Гидравлический привод Советский патент 1985 года по МПК F15B11/02 

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

Известен гидравлический привод, содержащий насос, сливной бак, исполнительный гидродвигатель с рабочими полостями, связанными с насосом и сливным баком напорной и сливной гидролиниями через реверсивный гидрораспределитель, обратный кла-, пан, установленный в напорной гидролинии, мультипликатор с рабочей , полостью, подключенной к напорной гидролинии между обратным клапаном и реверсивным гидрораспределителем, и управляюш,ей полостью, распределительный гидроагрегат с торцевыми управляющими полостями, через который управляюш.ая полость мультипликатора соединена с насосом и сливным баком, командный двухлинейный гидрораспределитель, подключенный к сливному баку и одной из торцовь1х управляющих полостей распределительного гидроагрегата, которая, как и управляющая полость мультипликатора, выполнена в виде гидроцилиндра с поршнем, поршневой и постоянной соединенной со сливным баком штоковой полостями, причем две линии распределительного гидроагрегата подключены к насосу, две к сливному баку, одна непосредственно, другая через командный гидрораспределитель, и две линии - к реверсивному гидрораспределителю 1.

Недостатками известного гидропривода низкое быстродействие, низкое динамическое качество, ограниченные функциональные возможности и технологическая сложность изготовления четырехщелевого золотника. Низкое быстродействие обусловлено поздним подключением мультипликатора (при достижении распределительным золотником определенной величины перемещения ZTP) . Низкое динамическое качество вызвано поздним выключением мультипликатора (при обратном ходе золотника, когда перерегулирование скорости исполнительного органа достигает значительной величины). Диапазон задаваемых скоростей ограничен поскольку установившееся перемещение золотника Zо.должно быть .

Цель изобретения - повыщение быстродействия и улучшение динамических характеристик.

Указанная цель достигается тем, что гидравлический привод, содержащий насос, сливной бак, исполнительный гидродвигатель с рабочими полостями, связанными с насосом и сливным баком напорной и слив- ной гидролиниями через реверсивный гидрораспределитель, обратный клапан, установленный в напорной гидролинии, мультипликатор с рабочей полостью, подключенной к напорной гидролинии между обратным клапаном и реверсивным гидрораспределителем, и управляющей полостью, распределительный гидроагрегат с торцовыми управляющими полостями, через который управляющая полость мультипликатора соединена с насосом и сливным баком, командный двухлинейный гидрораспределитель, подключенный к сливному баку и одной из торцовых управляющих полостей распределительного гидроагрегата, которая, как и управляющая полость мультипликатора, выполнена в виде гидроцилиндра с поршнем, поршневой и постоянно соединенной со сливным баком штоковой полостями, причем две линии распределительного гидроагрегата подключены к насосу, две - к сливному баку: одна непосредственно, другая через командный гидрораспределитель, и две - к реверсивному гидрораспределителю, снабжен дросселем, установленным в гидролинии, соединяющей поршневую полость управления распределительного гидроагрегата с командным гидрораспределителем, а распределительный гидроагрегат выполнен в виде двух- отдельных золотников с гидроуправлением, один из которых (трехлинейный) связывает со сливным баком и насосом управляющую полость мультипликатора, а другой (четырехлинейный) рабочие полости исполнительного гидродвигателя, причем полости управления трехлинейного золотника подключены по обе стороны дросселя.

