Электрогидравлическая рулевая машина Советский патент 1983 года по МПК B63H25/30 

тания через .контакт дополнительного реле, причем основное исполнительное реле одного канала соединено электрической цепью с упомянутым электромагнитным клапаном другого канала, реле памяти подключено параллельно

электромагнитному клапану своего канала, а цепи выключателей пульту рвторулевого соединены с пусковыми устройствами электродвигателей силЬвых . насосных установок через контакты исполнительных реле.

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА, содержащая силовой исполнительный многокамерный привод объёмного вытеснения, силовые насосные установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, аварийную систему разделения гидросистемы на две изолированные части с источником питания и логическим блоком управления, связанным электрическими цепями обоих каналов управления с пусковыми устройствами включения электродвигателей силовых насосных установок, датчики давления, установленные в гидравлических магистралях, соединенных с упомянутыми насосами, . датчики верхнего и нижнего уровней рабочей жидкости в цистернах, электромагнитные клапаны управления кольцеванием ШИЛОВЫХ гидравлических линий и кольцеванием смежных камер привода и связанный с силовыми насоснь1ми установками пульт авторулевого, отличающаяся тем, что, с цег лью повышения надежности работы, каждый канал логического блока управле- ния аварийной cMctef разделения гидросистемы ордержит основное исполнительное и дополнительное реле, промежуточное реле, .основное и вспомога- тельное реле времени, а также реле памяти, при этом промежуточное реле соединено с источником питания через контакт пускового устройства электродвигателя силовой установки, вспомогательное реле времени соединено с источником питания через контакт промежуточного реле, а основное реле времени соединено ,с источником питания последовательно через датчик давления и группу контактов, включающую контакты исполнительных реле обоих каналов и контакты промежуточного реле и вспомогательного реле времени, реле памяти соединено последовательно с источником питания через свой кон(Л такт, контакты исполнительных реле обоих каналов, контакты промежуточс ного реле и вспомогательного реле времени, а также соединено с этим источником питания двумя параллельными цепями, одна из которых включает последовательно соединенные датчик 4 давления и упомянутую группу контак | тов, а другая цепь включает последо | вательно соединенные датчик верхнего уровня рабочей жидкости и упомянутую со группу контактов, дополнительное реле соединено с источником питания последовательно через контакт основного реле времени, датчик давления и упомянутую группу контактов, а также соединено последовательно с этим источником питания через датчик нижнего уровня рабочей, жидкости и упомянутую группу контактов и дополнительно соединено с источником питания последовательно через контакт реле памяти ;и свой контакт, основное исполнительное реле соединено с источником пи

.Изобретение относится к судостроению, в частности к электрогидравлическим рулевым машинам, .

Известна электрогидравлическая рулевая машина, содержащая с|2ловой исполнительный многокамерный привод .объемного вытеснения, силовые насосные установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силевого исполнительного привода, авёрийную систему разделения гидросистемы на две изолированные части с источником.питания, логическим блоком управления, связанным электримескими цепями обоих каналов управ ления с пусковыми устройствами включения электродвигателей силовых насосных установок, датчики давления, установленные в гидравлических магистралях, соединенных с упомянутыми насосами, датчики верхнего и нижнего .уровней рабочей жидкости в цистернах, электромагнитные клапаны управления кольцеванием силовых гидравлических линий и кольцеванием смежных камер привода и связанный с силовыми насосными установками пульт авторулевого 1

Недостатком известной электрогидравлической рулевой машины является малая надежность работы.

Цель изобретения - повышение надежности работы электрогидравлической рулевой машины.

Поставленная цель достигается тем, что в электрогидравлической рулевой Машине, содержаце, силовой исполнительный многокамерный привод объемного вытеснения, силовые насосные установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, аварийную систему разделения гидросистемы на две изолированные части с источником

