Гидравлический привод Советский патент 1983 года по МПК F15B11/02 

Изобретение относится к гидравлическим исполнительным устройствам и может быть использовано в различных областях промышленности и народного хозяйства там, где требуется управление большой инерционной нагрузкой при использовании насоса постоянной производительности ограниченной мошности, обеспечение инвариантности по отношению к внешней нагрузке, высокие динамические показатели, высокий КПД.

Известен гидравлический привод, содержаш.ий насос, сливной бак, исполнительный гидродвигатель с рабочими полостями, связанными с насосом и сливным баком напорной и сливной гидролиниями через гидрораспределитель, мультипликатор с управляюш.ей и рабочей полостями, распределительный золотник с торцовыми полостями, образованными золотником в корпусе, с входными и выходными каналами, и управляюший распределитель, причем между гидрораспределителем и насосом установлен обратный клапан, одна торцовая полость и два входных канала распределительного золотника подсоединены к насосу, другая палость через управляюш,ий распределитель и один выход ной канал f непосредственно - к сливному баку, а два других выходных канала сообщают распределительный золотник соответственно с напорной гидролинией и управляющей полостью мультипликатора, рабочая полость которого подключена к напорной гидролинии между гидрораспределителем и обратным клапаном 1.

Недостатками этого гидравлического привода являются сложнос:1 ь конструкции, обусловленная наличием большого числа агрегатов (обратных и предохранительных клапанов), низкие динамические характеристики, объясняемые отсутствием автоматического подключения мультипликатора к нагнетаюшей полости гидродвигателя при отклонении его скорости от заданной величины, и низкий КПД.

Цель изобретения - упрощение конструкции, повышение КПД и улучшение динамических характеристик гидравлического привода.

Указанная цель достигается тем, что в гидравлическом приводе торцовая полость распределительного золотника, подсоединенная к сливному баку, выполнена в в-иде гидроцилиндра с поршнем, штоковой и поршневой полостями, первая из которых подключена к сливному баку непосредственно, вторая - через управляюший распределитель, последний выполнен в виде золотника, а распределительный золотник снабжен двумя дополнительными каналами, подключенными к сливной гидролинии и сливному баку через управляющий распределитель, причем положительное перекрытие золотником канала, сообщающего распределительный золотник с управляющей полостью мультипликатора, равло отрицательному перекрытию выходного канала распределительного золотника, подсоединенного к сливному баку.

На фиг. 1 представлена схема гидравлического привода; на фиг. 2 - график перемещения управляющего гидрораспределителя, задатчика; на фиг. 3 - график изменения скорости исполнительного органа; на фиг. 4 - график перемещения плунжера чувствительного элемента золотникового

устройства порщня; на фиг. 5 - график перемещения плунжера мультипликатора; на фиг. 6 - график изменения давления в нагнетающей полости гидродвигателя.

Гидравлический привод содержит насос 1, сливной бак 2, исполнительный гидродвигатель 3 с рабочими полостями 4 и 5, связанными с насосом 1 и сливным баком 2 напорной 6 и сливной 7 гидролиниями через гидрораспределитель 8, мультипликатор 9 с управляющей 10 и рабочей 11 полостями,

0 распределительный золотник 12 с торцовыми полостями 13 и 14, образованными золотником 15 в корпусе 16 входными 17 и 18 и выходными каналами 19-21, и управляющий распределитель 22, причем между гидрораспределителем 8 и насосом 1 установлен обратный клапан 23, одна торцовая полость 13 и два входных канала 17 и 18 распределительного золотника 12 подключены к насосу 1, другая полость 14 через управляющий распределитель 22 и один выходной канал 19 непосредственно - к

сливному баку 2, а два других выходных канала 20 и 21 сообщают распределительный золотник 12 соответственно с напорной гидролинией б и управляющей полостью 10 мультипликатора 9, рабочая полость 11 которого подключена к напорной гидролинии 6 между гидрораспределителем 8 и обратным клапаном 23.