На фиг. 1 представлена схема гидравлического привода; на фиг. 2 - график перемещения (х) управляющ,его гидрораспределителя от времени (tjj на фиг. 3 - график перемещения распределительного золотника от времени (t)j на фиг. 4 - график из.менения скорости (у) исполнительных органов от времени ( на фиг. 5 - график изменения скорости (z) распределительного золотника от времени (t)j на фиг. 6 - график перемещения клапана от времени (tjj на фиг. 7 -- график изменения давления (Рн) в нагнетающей полости гидродвигателя. Гидравлический привод, содержащий 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 реверсивный гидрораспределитель 8, обратный клапан 9, установленный в напорной гидролинии 6, мультипликатор 10 с рабочей полостью 11, подключенной к напорной гидролинии 6 между обратным клапаном 9 и реверсивным гидрораспределителем 8, и управляющей полостью 12, распределительный гидроагрегат 13 с торцовыми управляющими 5 полостями 14 и 15, через который управляющая полость 12 мультипликатора 10 соединена с насосом 1 и сливным баком 2, командный двухлинейный гидрораспределитель 16, подключенный к сливному баку 2 и торцовой управляющей полости 14 распределительного гидроагрегата 13. Управляющая полость 14 распределительного гидроагрегата 13 и управляющая полость 12 мультипликатора 10 выполнены в виде гидроцилиндров 17 и 18 с порщнями 19 и 20 соответственно и постоянно соединены со сливным баком 2 щтоковыми полостями 21 и 22. Две линии 23 и 24 распределительного гидроагрегата 13 подключены к насосу 1, линия 25 связана со сливным баком 2 непосредственно, линия 26 - через командньш гидрораспреде-литель 16, а две линии 27 и 28 соединены с реверсивным гидрораспределителем 8. Гидравлический привод снабжен дросселем 29, установленным .в гидролинии 30, соединяющей поршневую полость 14 управления распределительного гидроагрегата 13 с командным гидрораспределителем 16. Распределительный гидроагрегат 13 выполнен в виде двух отдельных золотников 31 и 32 с полостями 14, 15, 33 и 34 гидроуправления. Золотник 32 - трехлинейный - связывает со сливным баком 2 и насосом 1 управляющую полость 12 мультипликатора 10, а золотник 31 - четырехлинейный - рабочие полости 4 и 5 исполнительного гидродвигателя 3. Полости 33 и 34 управления трехлинейного золотника 32 подключены по обе стороны дросселя 29. Гидродвигатель 3 содержит исполнительный орган 35. В полости 34 управления золотника 32 расположена пружина 36. Рабочим органом мультипликатора 10 является плунжер 37, а рабочими органами золотников 31 и 32 являются плунжеры 38 и 39 соответственно. Гидропривод снабжен гидроаккумулятором 40 и предохранительным клапаном 41. Гидравлический привод работает следующим образом. При подаче от командного гидрораспределителя 16 командного сигнала (х), например в виде импульса (фиг. 2) давление Pj, напора насоса 1, подведенное к торцовой управляющей полости 15 золотника 31, обеспечивает перемещение его совместно с поршнем 19 из исходного положения вправо по схеме (фиг. 3). При этом рабочие полости 4 и 5 гидродвигателя 3 подсоединены через гидрораспределитель 8 и обратный клапан 9 к напорной и сливной гидролиниям 6 и 7, входные и выходные линии 23, 26, 27 и 28 золотника 31 к насосу 1 и через командный гидрораспределитель 16 к сливному баку 2. Происходит разгон исполнительного органа 35 и гидродвигателя 3 (фиг. 4), причем с момента подачи команды управления и до попадания поршня 19 на упор исходного состояния давление в порщневой полости 14 и, соответственно, перед командным гидрораспределителем 16 (за вычетом перепада давления на дросселе 29, который выбирается минимальным из расчета преодоления сил трения и сжатия пружины 36 золотника 32) будет постоянным и определяется давлением РО и соотношением .орцовых площадей полостей 14 и 15 управления. Поскольку разность AQ) между заданным (командным гидрораспределителем 16) расходом (Qo) и расходом (Q)- вытесняемым из сливной полости 5 гидродвигателя 3AQ ) (до момента времени на фиг. 3-7), золотник 31 совместно с поршнем 19 движется вправо. При этом расход Рд дополняется до заданного (Qo) рас.чодом вытесняемым из порщневой полости 14 через дроссель 29, обеспечивая увеличение площадей каналовзолотника 31. Перепад давления на дросселе 29 (лРд) максимален в первый момент подачи командного сигнала когда разность расхода (uQ) максимальна и, соответственно, максимальна скорость перемещения (Z) поршня 19. Образованный таким образом перепад давления (АРд), подведенный в управляющие полости 33 и 34 золотника 32, обуславливает изменение (/-) его позиции (фиг. 6) и подсоединение управляющей полости 12 мультипликатора 10 к насосу 1. Плунжер 37 мультипликатора 10, перемещаясь, обеспечивает в своей рабочей полости 11 и нагнетающей полости 4 гидродвигателя 3 повыщение давления Рн (фиг. 7) Разгон гидродвигателя 3 происходит при максимальной разгоняющей силе. При подходе исполнительного органа 35 к заданной скорости (. на фиг. 4 расход (Рд) увеличивается до Qfl Qo, обуславливая останов плунжера 38 золотника 31 и порщня 19 (фиг. 3) и, соответственно, обнуление их скоростей (фиг. 5, t tij. При этом . Силовая пружина 36 обеспечивает установку плунжера 39 золотника 32 в исходное состоя 1ие (фиг. 6) и подсоединение управляющей полости 12 мультипликатора к сливному баку 2, Давление в нагнетающей полости 4 гидродвигателя 3 начинает падать. Возросший в этот минимальный промежуток времени расход рабочей жидкости (на величину, определяемую скоростью перемещения плунжера 37 мультипликатора 10 и поперечным сечением рабочей полости 11 мультипликатора 10) обеспечивается насосом 1 совместно с гидроаккумулятором 40. Максимальная разгоняющая сила и максимальные площади проходных каналов золотника обеспечивают при () некоторое перерегулирование скорост гидродвигателя 3 (фиг. 4). При этом разность расхода(др)становится меньше О и плунжер 38 золотника 31 вместе с поршнем 19 начинает движение в обратном направлении, обусловливая уменьшение площадей проходных каналов золотника 31 и торможение исполнительного органа 35 гидродвигателя 3.

