Электрогидравлическая рулевая машина Советский патент 1984 года по МПК B63H25/30 

CD «4 4

Изобретение относится к судостроению, 0 частности к здектрогидравлическим рулевым машинам.

Известна электрогидраплическая рулевая машина, содержащая силовой исполнительный привод многокамерной конструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания,- сигнализаторы давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок, имеющих вторичные элементы, установленные в одной из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой

; блок 1 .

Недостатками известной электрогидравлической рулевой машины являются ее невысо|КИе эксплуатационные характеристики и надежность, обусловленные сложностью блока управления электромагнитными клапанами; отсутствием точности отработки сигнала с сигнализатора давления, вызванным наличием задерживающей цепочки на входе блока управления.; наличием возможности прохождения ложных сигналов на отключение электромагнитов, при временном, температурном изменениях параметров электросхеMbL блока управления; отсутствием возможности аварийного разделения гидросистемы при ее неисправности.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных характеристик, а также надежности и ресурса рулевой машины.

Поставленная цель достигается тем, что в электрогидравлической рулевой машине, содержащей силовой исполнительный привод многокамерной конструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок, имеющих .вторичные элементы, установленные в одной ; из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой блок, блок управления электромагнитными клапанами в ;1полнен двухканальным, при этом каждый канал снабжен исполнительным реле и задерживающей цепью, включающей первичное и промежуточное реле, а также реле времени, при этом исполнительное реле каждого канала соединено с источником питания через Вторичные элементы сигна,.1изаторов давления и контакты первичного реле другого капала, присоединенного к источнику пнта1ния через контакты промежуточного реле своего канала.

Кроме того, блок управления электромагнитными клапанами соединен с вторичными элементами силовых установок.

При этом в электрической цепи каждого электромагнитного клапана установлен до5 полнительный блок управления электромагнитными клапанами, причем каждый из этих блоков соединен с вторичными элементами сигнализаторов давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых уста0 новок.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема электрогидравлической рулевой машины; на фиг. 2 - принципиальная схема блока управления электромагнитными клапанами; на фиг. 3 и 4 - схемы подсоедине5 ния двух и четырех блоков управления электромагнитными клапанами соответственно.

Электрогидравлическая рулевая маи1ина содержит (фиг. I) силовой исполнительный привод 1, гидравлически соединенный с силовыми установками 2 и 3 через блоки 4 и 5 запорно-предохранительных клапанов 4, при это.м силовые установки соединены с цистерна .ми б и 7, в которые помещены датчики 8 и 9 аварийного уровня рабочей жидкости и датчики 10 и 11 предельного уровня 5 рабочей жидкости, электромагнитные клапаны 12 и 13, гидравлически соединенные с клапанами 14 и 15 кольцевыми и электрически соединенные с каналами 16 и 7 логического блока 18, соединенного с пусковы.ми устройствами 19 и 20 электродвигателей 0 силовых установок, авторулевым блоком 21, блоком 22управления электромагнитными клапанами, электрически соединенного с вторичными элементами 23-26 сигнализаторов давления, получающих сигнал от первичных элементов 27 и 28 верхнего предела срабатывания и 29, 30 нижнего предела срабатывания.

Силовой исполнительный привод состоит из четырех цилиндровых камер 31--34, в которых размещены плунжеры 35 и 36, соеди, ненные через шарниры 37 и 38 с румпелем 39.