Питания и логическим блоком управления, связанным электрическими цепями обоих каналов управления с пусковыми устройствами включения электродвигателей силовых насосных установок, датчики давления, установленные в гидравлических магистралях, соединенных с упомянутыми насосами, датчики верхнего и нижнего уровней рабочей жидкости в цистернах, элекутромагнитные клапаны управления кольцеванием силовых гидравлических линий и кольцевани.ем смежных камер привода и связанный с силовыми насосными установками пульт авторулевого. Каждый канал Логического блока управления аварийной системы разделения гидросистемы содержит основное исполнительное и дополнительное реле, промежуточное реле, основное и вспомогательное реле времени, а также реле памяти, при этом промежуточное реле соединено с источником питания , через контакт пускового устройства электродвигателя силовой установки, вспомогательное реле времени соединено с источником питания через контакт промежуточного реле, а основное реле времени соединено с источником питания последовательно через датчик давления и группу контактов, включающую контакты исполнительных реле обоих каналов и контакты промежуточного реле и вспомогательного реле времени, реле памяти соединено последовательно с источником питания через свой контакт, контакты исполнительных реле обоих каналов, контакты промежуточного реле и вспомогательного реле ,времени, а также соединено с этим источником питания двумя параллельными цепями, одна из которых включает последовательно соединенные датчик давления и упомянутую группу контактов, а другая цепь включает последовательно соединенные датчик верхнего уровня рабочей жидкости и упомянутую группу контактов, дополнительное реле соединено с источником .питания последовательно через контакт ОСНОВНОГО:, реле времени,.датчик давления и упомянутую группу контактов, а также соединено последовательно с этим источником питания через датчик нижнего уровня рабочей жидкости и упомянутую группу контактов и дополнительно соединено с с источником питания Носледовательно через контакт реле памяти и свой кОн такт, основное исполнительно реле соединено с источником питания через контакт дополнительного реле, причем основное исполнительное реле одного канала соединено электрической цепью с упомянутым элeкtpoмaгн тным Клапаном другого канала, реле памяти подключено параллельно электромагнитному клапану своего канала, а цепи выключателей пульта авторулевого соединены С пусковыми устройствами электродвигателей силовых насосныхустановокчерез контакты исполнительных реле. На фиг.1 дана принципиальная схема электрогидравлической рулевой машины на фиг.2 - принципиальная схема од.ного канала логического блока управяения силовыми установками; на фиг.З принципиальная схема другого канала логического блока управления силовыми установками. Электрогидравлическая рулевая машина(фиГ. 1) содержит силовой исполнительный привод 1, гидравлически со единенный с силовыми установками 2 и 3, связанными с цистернами + и 5, в которые помещены датчики верхнего уровня 6 и 7 и датчики нижнего уровня 8 и 9 рабочей жидкости; электромагнитные клапаны 10 и 11, гидравлически соединенные с клапанами 12 и 13 кольцевания; пусковые устройства k и 15 запуска электродвигателей силовых установок, соединенные с пул том авторулевого 16; логический блок 17 аварийного разделения гидросистёмы.состоящий из двух каналов 1 9 соединенный с электромагнитными клапанами и пусковыми устройствами.; Силовой исполнительный привод-; состоит из четырех цилиндровых камер 20-23 в которых размещены плун.. - .,, ..-. .,, жеры 2 и 25, соединенные через шарниры 26 и 27 с румпелем 28. Силовые установки 2 и 3 имеют собственные гидравлические контуры, которые состоят из насосов переменной производительности 29 и 30, кинеметически -соединенных с электродвигателями 31 и 32, которые кинематически соединены со вспомогательными насосами 33 и З управления и подпитки. Наоосы переменной производительности соединены с исполнительными механизмами 35 и 36 пульта авторулевого через задатчики перемещения 37 и 38 люлек насОсов, В гидравлической линии подпитки вспомогательных насосов установлены датчики давления 39 и 0, электрически соединенные с каналами логического блока. Гидравлический выход от насосов переменной производительности силовых установок осуществляется через отсечные клапаны , полости управления которых соединены гидравлическими линиями 5 и 46 со вспомогательными насосами 