10, напорная магистраль регулируемого насоса 2 гидравлически соединена со входами ЭГП 4, 5, всасывающая полость регулируемого насоса 2 и сливные магистрали ЭГП 4, 5 соединены с гидробаком 1, а в каждый ЭГП 4, 5, входящие в электрогидравлическую систему управления, введены ШИМ 11, дифференцирующее звено 12, датчик относительного положения 13, установленный на объекте управления 10, датчик положения золотника 14 пропорционального гидрораспределителя 6, гидрозамок 15 и LS клапан 16, причем выход пульта управления 7 соединен с неинвертирующим входом сумматора 8, первый инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика положения золотника 14 пропорционального гидрораспределителя 6, а выход датчика относительного положения 13 объекта управления 10 через дифференцирующее звено 12 соединен со вторым инвертирующим входом сумматора 8, выход которого соединен с входом ШИМ 11, выходы которого соединены с управляющими входами пропорционального гидрораспределителя 6, гидравлический вход электрогидравлического привода через LS клапан 16 гидролинией соединен с первым входом пропорционального гидрораспределителя 6, сливные гидролинии ЭГП 4, 5 соединены со вторым входом пропорционального гидрораспределителя 6, первый и второй выходы пропорционального гидрораспределителя 6 гидравлически соединены через гидрозамок 15 с входами исполнительного гидродвигателя 9, третий выход пропорционального гидрораспределителя 6 гидролинией соединен с управляющим входом LS клапана 16.

Работу электрогидравлической системы управлением рассмотрим на примере функционирования одного ЭГП 4 из ее состава (фиг. 1).

После включении приводного двигателя (не показан), вал которого кинематически связан с валом регулируемого насоса 2, рабочая жидкость по напорной магистрали от регулируемого насоса 2 поступает на вход ЭГП 4 и далее через LS клапан 16 на первый вход пропорционального гидрораспределителя 6, второй вход которого гидролинией соединен со сливной магистралью ЭГП 4 и далее с гидробаком 1.

При поступлении с пульта управления 7 управляющего сигнала на неинвертирующий вход сумматор 8, в котором суммируются сигналы обратных связей с датчика относительного положения 13 объекта управления 10 и датчика положения золотника 14 пропорционального распределителя 6, поступающие соответственно на первый и второй инвертирующие входы сумматора 8, сформированный сигнал с выхода сумматора 8 поступает на вход ШИМ 11 и далее с его выхода на управляющие входы пропорционального гидрораспределителя 6.

Сигналы с выходов ШИМ 11 вызывают отклонение золотника пропорционального гидрораспределителя 6 и в соответствии с его расходной характеристикой (Фиг 2), рабочая жидкость с первого и второго выходов пропорционального гидрораспределителя 6 (фиг. 1) через гидрозамок 15 поступает в рабочие полости исполнительного гидродвигателя 9, при этом регулируемый насос 2 работает в режиме поддержания постоянного давления, причем уровень поддерживаемого давления меньше давления срабатывания предохранительных клапанов (не показаны) электрогидравлической системы управления, а необходимый расход рабочей жидкости создается регулятором давления 3 «по потребности» за счет изменения отклонения люльки регулируемого насоса 2, то есть при падении давления в напорной магистрали регулируемого насоса 2 регулятор давления 3 увеличивает подачу регулируемого насоса 2, восстанавливая заданное давление, и, наоборот, при повышении давления выше заданного регулятор давления 3 уменьшает подачу регулируемого насоса 2.

В заявляемой электрогидравлической системе управления вариант исполнения регулятора давления 3 описан в каталоге ОАО «Пневмострой-машина», «Регулируемые аксиально-поршневые насосы серии 313», г. Екатеринбург, 2011 г., стр. 20.

Пропорциональный гидрораспределитель 6 для обеспечения как минимальных, так и максимальных скоростей перемещения объектов управления имеет плавно возрастающую расходную характеристику (фиг. 2) в зависимости от перемещения его золотника и с учетом наличия в пропорциональном гидрораспределителе 6 датчика положения его золотника 14 обеспечивается возможность позиционирования золотника в том числе и от величины сигнала управления.

Пропорциональный гидрораспределитель 6 (фиг. 1) имеет LS каналы, каждый из которых при отклонении золотника от нейтрального положения соединяется с его третьим выходом и далее по гидролинии рабочая жидкость поступает на управляющий вход LS клапана 16.

