Следящий привод Советский патент 1983 года по МПК F15B11/05 

Изобретение относится к исполнительным устройствам систем управления и, регулирования и может быть использовано в гидросистемах станков и промышленных роботов. Известно устройство, содержащее магистрали нагнетания и слива, гидродвигатель с рабочими полостями, связанный с магистралями нагнетания и слива, управляющий гидрораспределитель, установленный в сливной магистрали и корректирующий дросселирующий золотник, выполненный в виде плунжера, расположенного в корпусе с образованием торцовой полости, соединейной с магистралью нагнетания и взаимодействующего с плунжером порщня, установленного с образованием управляющей полости, причем дросселирующие окна корректирующего золотника соединены с рабочими полостями гидродвигателя, а управляющая полость связана с управляющим гидрораспределителем 1. Недостатком известного устройства являются малое быстродействие и малый запас устойчивости (малое демпфирование) при управлении большой инерционной нагрузкой. Цель изобретения - повышение быстродействия и демпфирующих свойств при сохранении жесткости механической характеристики. Указанная цель достигается тем, что следящий привод, содержащий магистрали нагнетания и слива, гидродвигатель с рабочими полостями, связанный с магистралями нагнетания и слива, управляющий гидрораспредеЛитель, установленный в сливной магистрали и корректирующий дросселирующий золотник, выполненный в виде плунжера, расположенного в корпусе с образованием торцовой полости, соединенной с магистралью нагнетания и взаимодействующего с плунжером поршня, установленного с образованием управляющей полости, причем дросселирующие окна корректирующего золотника соединены с рабочими полостями гидродвигателя, а управляющая полость связана с управляющим гидрораспределителем, снабжен двумя дополнительными двухпозиционными гидрораспределителями с торцовыми управляющими камерами, а управляющий гидрорас пределитель выполнен с командными полостями и двумя подпружиненными гидроуправляемыми толкателями, камеры управления которых связаны с управляющей полостью и междроссельйой камерой корректирующего золотника через один из дополннтельнрзЕХ (идрораспределителей, а другой лополнительнырт гндрораспределнтель установлен в гчглролиниях. связывающих рабочие по.чосги гнлродвигателя и корректирующий .чолотник. умрав.чяюЩая полость и 1«:Жлроссе.1ьн;1я которого связаны feжлy собой чс(нм .ipoc211;ель, при этом торцовые управляющие камеры дополнительных гидрораспределителей связаны гидролиниями с командными полостями управляющего гидрораспределителя. Кроме того, дросселирующие окна управляющего гидрораспределителя сообщены между собой. На фиг. 1 изображена принципиальная схема привода; на фиг. 2 - график перемещения золотника (совместно с поршнем), на фиг. 3 - то же, переходного процесса по скорости гидродвигателя (расхода жидкости, вытесняемой из гидродвигателя); на фиг. 4 - то же, изменения скорости золотника (перепад давления на датчике ОС - постоянном дросселе); на фиг. 5 - то же, изменения ускорения гидродвигателя. Следящий привод, содержит магистрали нагнетания 1 и слива 2, гидродвигатель 3 с рабочими полостями 4 и 5, связанный с магистралями нагнетания I и слива 2, управляющий гидрораспределитель 6, установленный в сливной магистрали 2 и корректирующий двухпозиционный дросселирующий золотник (не обозначен), выполненный в виде плунжера 7, расположенного в корпусе (не обозначен) с образованием торцовой полости 8, соединенной с магистралью нагнетания 1 и взаимодействующего с плунжером порщня 9, установленного с образованием управляющей полости 10, причем дросселирующие окна 11 и 12 корректирующего золотника соединены с рабочими полостями 4 и 5 гидродвигателя 3, а управляющая полость 10 связана с управляющим гидрораспределителем 6, два дополнительных двухпозиционных гидрораспределителя 13 и 14 с торцовыми управляющими камерами (не обозначены), управляющий гидрораспределитель 6 выполнен с командными полостями (не обозначены) и двумя подпружиненными гидроуправляемыми толкателями 15 и 16, камеры управления 17 и 18 которых связаны с управляющей полостью 10 и междроссельной камерой 19 корректирующего золотника через один из дополнительных гидрораспределителей 14, а другой дополнительный гидрораспределитель 13 установлен в гидролиниях (не обозначены), связывающих рабочие полости 4 и 5 гидродвигателя 3 и корректирующий золотник, управляющая полость 10 и междроссельная камера 19 которого связаны между собой через дроссель 20, при этом торцовые управляющие камеры дополнительных гидрораспределителей 13 и 14 связаны гидролиниями (не обозначены) с командными полостями управляющего гилрораспрелелителя 6. кроме того, дросселируюиик окна (не обозначены) управляющего гндрораспределителя б сообщены между собой. Следящий приг)11Л руботаот с/юлующим образом.

При полаче в командные полости управляющего гидрораспределителя б сигнала управления А - в виде перепада давления, плунжер 7 золотника смещается на величину, соответствующую командному сигналу (например вправо по схеме). Управляющая полость 10 соединяется при этом через дроссель 20 и левое дросселирующее окно управляющего гидрораспределителя 6 со сливной магистралью 2. Давление подпора, подведейное к торцовой полости 8, обеспечивает при этом перемещение (Z) плунжера 7 и порщня 9 из исходного положения вниз (см. фиг. 2), подсоединение рабочих полостей 4 и 5 гидродвигателя 3, через гидрораспределитель 13, дросселирующие окна И и 12 золотника к магистралям нагнетания 1 и слива 2, и разгон гидродвигателя 3 (см. фиг. 3). Поскольку до набора им заданной скорости расход Qj, вытесняемый из полости 4 гидродвигателя, меньще расхода QQ, заданного У Г (Qo - ), расход Qq дополняется до заданного поступлением жидкости из управляющей полости 10 - расход Qf,. При этом Qq + Qn Qo- Поршень 9 вместе с плунжером 7 при этом перемещаются вниз (см. фиг. 2), увеличивая площади дросселирующих окон 11 и 12. При превышении гидродвигателем 3 заданной скоро.сти расход становится больше заданного Qo, т.е. Q, - Qq 0. Излишек жидкости Q,,iQq- Qo будет поступать в управляющую полость 10, обуславливая смешение поршня 9 и гглунжер 7 вверх, запирание дросселирующих окон 11 и 12 и торможение гидродвигателя 3.