33 и 3 соответственно. Силовые установки соединены с силовым-: исполнительным приводом гидравлическими линиями 7, Лв и kS, 50, а между собой гидравлическими линиями 51-56 через клапаны кольцевания. Вспомогательные насосы 33 и 3 соединены с клапанами J2 и 13 кольцева- ния через электромагнитные клапаны 10 и 11 гидравлическими линиями . Реле уровня 6, 7 8 и 9 рабочей жидкости, электромагнитные клапаны 10 и 11 клапаны кольцевания 12 и 13 пусковые устройства 1Л и 15, авторулевой 16, логический блок 17, реле давления 39 и tO образуют аварийиую систему; разделения гидросистемы на две изолированные части. Пусковые устройства 1 и 15 (фиг,2 и З) электромеханического контактного типа (контакторы) содержат катушки 61 и 62 и контакты 63 и 64. Пульт авторулевого 16 имеет выключатели 65 и 66. Контакты 63 и 6А соединены с реле каналов ТЗ и 19 логического блока 17 и с цепями электродвигателей 31(32), причем катушки 6f и 62 соединены также с выключателями 65 и 66 пульта авторулевого 16. Обо значения в скобках даны для канала 19. Каналы 18 и 19 логического блока управления 17 включают в себя (фиг.2 и 3) промежуточное репе 67 с контактами К67.1, Кб7.2, промежуточное реле 68 с контактами(;к68.1, K68.2J), при этом цепи питания реле соединены с источником питания через контакты 51 63С64) пусковых устройств ,(5) электродвигателей 31( вспомогательное реле времени б9 с контактами Кб9, вспомогательное реле времени 70 с контактами К70, установленны ми в цепях питания основного реле времени, реле памяти и промежуточног реле, при этом цепи питания реле соединены с источником питания через контакты Кб7.U К68.1) промежуточных реле 67(68); основные реле времени 71(72) с контактами К71( , установленными в цепях питания дополнительных реле; реле памяти 73(7) с контактами К73.1, К73.2 (К7.1, К7. установленными в собственных цепях и цепях дополнительных реле; дополнительное реле 75(7б) с контактами , К 75 К7б ,установленными в собственных цепях; основное исполнительное реле 77 с контактами К К 77.3, основное исполнительное реле 78 с контактами К78.1, К78.3 , установленными в цепях питания основного реле времени, реле памяти и дополнительных реле, контактами К77,2 (К78.2) установленными в собственных цепях питания, и контактами К.77.Л, К77.5 (К7В.4, К78.5), установленными в цепях пусковых устройств Т(15) электродвигателей силовых установок и пульта авторулевого 16. Цепи питания основного реле вре мени соединены с источником питания через датчики давления 39(0) и контакты К78.3, К67.2, К69, К77.1 (К77, К68,2, К70, К78,1) исполнительных реле 77(78), промежуточных реле б7 (68), вспомогательных реле времени 69(70).; Цепи питания дополнительных реле соединены с источником питания через цепи, образованные контактами К78,3, Кб7.2, К69, К77.1 (К77.3, К68.2, К70, K78.t), а также датчиком давления 39 () с контактами К71(К72) основных реле времени 71(72) или датчиком нижнего уровня 8(9). Цепи питания реле памяти соединены с источником питания через- цепи, образованные контактами К78,3, Кб7.2 Кб9, К77.1 (К77.3, К68.2, К70, К78.1 а также датчиком давления 39(0) или реле верхнего уровня 6(7) рабочей жидкости; разделительные диоды 79-85 (86-92), установленные в цепях реле 73, 75 и 77 (74. 76 и 78), а также в цепях 93 и 94, соединяющих каналы118 и 19 логического блока 17. 9 Электрогидравлическая рулевая машина работает следующим образом. В исходном состоянии подано на- . пряжение на каналы 18 и 19 логического блока 17, при этом включены вспомогательные реле времени 69 и 70. При воздействии на выключатель например б5, пульта авторулевого 16 замыкаются его контакты, при этом подается напряжение на катушку 61 пускового устройства k электродвигателя 31 силовой установки 2. Электродвигатель запускается и одновременно с включением пускового устройства k контакт 63 включает промежуточное реле б7, которое выключает вспомогательное реле времени б9, последнее замыкает с выдержкой времени свой контакт Кб9 в цепи реле памяти 73, выдержка времени исключает возмож- ность ложного срабатывания реле 73, а следовательно, и срабатывания электромагнитного .клапана 10, клапана кольцевание 12, разделения гидросистем силового исполнительного привода в момент выхода вспомогательного насоса 33 на режим, т.