Электрогидравлический усилитель Советский патент 1987 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к средствам гидроавтоматики, в частности к релейным электрогидравлическим устройствам, и может быть использовано в дискретных системах автоматического регулирования, например в испытательных стендах для формирования циклической нагрузки с требуемым законом нагружения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования переднего и заднего фронтов изменения давления в выходном канале при релейном перемещении з олотника.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема усилителя} на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - график изменения электрического сигнала управленияi на фиг. 5 - график изменения давления в полости нагрузки; на фиг..6 - график перемещения плунжера.

Электрогидравлический усилитель содержит корпус 1, в котором выполнены напорньй, сливной и выходной каналы 2,3 и 4, .электромеханический преобразователь 5, связанный с золотником 6 первого каскада, установленную в корпусе 1 гильзу 7 С рабочими окнами 8,9 и 10, сообщенными с каналами 2,3 и 4, и размещенньй в гильзе 7 р аспределительный золотник 11.

Золотник 6 первого каскада выполнен плоским и частично перекрывает отверстия 12 и 13, образуя два регулируемых дросселя 14 и 15. В гильзе

7выполнены два других регулируемых дросселя 16 и 17, входы которых объединены каналом 18 и через дроссель 19 , соединены с напорным каналом 2.. Выходы дросселей 16 и 17 соединены с торцовыми камерами 20 и 21 распределительного золотника 11 через отверстия 22, выполненные в теле последнего с обеих сторон. Линии 23 и 24 управления соединяют торцовые камеры 20 и 21 с входами дросселей 14 и 15.

8результате четыре регулируемых дросселя 14-17 образуют мостовую схему гидроусилителя.

На распределительном золотнике 11 выполнены дополнительные рабочие кромки 25 и 26 с возможностью взаимо:действия с дросселями 16 и 17 при перемещении распределительного золот.ника 11, в результате чего образует

0

5

0

ся обратная отрицательная связь по положению. При этом дроссели 16 и 17 выполнены нормально открытыми и пе- рекрьшаются дополнительными рабочими кромками 25 и 26 только при перемещении золотника 11 в соответствующее крайнее положение.

Кроме того, усилитель снабжен двумя установленными в напорном и сливном каналах 2 и 3 дополнительнь - ми регулируемьми дросселями, вьшол- ненными в виде плунжеров 27 и 28, взаимодействующих с одной стороны с 5 цилиндрическими пружинами 29 и 30, а с другой с гидроуправляемьми толкателями 31 и 32, управляющие полости 33 и 34 которых подключены к выходному каналу 4. Начальное сжатие пружин 29 и 30 регулируется полыми винтами 35 и 36. На цилиндрических поверхностях (не показаны) плунжеров 27 и 28 выполнены профильные канавки 37 и 38, площадь которых в поперечном сечении переменна вдоль оси соответствующего плунжера 27 или 28 (фиг.2). На плунжерах 27 и 28 может быть выполнено несколько разновеликих профильных канавок 39 (фиг.З), при этом плунжеры 27 и 28 должны быть снабжены механизмами ориентации профильных канавок 37,38 и 39 по отношению к кромкам 40 и 41 соответствующих каналов 2 и 3, выполненными в виде направляющих канавок 42.и 43 и ограничителей 44 и 45 поворота (фиг.2).

Электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

При подаче на вход электромеханичес- когр преобразователя 5 электрического сигнала управления,например, положительной полярности (фиг.4) золотник 6 первого каскада смещается влево, в результате чего проводимость дросселя 14 уменьшается, а дросселя 15 увеличивается. Это приводит к увеличению давления в линии 23 управления . и уменьшению давления в линии 24, вследствие чего распределительный золотник 11 перемещается вправо. При подходе распределительного золотника 11 к крайнему правому (по фиг.1) положению дополнительная рабочая кромка 25 начинает перекрывать дроссель 16, уменьшая поступление рабочей жидкости в линию 23 управления и, следовательно, уменьшая давление в этой линии 23..При определен5

0

5

0

5

ном положении золотника 11 давления в линиях 23 и 24 управления выравниваются и распределительный золотник 11 останавливается.

Энергетические характеристики мостового гидроусилителя выбираются таким образом, что распределительный золотник 11 переключается из одного крайнего положения в другое за очень короткий промежуток времени. В результате выходной канал 4 коммутируется с напорным каналом 2 и в полость нагрузки (на фиг, 1 не показана) начинает поступать поток рабочей жидкости, величина которого ограничивается дроссельной щелью, образованной кромкой 40 канала 2 и профильной канавкой 37 плунжера 27. При определенной характеристике податливости no лости нагрузки, определяемой сжимаемостью рабочей жидкости, податливостью стенок, образуюпщх полость и др., поступление в эту полость потока жидкости приводит к росту давления в ней с определенной скоростью (фиг.5). Рост давления в выходном канале 4 ведет к увеличению осевого усилия со стороны гидроуправляемого толкателя 31 на плунжер 27, и при превышении усилия, создаваемого предварительной настройкой пружины 29, плунжер 27 начинает перемещаться влево (по фиг.1 участок ав на фиг.6). В результате изменяются площадь дроссельной щели в канале 2 и расход рабочей жидкости, поступающей в полость нагрузки, изменяя скорость нарастания давления (фиг.5). При этом необходимый закон нарастания давления задается законом изменения площади дроссельной щели, определяемой профильной канавкой 37 на плунжере 27.

