Электромеханический преобразователь гидроусилителя Советский патент 1984 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к гидропневмоавтоматике, а именно к устройствам, преобразующим входной электрический сигнал в перемещение заданного элемента гидроусилителя.

Известен электромеханический преобразователь, содержащий несколько пьезокерамических биморфных элементов, склеенных между собой в консольно установленный брусок, свободный конец которого жестко соединен с задаюш.им элементом 1.

В этом устройстве слои клея, которые находятся не в центре бруска, часто испытывают деформации, значите-тьно превышающие предел упругости клея. Остаточные пластические деформации в клее увеличивают петлю гистерезиса электромеханического преобразователя, являются источником погрешностей гидроусилителя, а также уменьшают срок его службы.

Известен также электромехани-ческий преобразователь гидроусилителя, содержащий два консольно установленных на основании пьезокерамических биморфных элемента с обоймами, укрепленными на свободных концах, механический узел заслонки, расположенный между соплами, кинематически связанный с обоймами и подпружиненный относительно основания 2.

Недостатками известного преобразователя являются невысокая точность как в статическом, так и в динамическом режиме работы, обуславливающая возможность смещения механического узла заслонки при изменении режимов работы, и тем самым невысокая надежность устройства в целом.

Целью изобретения является стабилизация выходных характеристик при изменении режимов работы и повышение надежности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что в электромеханическом преобразователе гидроусилителя, содержащем два консольно установленных на основании пьезокерамических элемента с обоймами, укрепленными на свободных концах, механический узел заслонки, расположенный между соплами, кинематически связанный с обоймами и подпружиненный относительно основания, обоймы расположены на внутренних сторонах пьезокерамических элементов, в обоймах и механическом узле заслонки выполнены конусообразные углубления, кинематическая связь выполнена в виде заостренных с обоих сторон штифтов, у 1ирающихся в конусообразные углубления обойм и механического узла заслонки, а пьезокерамические элементы выполнены биморфными и расположены таким образом, что плоскость их изгиба совпадает с плоскостью перемещения механического узла заслонки.

На фиг. 1 представлена при1щкпиальная схема электромехаяическо1О преобразователя в двух проекциях; на фиг. 2 - узе;1 1

на фиг. 1 (конусные углубления в увеличенном размере).

Электромеханический преобразователь гидроусилителя содержит корпус 1, два кон. сольно установленных на основании 2 биморфных пьезокерамических элемента 3 и 4, выполненных из пьезокерамических пластин 5---8 одинаковой толщины. На свободных концах 9 и 10 элементов 3 и 4 жестко насажены обоймы 11 и 12, на внутренних

сторонах 13 и 14 которых выполнены конусные углубления 15 и 16. Кроме того, преобразователь включает механический узел 17 заслонки 18, расположенный между соплами 19 и 20. АЛеханический узел 17 кине5 матически связан с обоймами 11 и 12 посредством штифтов 21 и 22, заостренных с обоих концов 23-26, причем концы 24 и 25 входят в конусообразные углубления 27 и 28 механического узла 17. Заслонка 18 установлена внутри тонкостенной трубки 29.

0 Механический узе-т 17 взаимодействует через кинематическую связь с пружиной 30. Угол заострения o(i (фиг. 2) штифта 21 меньше угла oi углубления 15 в обойме 11. Аналогично выполнены углы di , oij кон5 цов 24-26, входящие в конусообразные углубления 16, 27 и 28. Пьезокерамические пластины 5-8 покрыты электродами (не показаны) и при соединении их в элементы 3, 4 наружные электроды электрически соединены в один вход 31, а внутренние элек0 троды - в другой вход 32.

Преобразовате«ть работает следующим образом.

При подаче напряжения на пластины 5- 8 в зависимости от полярности поданного на пряжения и направления поляризации пластин 5-8 одни из них, например 5 и 7 укорачиваются, а другие (6 и 8) удлиняются, и биморфные Пьезокерамические элементы 3 и 4 изгибаются, }1апример в левую по чертежу сторону. Усилие от элементов 3 и 4

передается через штифты 21 и 22 на механический узел 17 и далее на заслонку 18, которая поворачивается, прикрывая сопло 20 и открывая сопло 19. При подаче напряжения противоположной полярности пьезометрические пластины 5 и 7 удлиняются, а пластины 6 и 8 укорачиваются, элементы 3 и 4 изгибаются в правую по чертежу сторону. При этом заслонка 18 перемещается влево но чертежу, прикрывая сопло 19 и открывая сопло 20.

В предложенном преобразователе усилие от биморфных пьезокерамических элементов 3 и 4 на заслонку 18 передается через жесткие элементы. Выполнение кинематической связи в виде штифтов 2 и 22, заострен5 ных с обоих концов 23-26, входящих в конусообразные углубления 15 и 16, позволяет точно устанавливать и выдерживать определенное расстояние между эле.ментамй 3, 4 и заслонкой 18, и не препятствовать относительному перемещенню между ними. Установка пружины 30 позволяет осуществлять суммирование усилий, передаваемых пьезокерамическими элементами 3 и 4, осуществлять выборку люфтов и исключает кинематические погрещности , которые могут возникать при изнашивании опорных точек.

Слой клея в биморфных пьезокерамических элементах 3 и 4 при использовании пластин 5-8 одинаковой толщины находится в центре биморфа, в нейтральной плоскости изгиба элементов 3 и 4, и поэтому претерпевает минимальные деформации, что способствует долговечности устройства.

Технико-экономическая эффективность от использования предложенного преобразователя заключается в повыщении быстродействия, точности, а также в уменьшении потребляемой мощности гидроусилителя.

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ГИДРОУСИЛИТЕЛЯ, содержащий два консольно установленных на основании пьезокерамических элемента с обоймами, укрепленными на свободных концах, механический узел заслонки, расположенный между соплами, кинематически связанный с обоймами и подпружиненный относительно основания, отличающийся тем, что, с целью стабилизации вь1ходных характеристик при изменении режимов работы и повышения надежности, обоймы расположены на внутренних сторонах пьезокерамических элементов, в обоймах и механическом узле заслонки выполнены конусообразные углубления, кинематическая связь выполнена в виде заостренных с обеих сторон штифтов, упирающихся в конусообразные углубления обойм и механического узла заслонки, а пьезокерамические элементы выполнены биморфны.ми и расположены таким образом, что плоскость их изгиба сов§ падает с плоскостью перемещения механи(Л ческого узла заслонки. / г 25 22 6 fO 3D 3 231 J I II //. ЛАЛ /I/ }г 00 СХ) 18