Силовые установки 2 и 3 имеют собственные гидравлические контуры, которые состоят из насосов 40 и 41 переменной производительности, кинематически соединенных 5 с электродвигателями 42 и 43, которые кинематически соединены со вспомогательными насосами 44 и 45 управления и подпитки. Насосы переменной производительности со.единены с исполнительными механизмами 46 и 47 авторулевого блока через задатчики 48 и 49 перемещениялюлек насосов. В гидравлической линии подпитки вспомогательных насосов установлены датчики 50 и 51 давления, электрически соединенные с каналами логического блока. Гидравлический выход 5 (IT насосов переменной производительности по гидравлическим линиям 52-55. . через отсечные клапаны 56-59, полости управления которых соединены гидравлическими лиПИЯМИ 60 и 61 соответственно, гоелинеи со вспомогательными насосами 44 и 45. (л(.1овые установки соединены с блоками запорнопредохранительных клапанов гидравлическими линиями 62 - 65, которые соединены с камерами силового исполнительного привода гидравлическими линиями 66-69, а между собой - гидравлическими линиями 70-75. Вспомогательные насосы 44 и 45 соединены гидравлическими линиями 76 и 77 с электромагнитными клапанами 12 и 13, которые соединены гидравлическими линиями 78 и 79 с клапанами кольцевания 14 и 15, имеющими концевые выключатели 80 и 81, электрически соединенные с каналами 16 и 17 логического блока 18. Блок 22 управления электромагнитными клапанами содержит канал 82 верхнего предела срабатывания и канал 83 нижнего предела срабатывания, состоящие соответственно из исполнительных реле 84 и 85 с контактами -К84.1-К84.4, К85.2, а также задерживаюших цепочек 86 и 87, в состав которых входят первичные реле 88 и 89 с контактами К88.1, К89.1; промежуточные реле 90 и 91 с контактами К90.1-К90.3 и K91.I-К91.3; реле 92 и 93 времени с контактами К92.1 и К93.1, стабилитроны 94-97 и резисторы 98 и 99. При установке в составе машины двух блоков управления (фиг. 3) к существующему блоку 22 управления добавляется блок 100 управления, при этом в блоках 22 и 100 управления электрическая линия с контактом К84.4 отсутствует (не показано). При установке на каждую гидравлическую линию силовых установок своего блока управления в состав машины дополнительно вводятся сигнализаторы 101 -104 давления и блоки 105 и 106 управления (фиг. 4). Рулевая машина при перекладке руля из среднего в крайнее положение работает следующи.м образом. При подаче питания, например на силовую -установку 2 с пускового устройства 19, электродвигатель 42 начинает работать, обеспечивая работу основного 40 и вспомогательного 44 насосов, рабочая жидкость от последнего но гидравлической линии 60 открывает отсечные клапаны 56 и 57, одновременно подается питание на авторулевой блок 21, логический блок 18, блок 22 управления, который включает электромагнитный клапан 12, при этом по гидравлическим линиям 60, 76 и 78 подается рабочая жидкость в полость управления клапана 14 кольцевания, последний срабатывает, отсекая цилиндры 3 и 34 и закольцовывая цилиндры 32 и 33. Одновременно в канале 83 нижнего пре.дела срабатывания блока 22 управления происходит включение исполнительного реле 85, которое.своим контактом K85.I встает на самоблокировку, включение первичного реле 89 в работу через контакт К91.1, которое контактом KS),1 ралм| 1клст цепь канала 82 всрмкмо прололя срабатывания, при этом включается pe.ie времени через контакты К85.2 11 К91.3. По истечении заданного отрезка времени реле 93 времени срабатывает, при этом замкнется цепь промежуточного реле 91, которое через контакт К91.2 встанет на самоблокировку, контактом К91.3 обесточит реле 93 времени, а контактом К91 1 обесточит первичное реле 89, при этом контакт К89.1 будет замкнут, и цепь канала 82 верхнего предела срабатывания б,1ока 22 управления подготовлс1 а к работе. Ма 1П1на подготовлена к работе от силовой установки 2, силовая установка 3 выключена и ее отсечные клапаны 58 и пУ отсекают контур силовой установки от цилиндров 32 и ЗЗ При подаче сигнала управления от авторулевого блока 21 на исполнительный механизм 46 последний воздействует на задатчик 48 перемещения люльки насоса 40, при этом насос 40 начинает развивать производительность, и но гидравлической линии, например 53, через отсечной клапан 57, гидравлическую линию 63, блок запорно-предохранительных клапанов 4, гидравлическую линию 67 рабочая жидкость поступает в цилиндровую ка.меру 31, обеспечивая перемещение плунжера 35 и поворот румпеля 39 по часовой стрелке через питрнир 37, при этом рабочая жидкость из камеры 34 по гидравлическим линиям 52. 62 и 66 через блок 4 поступает на всасывание в насос 40, а из камеры 32 по гидравлически.м линиям 68, 75, 73, 72, 74 и 69 через клапаны 14 и 15 и блок 4 запорно-предохранительных клапанов рабочая жидкость перетекает в камеру 33. При достижении в гидравлической линии 53 давления, равного нижнему пределу срабатывания, первичный элемент 29 выдает сигнал на вторичный элемент 25, который разомкнет свой нормально замкнутый контакт, однако никаких из.менеиий в схеме блока 22 управления не произойдет, канал 82 останется выключениям, а в канале 83 реле 85 и 91 будут включены, а реле 89 и 93 выключены. При дaльнeйuJeм росте давления в гидравлической линии 53 (руль перекладывается на борт) и достижении давлением величины верхнего предела сработает первичный элемент 27 сигнализатора давления, при этом замкнется контакт вторичного элемента nnTatme поступит на исполнительное .реле 84, которое контактом .К84.1 встанет на самоблокировку, контактом К84.2 сформирует электрическую цепь реле 92 времени, включение реле 88 приведет к обесточиванию цепей реле канала 83 нижнего предела срабатывания, при помощи контакта К88.1 этого реле контакты К84.3 и К84.4 также размыкаются, при этом электромагнит 12 обесточивается, что приводит к соединению полости управ.гюиия клаплна 14 кольцеЕи1Ния го сли(()м, при 4Tf)M к.шпаи 14 кольцевания займет ноложепнч обеснечипаюндее нагиетанне рабочей жилкопи и камеру 33 и всасьн ание из 32. При включении в работу пторой пары камер 32 и 33 рабочее лапление н ман1ине резко упадет, при э.тектричеекая пепь, образованная вторичным элементом 23, разомкнется, однако все реле канала 82 будут получать питание через контакт К84.), и э;1ектромагнитный клапан 12 не вк,Л1оч11тся, при Падение давления может кратковременно замкнуть контакт вторичного элемента 25 сигнализатора давления, однако канал 83 не вступит в работу, так как в канале 82 включено первичное реле 88, которое кои. тактом К88.1 разорвало электрическую nein канала 83, время вк,пючения реле 88 определено настройкой реле 92 времени, которое по истечении этого времени замыкает пень Г1ромежуточного реле 90, которое контактами К9().1 и К90.3 разрывает электрические цепи первичного реле 88 и реле 92, времени, а контактом К90.2 встанет на самоблокировку, при этом контакт K88.I замкнут, а контакт вторичного элемента 25 сигнализатора давления разомкнут, т. е, капал 83 подготовлен к работе.