Поступающая рабочая жидкость с входа ЭГП 4 через LS клапан 16 на первый вход пропорционального гидрораспределителя 6 обеспечивает перепад давления на пропорциональном гидрораспределителе 6, близкий к постоянному. Постоянство перепада давления на пропорциональном гидрораспределителе 6 формируется за счет регулирования величины перепада давления на LS клапане 16, на первый вход которого поступает давление с напорной магистрали регулируемого насоса 2, а на второй через LS каналы - давление из полостей исполнительного гидродвигателя 9. В результате обеспечивается постоянство расхода рабочей жидкости через пропорциональный гидрораспределитель 6 при изменении величины нагрузки, прилагаемой к исполнительному гидродвигателю 9, например, при изменении момента неуравновешенности. В совокупности с улучшенным позиционированием золотника пропорционального гидрораспределителя 6 повышается стабильность подачи рабочей жидкости в исполнительный гидродвигатель 9.

Для исключения значительных нелинейностей типа сухое трение и люфты в кинематическом соединении: исполнительный гидродвигатель 9 - объект управления 10, а также для обеспечения стабильности скорости перемещения объекта управления 10 вводится отрицательная обратная связь по скорости, сформированная по сигналу с датчика относительного положения 13, через дифференцирующее звено 12 на второй инвертирующий вход сумматора 8.

Аналогичным образом работают все электрогидравлические приводы из состава электрогидравлической системы управления, их количество определяется количеством объектов управления.

Вариант исполнения сумматора приведен в книге «Электроника». В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев, Москва: «Высшая школа», 1991 г., а вариант построения широтно-импульсного модулятора описан в книге «Транзисторная преобразовательная техника». М.: Изд-во «Техносфера», 2005 г.

Заявляемое техническое решение проверено на стендах АО «ВНИИ «Сигнал» с положительными результатами в рамках создания приводов для БМ РСЗО «КАМА».

Похожие патенты RU2641192C1

название год авторы номер документа
Электрогидравлическая система управления 2018
  • Бабкин Алексей Валерьевич
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Судариков Егор Сергеевич
  • Лазуткин Владимир Александрович
  • Шарков Валерий Иванович
  • Азаркин Дмитрий Владимирович
  • Крылов Дмитрий Юрьевич
  • Патушин Дмитрий Николаевич
  • Нагаев Алексей Владимирович
RU2708477C1
Электрогидравлическая система 2021
  • Судариков Егор Сергеевич
  • Азаркин Дмитрий Владимирович
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Лазуткин Владимир Александрович
  • Савинов Виктор Владимирович
  • Крылов Дмитрий Юрьевич
  • Патушин Дмитрий Николаевич
RU2797330C2
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 2007
  • Кокошкин Николай Николаевич
  • Новоселов Борис Васильевич
  • Валиков Петр Иванович
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Чиркин Федор Владимирович
  • Шарков Валерий Иванович
  • Азаркин Дмитрий Владимирович
  • Патушин Дмитрий Николаевич
  • Мусатов Роман Львович
  • Коробов Андрей Николаевич
RU2347950C1
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД 2017
  • Круглов Владимир Юрьевич
  • Валиков Пётр Иванович
  • Дмитриев Сергей Леонидович
  • Шорохов Анатолий Иванович
  • Савинов Виктор Владимирович
  • Струков Илья Владимирович
  • Филиппов Сергей Иванович
RU2646169C1
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД 2018
  • Круглов Владимир Юрьевич
  • Валиков Пётр Иванович
  • Дмитриев Сергей Леонидович
  • Шорохов Анатолий Иванович
  • Савинов Виктор Владимирович
  • Бабкин Алексей Валерьевич
  • Писакин Олег Евгеньевич
  • Филиппов Сергей Иванович
RU2688783C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИМ СЛЕДЯЩИМ ПРИВОДОМ С МАШИННО-ДРОССЕЛЬНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ 2023
  • Гойдо Максим Ефимович
  • Бодров Валерий Владимирович
  • Багаутдинов Рамиль Мерсеитович
RU2815567C1
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 2004
  • Новоселов Борис Васильевич
  • Лукьянов Лев Евгеньевич
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Хорохорин Борис Александрович
  • Валиков Петр Иванович
  • Чиркин Федор Владимирович
RU2272181C1
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПАКЕТА НАПРАВЛЯЮЩИХ БОЕВОЙ МАШИНЫ РЕАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ 2011
  • Новоселов Борис Васильевич
  • Николаев Владимир Яковлевич
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Судариков Егор Сергеевич
  • Коробов Андрей Николаевич
  • Лазуткин Владимир Александрович
  • Шарков Валерий Иванович
  • Азаркин Дмитрий Владимирович
  • Крылов Дмитрий Юрьевич
RU2503908C2
Электрогидравлическая система управления 2018
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Лазуткин Владимир Александрович
  • Азаркин Дмитрий Владимирович
RU2708004C1
СИСТЕМА СТАБИЛИЗАЦИИ ПАКЕТА НАПРАВЛЯЮЩИХ БОЕВОЙ МАШИНЫ РЕАКТИВНОЙ СИСТЕМЫ ЗАЛПОВОГО ОГНЯ 2009
  • Новоселов Борис Васильевич
  • Шуенкин Борис Владимирович
  • Валиков Петр Иванович
  • Чиркин Федор Владимирович
  • Шаталов Виктор Александрович
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Слипенко Геннадий Константинович
  • Коробов Андрей Николаевич
  • Лазуткин Владимир Александрович
RU2387943C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 641 192 C1