Торцовая полость 14 распределительного золотника 12, подсоединенная к сливному баку 2, выполнена в виде гидроцилинд0 ра с поршнем 24 со штоковой 25 и поршневой 26 полостями, первая 25 из которых подключена к сливному баку 2 непосредственно, вторая - через управляющий распределитель 22, выполненный в виде золотника с дросселирующей щелью 27, а распределительный золотник 12 снабжен дополнительными двумя каналами 28 и 29, подключенными к сливной гидролинии 7 и сливному баку 2 через управляющий распределитель 22, причем положительное перекрытие золотником 15 канала 21, сооб щающего распределительный золотник 12 с управляющей полостью 10 мультипликатора 9, равно отрицательному перекрытию выходного канала 19 распределительного золотника 12, подсоединенного к сливному

5 баку 2.

Рабочие полости 4 и 5 в исполнительном гидродвигателе 3 образованы исполнительным органом 30. Золотник 15 имеет торец 31.

На выходе насоса 1 установлен предохранительный клапан 32. Управляющий распределитель 22 связан с распределительным золотником 12 гидролинией 33, а насос 1 - гидролинией 34. Мультипликатор располагает плунжером 35.

Гидропривод работает следующим образом.

При подаче от управляющего гидрораспределителя 22 командного сигнала (импульс на фиг. 2), т.е. открытии его дросселирующей щели 27, давление напора наcoca 1 РО , подведенное к торцовой полости 13 распределительного золотника 12, обеспечивает перемещение золотника 15 и поршня 24 из исходного положения, соответствующего изображению на фиг. 1 (, см. фиг. 4). При этом рабочие полости 4 и 5 гидродвигателя 3 соединяются через гидрораспределитель 8 и обратный клапан 23 с напорной гидролинией 30 и гидролинией 33. Происходит разгон исполнительного органа 6 гидродвигателя 3. Причем с момента подачи команды управления и до попадания поршня 24 в исходное состояние давление в поршневой полости 26 и соответственно перед управляющим распределителем 22 постоянно и определяется, давлением РО 1 и отношением площадей поршня 24 и торца 31 золотника 15. Поскольку разность между заданным -управляющим распределителем расходом Qj и расходом, вытесняемым из полости 5 гидродвигателя 3 - Оц, больше нуля (AQ ) до момента времени t (см. фиг. 3-6), система золотник 15 - поршень 24 движется вправо (фиг. 1), при этом расход Q дополняется до Qj расходом, вытесняемым из поршневой полости 26, обеспечивая увеличение площадей дросселирующих каналов 18 и 29. При достижении плунжером золотника 12 величины перемещения Zyp (t t) оказывается полностью перекрытым сливной дросселирующий канал 19. При . открывается дросселирующий канал 17 и управляющая полость 10 мультипликатора 9 соединяется с гидролинией 34. Плунжер 35 мультипликатора 9 начинает движение (ir О, см. фиг. 4), обеспечивая в своей рабочей полости 11 и нагнетающей полости 4 гидродвигателя 3. повышение давления (см. фиг. 6). С этого момента paisroH исполнительного органа 30 гидродвигателя 3 происходит в форсированном режиме. Обратный клапан 23 отсекает часть напорной гидролинии 6 в момент начала движения плунжера 35 мультипликатора 9 (t ti по фиг. 5), обеспечивая таким образом потребление гидродвигателем 3 расхода, поступающего из рабочей полости 11 мультипликатора 9 и соединяет ее вновь с полостью 4 гидродвигателя 3 (по фиг. 1) в момент остановки плунжера 35 мультипликатора 9 (t tj, см. фиг. 5).

Максимальная разгоняющая сила совместно с максимальными площадями дросселирующих каналов 29 и 20, осуществляют щих управление скоростью гидродвигателя, обеспечивает при некоторое перерегулирование скорости исполнительного органа 30. При этом величина AQ становится отрицательной ( Qj) и система золотника 15 - поршень 24 начннает движение в обратном направлении. При .rp(t t3, см. фиг. 4) закрывается дросселирующий канал 17 и открывается дросселирующий канал 19. Через последний жидкость сливается из управляющей полости 10 мультипликатора 9, обеспечивая установление его плунжера 35 в исходное положение, соответствующее положению его на фиг. 1 (tjitit, см. фиг. 5). Давление в полости 4 гидродвигателя 3 падает (см. фиг. 5). Падение этого давления совместно с уменьшением площадей дросселирующих каналов 29 и 20 обуславливает торможение исполнительного органа 30 гидродвигателя 3 до заданной, скорости (Qa Q). При этом золотник 15 устанавливается в положение Z Zo, соответствующее равенству всех сил, действующих на исполнительный орган 30 (см. фиг. 4).