Дальнейшая перекладка рулевой машины на борт прс)с.ходит при работе всех четырех камер. Повторное достижение верхнего предела давления приведет к замыканию контакта вторичного элемента 23 сигнализатора давления, однако изменений в работе блока 22 управления не произойдет и электромагнитный клапан 12 будет отсечен.

Движение руля от крайнего положения к.среднему обеспечивается сигналом от авторулевого блока 21 на иcпoл п тe,ьный механизм 46, который через задатч1п 48 перемещения обсснечивает перемещение люльки наеоеа 40 в противоположное положение, при этом нагнетательной становится гидравлическая линия 52, а гидравлическая линия 53 становится всасывающей. Рабочая жидкость от насоса 40 поступает в рабочие камеры 32 и 34, а из камер 3 и 33 - на всасывание в насос.

При движении руля к среднему положению происходит падение давления в рабочих камерах силового исполнительного привода, при этом разомкнется контакт вторичного элемента 23 сигнализатора давления верхнего предела срабатывания, однако изменений в работе блока 22 управления и рулевой машины не произойдет. При достижении в гидравлической линии 52 величины настройки нижнего предела срабатывания включится первичный элемент 29 сигнали.затора давления, при этом замкнется контакт BTOpii4Horo элемента 25 и сформируется электрическая цень питания канала 83 нижнего предела срабатывания, при этом включится исполнительное реле 85, которое контактом К85.1 встанет на самоблокировку, а контактом К85.2 включит реле 93 времени, одновременно вЛпочитсяпервичное реле 89, которое своим контактом К89.1 обесточит J электрическую цепь канала 82 верхнего предела срабатыванияи все реле этого канала обееточатся и займут исходное положение, при этом замкнутся контакты К84.3 и К84.4 и электромаг}П1тный клапан 12 постучит питание, а клапан 14 кольцевания займет ноло0 жение, обеспечиваюп1ее кольцевание рабочих камер 32 и 33, при этом в работе останутся только камеры 31 и 34. Переход на работу от двух камер приводит к росту давле}1ия в этих камерах, а следовательно, и в гидравлических линиях, на которых установлены первичные элементы 27 и 29 сигнализатора давления, при этом контакт вторичного элемента 25 разомкнется, однако канал 83 будет получать питание через контакт K85.I, а контакт вторично1Ч) элемента 23

0 может замкнуться, однако канал 82 пе получит питания по причине того, что контакт К89.1 разомкнут на время, определяемое настройкой реле 93 вре.мени. При срабатывании реле 93 времени его контактом К93.2 включится промежуточное реле 91, которое

5 размыкает электрическую непь первичного реле 93 времени, при этом канал 82 верхнего предела срабатывапия обесточен и подготовлен к работе (контакт К89.1 замкнут) а в канале 83 работают иснолнительное реле 85 и промежуточное реле 91. При дальнейшем падении давления в камере 34 (руль перемещается к среднему положению) повторно сработает первичный элемент 29 нижнего предела давления срабатывания, что вызовет повторное замыкание контакта

. вторичного элемента 25, однако на работе блока 22 управления и рулевой маЕпины это не отразится, машина будет продолжать работать на двух рабочих камерах 31 и 34.