Реферат патента 2018 года Электрогидравлическая система управления

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, а именно к системам управления перемещением различных объектов управления. Система управления содержит гидробак, регулируемый насос с регулятором давления, два или более электрогидравлических приводов, каждый из которых включает в себя пропорциональный гидрораспределитель с LS каналами, пульт управления, сумматор, исполнительный гидродвигатель и объект управления. В каждый электрогидравлический привод введены широтно-импульсный модулятор, дифференцирующее звено, датчик относительного положения, датчик положения золотника пропорционального гидрораспределителя, гидрозамок и LS клапан. Технический результат - увеличение диапазона регулирования скоростей перемещения объектов управления и повышение стабильности скоростей их перемещения. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 641 192 C1

Электрогидравлическая система управления, содержащая гидробак, регулируемый насос с регулятором давления, два или более электрогидравлических приводов, каждый из которых включает в себя пропорциональный гидрораспределитель с LS каналами, пульт управления, сумматор, исполнительный гидродвигатель, кинематически соединенный с объектом управления, напорная магистраль регулируемого насоса гидравлически соединена со входами электрогидравлических приводов, всасывающая полость насоса и сливные магистрали электрогидравлических приводов соединены с гидробаком, отличающаяся тем, что в каждый электрогидравлический привод, входящий в электрогидравлическую систему управления, введены широтно-импульсный модулятор, дифференцирующее звено, датчик относительного положения, установленный на объекте управления, датчик положения золотника пропорционального гидрораспределителя, гидрозамок и LS клапан, причем выход пульта управления соединен с неинвертирующим входом сумматора, первый инвертирующий вход которого соединен с выходом датчика положения золотника пропорционального гидрораспределителя, а выход датчика относительного положения объекта управления через дифференцирующее звено соединен со вторым инвертирующим входом сумматора, выход которого соединен с входом широтно-импульсного модулятора, выходы которого соединены с управляющими входами пропорционального гидрораспределителя, гидравлический вход электрогидравлического привода через LS клапан гидролинией соединен с первым входом пропорционального гидрораспределителя, сливная гидролиния электрогидравлического привода соединена со вторым входом пропорционального гидрораспределителя, первый и второй выходы пропорционального гидрораспределителя гидравлически соединены через гидрозамок с входами исполнительного гидродвигателя, третий выход пропорционального гидрораспределителя гидролинией соединен с управляющим входом LS клапана.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2018 года RU2641192C1

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) 1999
  • Тишинин А.И.
  • Глазунов С.Д.
  • Хайкин В.А.
RU2162551C2
ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ 2004
  • Новоселов Борис Васильевич
  • Лукьянов Лев Евгеньевич
  • Глазунов Сергей Дмитриевич
  • Хорохорин Борис Александрович
  • Валиков Петр Иванович
  • Чиркин Федор Владимирович
RU2272181C1
АВТОНОМНЫЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД 2013
  • Амелькин Станислав Владимирович
  • Белоусов Борис Николаевич
  • Беляев Николай Викторович
  • Борель Сергей Николаевич
  • Кацан Алексей Сергеевич
  • Кацан Сергей Иванович
  • Климачкова Анна Сергеевна
  • Митряев Валерий Геннадьевич
  • Наумов Сергей Викторович
  • Рокин Павел Анатольевич
  • Сытина Людмила Вячеславовна
RU2529965C1
DE 10319484 B4, 03.07.2008
US 20150075148 A1, 19.03.2015.

RU 2 641 192 C1

Авторы

Бабкин Алексей Валерьевич

Глазунов Сергей Дмитриевич

Судариков Егор Сергеевич

Коробов Андрей Николаевич

Лазуткин Владимир Александрович

Шарков Валерий Иванович

Азаркин Дмитрий Владимирович

Крылов Дмитрий Юрьевич

Патушин Дмитрий Николаевич

Савинов Виктор Владимирович

Нагаев Алексей Владимирович

Даты

2018-01-16Публикация

2016-12-12Подача