Стабилизация скорости исполнительного органа 30 - обеспечение инвариантности. работы гидропривода от внешних нагрузок - происходит следующим образом.

При отклонении скорости исполнительного органа в ту или иную сторону, в том числе и по причине изменения внешней нагрузки, появляется сигнал , который обуславливает соответствующее перемещение системы -золотника 15 .- поршень 24 и приведение системы в установившееся состояние. При этом, если отклонение С до QJ невелико, золотник смещается на незначительную величину от установившегося положения, и канал 17 остается закрытым (открыто дросселирующий канал 19). При значительном же увеличении нагрузки и соответственно значительном отклонении скорости исполнительного органа 30 от заданной золотник смещается на величину , что приводит к включению мультипликатора .и форсированному восстановлению заданной скорости.

Таким образом, предлагаемая совокупность управляющего раст1ределителя со стабилизировайным перепадом давления и распределительного золотника, управляющая гидродвигателем и мультипликатором от сигнала, пропорционального разности между заданным управляющим распределителем расходом и расходом, вытесняемым из сливнрй полости гидродвигателя, позволяет автоматически подключать мультипликатор к нагнетающей полости гидродвигателя при сколь-нибудь значительном отклонении скорости исполнительного органа гидродвигателя от заданной (в экстремальном случае - при разгоне большой инерционной нагрузки) и форсировать таким образом разгон исполнительного органа. Поскольку максимальная движущая сила необходима именно в эти моменты, а при движении с установившейся скоростью (или небольшом отклонении от нее) в ней нет необходимости (и в эти моменты мультипликатор не функционирует),, в предлагаемой схеме гидропривода возможно применение насоса с уменьшенным давлением и гидродвигателя с уменьшенной площадью (эффективной) исполнительного органа. Уменьшение эффективной плошади исполнительного органа обуславливает возможность использования р схеме гидропривода насоса меньшей производительности. Эти обстоятельства в совокупности обеспечивают увеличение КПД гидропривода, уменьшение его веса и объема. Кроме того, обеспечение стабилизации перепада давления на управляющем распределителе, задаюшем скорость движения исполнительного органа и управление гидродвигателем от сигнала, пропорционального разности между точно заданной и действительной скоростью исполнительного органа гидродвигателя, обеспечивает инвариантность гидропривода к внешнему нагружению, высокие статические и динамические характеристики схемы.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий насос, сливной бак, исполнительный гидродвигатель с рабочими полостями, связанными с насосом и сливным баком напорной и сливной гидролиниями через гидрораспределитель, мультипликатор с управляющей и рабочей полостями, распределительный золотник с торцовыми полостями, образованными золотником в корпусе, входными и выходными каналами, и управляющий распределитель, причем между гидрораспределителем и- насосом установлен обратный клапан, одна торцовая полость и два входных канала распределительного золотника подсоединены к насосу, другая полость через управляющий распределитель и один выходной канал непосредственно - к сливному баку, а два других выходных ка ч- {.. И; :-ii i 3 f-: -v:v- е- ..: нала сообщают распределительный золотник, соответственно с напорной гидролинией и управляющей полостью мультипликатора, рабочая полость которого подключена к напорной гидролинии между гидрораспределителем и обратным клапаном, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, повышения КПД и улучшения динамических характеристик, торцовая полость распределительного золотника, подсоединенная к сливному баку, выполнена в виде гидроцилиндра с порщнем, щтоковой и поршневой полостями, первая из которых подключена к сливному баку непосредственно, вторая - через управляющий распределитель, последний выполнен в виде золотника, а распределительный золотник снабжен двумя дополнительными каналами, подключенВ ными к сливной гидролинии и сливному баку через управляющий распред елитель, причем положительное перекрытие золотником канала, сообщающего распределительный золотник с управляющей полостью мультипликатора, равно отрицательному перекрытию выходного канала распределительного золотника, подсоединенного к сливному баку. ю оо ел 1C