е. развития им номинального давления, обеспечивающего, нормальное положение контактов, датчика давления 39. При нормальном положении контактов датчика давления 39 электрическая цепь реле памяти 73 размыкается и последующее замыкание контакта промем&у точно го реле времени 69, обеспечивающего необходимое время выдержки для принятия контактами датчика давления нормального положения, не приводит к ложному срабатыванию реле памяти 73 и последующему включению электромагнитного клапана Ю и клапана кольцевания 12. Силовая установка 2 с каналом 18 логического блока управления 17 подготовлена к работе, при этом отсечные клапаны 41 и 42 находятся в открытом положении, в которое они перемещаются под действием давления рабочей жидкости, поступающей по магистрали 45 от вспомогательного насоса управления и подпитки 33, а насос 29 вращается без подачи рабочей жидкости. Силовая установка 3 при этом выключена и ее отсечные клапаны 43 и 44 разделяют гидравлические контуры силового привода и установки. При задании угла перекладки руля с пульта авторулевого 16 электрический сигнал поступает на исполнительный механизм 35, который воздействует на задатчик 37 перемещения люльки насоса 29, последняя, отклоняясь, обеспечивает подачу рабочей жидкости насосом в камеры силового привода. Так, например, при задании угла перекладки на левый борт (по часовой стрелке), рабочая жидкость через отсечной клапан tZ по. гидравлической линии 8 поступает в цилиндровую камеру 20 и по гидравлической линии 5 через кл.апан кольцевания 12, гидравлическую линию 55, клапан кольцевания 13, гидравлические линии 5б и 50 - в цилиндровую камеру 22, вызы вая перемещение плунжеров 2k и 25. Из цилиндровой камеры 21 жидкость вытесняется плунжером 2 и через гидравлические линии Э и 53 клапан кольцевания 13, гидравлическую линию 52, клапан кольцевания 12, гидрав лическую линию 51 и гидравлическую линию 7, в которую жидкость вытесняется также из цилиндровой камерьг 23 плунжером 25, через Ътсечной клапан k Поступает во всасывающую полость насоса29. Поступательное движение плунжеров 2 и 25 через шарниры 2б и 27 преобразуется во вращательное движение рум пеля 28, а вместе с ним и руля. Руль перекладывается на левый борт. При задании угла перекладки с пуль та авторулевого 16 на правый; ;борт исполнительный механизм 35 пульта авторулевого перемещает задатчик 37 перемещения люльки в противоположное положение , при этом люлька отклоняется а другую..сторону и нагнетательной становится гидравлическая линия 7, в которую рабочая жидкость поступает через отсечной клапан 1. Рабочая жид кость поступает в цилиндровую камеру 23и камеру 21 по гидравлическим ликиям 51. 52, 53 и 9 через клапаны 12 и 13, вызь1вая перемещение плунже ров 2 и 25. Из цилиндровой камеры 22 жидкость вытесняется плунжерам 25 по гидравлическим линиям 50, 5, $5 и 5 и клапанам 12 и 13 в гидраапическую линию 48, в «Которую жидкость вытесняется также из камеры 20 плунжером 24 и далее поступает через отсечной клапан 42 во всасывающую по лость насоса 29. 1 , , , .-.. ,,. Поступательное движение плунжерб1В 24и 25 мерез шарниры 26 и 27 преоб-разуется во вращательное движение, румпеля 28, а вместе с ним и руля. Руль перекладывается на правый борт. Цистерна 4 компенсирует -температурные изменения объема рабочей жидкости и пополняет незначительные утечки из системы электрогидравлической рулевой машины. Канал 18 логического блока управления 17 подготовлен к работе, но из-за отсутствия сигналов с датчика верхнего уровня 6 рабочей жидкости и реле давления,39 линии подпитки .вспомогательного насоса управления и подпитки 33, свидетельствующих о нормальной работе машины, не срабатывает. При остановке силовой установки 2 с пульта авторулевого .16 выключателем б5 размыкается цепь питания катушки 61 пускового устройства 14, которая отключает электродвигатель 31. Контакт 63 пускового устройства 14 выключает промежуточное реле б7 и тем самым возвращает канал 18 логического блока в исходное состояние. Одновременно закрываются отсечные клапаны 4l и 42 и силовая установка 2 отключается от камер силового привода 1. Включение силовой установки 3, канала 19 логического блока 17, а также работа этой установки на силовой привод 1 аналогична работе силовой установки- 2. В случае какого-либо повреждения гидравлических линий 47-56 или камер 20-23 силового привода гидросистема рулевой машины автоматически разделяется на две двухкамерные гидравлические системы. В зависимости от величины утечек рабочей жидкости источниками информации дЛя разделения гидросистемы являются датчики уровня 6, 7 и 8, 9 при небольших утечках рабочей жидкости, датчики давления 39 и 40 - при