Работа рулевой машины при перекладке 0 руля против часовой стрелки и обратно аналогична описанной. Работа рулевой машины от силовой установки 3 аналогична работе от силовой установки 2, при этом включен электромагнитный клапан 13 и клапан 15 кольцевания, работают камеры 32 и 33 сило5 вого исполнительного привода, а закольцованы камеры 31 и 34.

Возможна работа одновременно двух силовых установок, при этом одна из силовых

„ установок на малых давлениях будет работать на закольцованную часть. Предпочтение одному из электромагнитных клапанов, например 12, осуществляется за счет подключения электромагнитного клапана 3 через концевой выключатель 80 клапана 14

5 кольцевания (не показано). При совместной работе силовых установок новышенная скорость перекладки руля осуществляется во всем диапазоне углов перекладки.

Работа блока 22 управления электромагнитными клапанами возможна как при наличии аварийной системы разделения гидросистемы, так и без нее. Аварийное разделение гидросистемы осуществляется по сигналам с реле 8-11 уровня рабочей жидкости и сигналам с реле 50 и 51 давления, установленных в гидравлических линиях подпитки основных насосов, при этом блок 22 управления из работы автоматически исключается (не показано).

Работа рулевой машины при наличии нескольких блоков управления электромагнитными клапанами аналогична работе на Ъдном блоке управления, отличным явл гется только то, что на каждый сигнализатор верхнего и нижнего предельного давления силовой установки (фиг. 3) или гидравлической линии силовой установки (фиг. 4) установлен свой блок управления электромагнитными клапанами, что позволяет повысить ресурс автоматики, так как число срабатываний элементов уменьшается соответственно .В 2 и 4 раза по сравнению с исходной схемой (фиг. 1).

Технико-экономический эффект по сравнению с известным заключается в повышений эксплуатационных характеристик, а именно точности отработки сигнала с сигнализатора давления, обусловленного отсутствием задерживающей цепочки между сигнализатором давления и исполнительным реле.

ГТовышение точности отработки сигналов с сигнализаторов давления, отсутствие разбро.сов давления при срабатывании ступеней

а также отсутствие возможности прохождения ложных сигналов на срабатывание электромагнитов увеличивает надежность машины на 3-5%. Отсутствие забросов давления, определяемых наличием в известной машине предварительной временной задержки и отсутствием таковой в предлагаемой машине повышает ресурс машины на 2-3%, при этом наличие возможности установки на каждые два сигнализатора давления верхнего и нижнего .пределов срабатывания своего

блока управления электромагнитными клапанами приводит к В08МОЖНОСТИ повышения в несколько раз (2и 4) ресурса блока управления.

H89.7

2J

-24

82i:

88

94

1.. ЭЛЕКТРОГИЛРАВЛИЧР.СКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА, содержащая силовой исполнительный привод многокамерной конструкции, силовые установки с насосами переменной производительности, соединенные гидравлическими линиями с камерами силового исполнительного привода, цистерны рабочей жидкости с датчиками уровня жидкости, электромагнитные клапаны, клапаны кольцевания, сигнализаторы давления верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок, имеющих вторичные элементы, установленные в одной из гидравлических линий силовых установок, блок управления электромагнитными клапанами, авторулевой блок, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационных характеристик, а также надежности и ресурса ру.чевой машины, блок управления электрома11Н1тны.ми клапанами выполнен двухканальным, при этом каждый канал спабжен исполнительны.м реле и задерл ивающей негптю, включаюп1.ей первичное и промежуточное реле, а также реле времени, при это.м исполнительное реле каждого канала соединено с источником питания через вторичные элементы сигнализаторов давления и контакты первичного реле другого канала, присоединенного к источнику питания через контакты промежуточного реле своего канала. 2.Ман1ина по п. 1, отличающаяся тем, что блок управления электромагнитными клананами соединен с вторичными элементами силовых установок. 3.ДАашина по и. 1, отличающаяся тем, что в электрической цепи каждого электромагнитного клапана установлен дополнительньн блок управления электромагнитными клананами, причем каждый из этих блоков соединен с вторичны.ми элементами сигнализаторов дав,1ения верхнего и нижнего пределов срабатывания силовых установок.

K88.J r-r

i

89

MJ/. Sf-f I

87

y-Z6

9f

.2

Ш.2 Jr

8J

Щ-4 I r- I

27

J

l/c

.55 W4

17 k Ж/

28.

,JL.../

--Г

ГФ1

-И n::

Фиг. 4