Создаваемый при этом перепад давления на дросселе 29 обусловливает направление силы, действующей на золотник 32. совпадающее с направлением силы действия пружины 36.

При установившемся состоянии (когда ) плунжер 38 золотника 31 занимает положение Zo, соответствующее равенству всех сил, действующих на исполнительный орган 35 гидродвигателя 3.

Стабилизация скорости исполнительного органа 35, т. е. обеспечение инвариантности гидропривода к внешним нагрузкам, происходит аналогичным образом. При отклонении скорости исполнительного органа 35 в ту или иную сторону, в том числе и по причине изменения внешней нагрузки, появляется сигнал (AQi OJ который обуславливает соответствующее перемещение плунжера 38 золотника 35 (с поршнем 19) и приведение системы в установившееся состояние При этом значительное уменьшение скорости относительно заданной и появление соответствующей скорости поршня 19 ) () приводит к переключению золотника 32 и форсированному восстановлению скорости исполнительного органа 35.

Величина скорости Z регулируется площадью проходного сечения дросселя 29 и затяжкой силовой пружины 36.

Таким образом, предлагаемая развязка каналов управления мультипликатора от регулирующего.,золотника и управление им от сигнала, пропорционального скорости последнего, позволяет сместить момент включения мультипликатора к моменту подачи командного сигнала, а .момент выключения (регулируемый) - к .моменту достижения исполнительным органом заданной скорости. Такое управление движущей исполнительный орган силой является наиболее рациональным. Оно обусловливает повышение быстродействия схемы, улучшение ее динамических свойств. Кроме того, уменьшение вдвое количества дросселирующих ;ромок регулирующего золотника значительно снижает технологические требования к его изготовлению (изготовление двухпозиционного клапана не представляет технологических трудностей). Поскольку диапазон задаваемых скоростей исполнительного органа определяется лишь максимальным смещением регулирующего золотника, сняты его ограничения.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД, содержащий насос, сливной бак, исполнительный гидродвигатель с рабочими полостями, связанными с насосом и сливным баком напорной и сливной гидролиниями через реверсивный гидрораспределитель, обратный клапан, установленный в напорной гидролинии, мультипликатор с рабочей полостью, подключенной к канатной гидролинии между обратным клапаном и реверсивным гидрораспределителем, и управляющей полостью, распредел-ительный гидроагрегат с торцовыми управляющими полостями, через который управляющая полость мультипликатора соединена с насосом и сливным баком, командный двухлинейный гидрораспределитель, подключенный к сливному баку и к одной из торцовых управляющих полостей распределительного гидроагрегата, которая, как и управляющая полость мультипликатора, выполнена в виде гидроцилиндра с порщнем, поршневой и постоянно соединенной со сливным баком щтоковой полостями, причем две линии распределительного гидроагрегата подключены к насосу, две - к сливному баку, одна непосредственно, другая через командный гидрораспределитель, и две - к реверсивному гидрораспределителю, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и улучшения динамических характеристик, он снабжен дросселем, установленным в гидролинии, соединяющей порщневую полость управления распределительного гидроагрегата с i командным гидрораспределителем, а распределительный гидроагрегат выполнен в виде (Л двух отдельных золотников с гидроуправлением, одна из которых (трехлинейный) связывает со сливным баком и насосом управляющую полость мультипликатора, а другой (четырехлинейный) связывает рабочие полости исполнительного гидродвигателя друг с другом, причем полости управления трехлинейного золотника подключены по обе стороны дросселя. 00 00