значительных потерях рабочей жидкости. Например, при работе силовой установки 2 и повреждении одной из гид- . равлических линий 47-56 или камеры 20-23 силового привода Т и небольших утечках происходит понижение уровня жидкости в цистерне 4 и срабатывает реле уровня 6 рабочей жидкости ( реле давления 39 не срабатывает), при этом замыкаются через контакты К78.3, К67.2, Кб9., , а также через реле уровня 6 и диод 81 цепь питания реле памяти 73 и цепь электромагнитисходит включение реле 73, которое обеспечивает включенное состояние электромагнитного клапана 10. Клапан 10 перемещается в крайнее левое положение и соединяет верхнюю торцевую полость клапана кольцевания 12 по гидравлический линиям 57 и 58 со вспомогательным насосом 33. Клапан 12 пере(щается в крайнее нижнее положение и кольцует гидравлические линии ЛЭ, SO, 52, 53, 55 и 56, а также цилиндровые камеры 21 и 22 силового привода 1, .Л-, При правильном кольцевании неиспра ной части.гидросистемы уровень рабочей жидкости в цистерне стабилизируется и силовая установка 2 работает на камеры 20 и 23, обеспечивая 50% номинального момента. Если после срабатывания клапана кольцевания 12 уровень рабочей жидкости в цистерне 4 продолжает понижаться, то срабатывает реле уровня 8 которое замыкает цепь питания дополнительного реле 75 через кoнтaкVы 78.3, К67.2, К69, К77.1, а также датчик уровня 8 и диод 83. Реле 75 блокируется контактом К75 через контакт К73.2 ранее включенного реле памяти 73 и (включает исполнительное реле 77. При это1М исполнительное реле 77 самоблокируется контактом.К77.2; раз мь(кает цепь К78.3, К67.2, Кб9, К77.1 тем самым выключая реле памяти 73, электромагнитный клапан 10 и дополнительное реле 75 выключает контактом К77.: катушку 61 пускового уст ройства И и, следовательно, электро двигатель 31; шунтирует контактом К77.5 выключатель 66 пульта авторулевого 16, тем самым включая катушку 62 (фиг.З пускового устройства 1 и электродвигатель 32 силовой установки 3; включает через диод 85 по цепи 93 электромагнитный клапан Т1;i При срабатывании электромагнитного клапана 11 в работу вступает : клапан кольцевания 13, который закольцует гидравлические линии 47, 51, 52, 54 и 55 и камеры 20 и 23 си лового привода. Силовая установка 3 работает на камеры 21 и 22, обеспечивая 50 номинального момента. При первоначальной работе силового исполнительного привода 1 от си ловой установки 2 и налячии больших утечек в гидросистеме рулевой машины ления 39. При падении давления в гидт росистеме подпитки (время меньшее, чем время, на которое настроено основное реле врёйени 7 анала 18| происходит включение реле памяти 73 через цепь, образованную контактами К78.3. К67.2, КбЭ, К77,1, а также датчиком давления 39 и диодом 80, при этом через диод 79 включается электромагнитный клапан 10, который обеспечивает включение клапана кольцевания: 12, разделящего гидросистему рулевой машины на две части. При правильном разделении гидросистемы давление в гидросистеме рулевой машины со стороны работающей силовой . установки восстанавливается, а контакты датчика давления 39 возвращаются а исходное состояние. Однако ре.ле памяти 73 через контакты К7В.З, Кб7,2, К69, 77- и свой контакт К73.t обеспечивает включенное состояние электромагнитного клапана О и система остается разделенной на две части, При падении давления на датчике 39 после разделения гидросистемы и истечения заданной выдержки времени на основном реле времени 71 контактом К. 171 замыкается цепь питания промежуточного реле 75, которая проходит мертва цепь контактов К78.3, К67.2, К69, К77.1 и диод 82. Реле 75 включает исполнительное реле 77, KQTOpoe выключает силовую установку 2 и включает силовую установку 3 аналогично ранее описанному при срабатывании реле уровня 8. При этом в работу вступают электромагнитный клапан 11 и клапан коль цевания 13, которые разделяютгидросистему, и силовая ух:таиовка 3 работает на камер1 1 2t и 22 силового привода 1, обеспечивая 50 номинального момента рулевой машины. Обнаружение и изоляция поврежденного участка рулевой машины при перво- ° начальной работе силовой установки 3 происходит аналогично, при этом первоначальное разделение гидросистемы / рулевой машины производится каналом 19 логического блока 17. Технико-экономический эффект заключается в повышении надежности рулевой машины, повышении безопасности судовождения, исключении выхода из строя рулевой машины щ)и единичном повреждении, на|эушении герметичности в ее гидросистеме.