В установившемся состоянии Qq Q,. Плунжер 7 занимает положение, соответст-, вующее равенству всех сил, действующих на исполнительный орган гидродвигателя 3. При этом точность задания расхода Qo через управляющий гидрораспределитель 6, а соответственно и точность стабилизации расхода Qtj вытесняемого из гидродвигателя 3 (его скорости) независимо от величины внешней нагрузки обеспечивается стабилизацией давления в управляющей полости 10, и соответственно, перед управляющим гидрораспределителем 6. Оно определяется, очевидно, величиной подпорного давления в камере 8 и отношением торцовых плошадей плунжера 7 и поршня 9.

При изменении скорости гидродвигателя 3, например, по причине изменения внешней нагрузки, нарушается равенство Qq Qo, что влечет за собой появление расхода Qn О, соответствующую перестановку системы поршень 9 - плунжер 7 и приведение системы привода в исходное состояние, когда Qq Qo, а Qj 0.

Если положение плунжера 7 в описанной схеме определяет tKopocTf. гилродвигателя 3,

то его скорость определяет ускорение последнего. Поэтому, когда при движении плунжера 7 (поршня 17 - см. фиг. 4) на дросселе 20 возникает перепад давления, соответствующий его скорости, который

подводится в камеры управления 17 и 18 и определяет дополнительное смещение плунжера 7, последнее будет пропорционально ускорению гидродвигателя 3. Важно, что сигнал ОС, передаваемый на золотник

управляющего гидрораспределителя 6 1УГ, будет опережать по фазе сигнал ускорения гидродвигателя 3 (см. фиг. 4 и 5).

До набора гидродвигателем заданной скорости в те моменты, когда его скорость оказывается меньше заданной в переходном

5 процессе, т.е. когда Qo-Qq 0 и золотник с поршнем 9 движутся вниз, перепад давления, создающийся на дросселе 20 будет способствовать дополнительному смешению золотника управляющего гидрораспределителя 6 вправо. Последнее приводит к уве0личению (в переходном процессе) задаваемого расхода Qo т.е. усилению неравенства , дополнительному приращению скорости поршня 9 и золотника и форсированию разгона гидродвигателя 3. По мере

5 увеличения расхода Qq, расход Q уменьшается - уменьшается скорость управляющего гидрораспределителя 6. При скорости золотника, близкой к нулю, (Qq я Q, Qn KS 0) дополнительная сила воздействия на золотник управляющего гидрораспределите0 ля 6 становится равной нулю.

Когда скорость гидродвигателя 3 становится больше заданной, например в колебательном переходном процессе, сигнал ОС обусловливает смещение золотника управ5 ляющего гидрораспределителя 6 влево, уменьшение (в переходном процессе) задаваемого расхода Qo, и усиление неравенства Последнее обуславливает интенсивное торможение гидродвигателя до обесQ печения равенства Qq QoПри изменении знака командного сигнала гидрораспределители 13 и 14 обеспечивают, изменение направления движения гидродвигателя 3 и изменение знака корректирующего перепада давления, подавае5 МО го в камеры управления 17 и 18.

Таким образом, введение в схему корректирующего устройства, осуществляющего фазооперажающую ОС по ускорению гидродвигателя с введением одноплечевого управления, позволяет повысить ее быстро0 действие, демпфирующие свойства (запас устойчивости) при сохранении основного достоинства -г- жесткости механической характеристики. Причем, фазовый сдвиг, создаваемый на выходе такого КУ позволяет наиболее рационально использовать ОС по

5

ускорению гидродвигателя.

1. СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД, содержащий магистрали нагнетания и слива, гидродвигатель с рабочими полостями, связанный с магистралями нагнетания и слива, управляющий гидрораспределитель, установленный в сливной магистрали, и корректирующий дросселирующий золотник, выполненный в виде плунжера, расположенного в корпусе с образованием торцовой полости, соединенной с магистралью нагнетания, и взаимодействующего с плунжером поршня, установленного с образованием управляющей полости, причем дросселирующие окна корректирующего золотника соединены с рабочими полостями гидродвигателя, а управляющая полость связана с управляющим гидрораспределителем, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и демпфирующих свойств, он снабжен двумя дополнительными двухпозиционными гидрораспределителями с торцовыми управляющими камерами, а управляющий гидрораспределитель выполнен с командными полостями и двумя подпружиненными гидроуправлиемыми толкателями, камеры управления которых связаны с управляющей полостью и междроссельной камерой корректирующ го золотника через один из доролиительных гидрораспределителей, а другой дополнительный гидрораспределитель установлен в гидролйниях,. связы.Ъающих рабочие полости гидродвигателя И корректирующий золотник, управляющая полость и междроссельиая камера которого связаны между собой через дроссель, при этом торцовые управляющие камеры дополнительных гидрораспределителей связаны гл гидролиниями с командными полостями управляющего гидрораспределителя. 2. Привод по п. 1, отличающийся , что дросселирующие окна управляющего гидрораспределителя сообщены между собой.