Для перестройки электрогидравлического усилителя на формирование переднего фронта изменения давления по другому закону необходимо напротив кромки 40 установить другую профильную канавку 39, выполненную на поверхности плунжера 27. Для этого надо вьшернуть ограничитель 44 так, чтобы он вышел из направлякицей канавки 42, и с помощью отвертки .через отверстие полого винта 35 изменить угловое положение плунжера 27, после чего ввернуть ограничитель 44 в другую направляющую канавку 42.

Регулировка начального сжатия пружины 29 с помощью винта 35 позволяет

5

5

n

регулировать пороговое значение давления Р в выходном канале 4, при котором начинается перемещение плунжера 27, что дает возможность в некотором диапазоне настраивать форму переднего фронта изменения давления.

При изменении полярности электрического сигнала управления золотник 6 первого каскада смещается вправо, задавая в торцовых камерах 20 и 21 управляющий перепад давления, переключающий распределительный золотник 11 в другое (левое по фиг.1) крайнее положение. При этом канал 2 перекрывается, а выходной канал 4 коммутируется с каналом 3, в результате чего из замкнутой полости нагрузки начинает сливаться поток рабочей жидкости, величина которого ограничивается дроссельной щелью., образованной кромкой 41 канала 3 и профильной канавкой 38 плунжера 28. В этот момент плунжер 28 под действием усилия со стороны гидроуправляемого толкателя 32 находится в крайнем правом положении, определяемом величиной максимального давления в выходном канале 4. Затем по мере понижения давления плунжер 28 перемещается влево аналогично плунжеру 27 на участке вс (на фиг,6), изменяя площадь дроссельной щели и формируя определенную форму заднего фронта изменения давления.

Плунжер 28 выполнен также с несколькими профильными канавками 39, для перестройки электрогидравлического усилителя на формирование заднего фронта изменения давления по друго/

Q му закону необходимо изменить угловое положение плунжера 28, определяемое направляющими канавками 43 и ограничителем 45.

0

5

45

50

55

При понижении давления в выходном канале 4 до минимальной величины плунжер 27 перемещается до своего крайнего правого положения по закону определяемому кривой вс на фиг.6. Та как при этом напорньш канал 2 перекрыт кромкой распределительного золотника 11, то изменение площади дроссельной щели на этом участке перемещения плунжера 27 не оказывает влияния на форму заднего фронта изменения давления, т.е. плунжеры 27 и 28 позволяют независимо регулировать форму переднего и заднего фронтов изменения давления,

При подключении к выходному каналу 4 в качестве нагрузки полости одностороннего гидроцилиндра (не показан) данный электрогидравлический усилитель обеспечивает формирование на штоке этого гидроцилиндра усилия, закон изменения которого определяется законом изменения давления в полости. Это, в частности, позволяет на штоке гидроцилиндра формировать пульсирующее усилие, изменяющееся по необходимому закону.

Данный электрогидравлический усилитель может использоваться в различных стендах для формирования периодической нагрузки в виде импульсов давления в замкнутой полости или в виде пульсирующего усилия на штоке гидроцилиндра с необходимьми законами изменения нагрузки, что необходимо, например, при проведении усталостных испытаний различных натурных узлов и деталей машин.

Таким образом, предлагаемый электрогидравлический усилитель позволяет при релейном переключении распределительного золотника под действием .ступенчатого электрического сигнала управления задавать необходимьй закон изменения давления в выходном канале счет изменения площади дроссельных щелей в напорном и сливном каналах, управляемых давлением в выходном канале, что расширяет его функциональные возможности. Формула изобретения

1. Электрогидравлический усилитель содержащий корпус с напорным сливным

0

5

5

0

5

и выходным каналами, установленную в корпусе гильзу с рабочими окнами, сообщенными с каналами, размещенный в гильзе распределительный золотник, четьфе регулируемых дросселя, два из которых подключены к напорному каналу и охвачены отрицательной обратной связью по положению золотника, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения формирования переднего и заднего фронтов изменения давления в выходном канале при релейном перемещении золотника, усилитель снабжен двумя установленными в напорном и сливном каналах дополнительными регулируемыми дросселями, каждьм из которых выполнен в виде подпружиненного плунжера с профильной канавкой на цилиндрической его поверхности и взаимодействующего с ним гидроуправляемого толкателя, управляющая полость которого подключена к выходному ка - налу.

2. Усилитель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования, на цилиндрической поверхности каждого из плунжеров выполнены дополнительные разновеликие профильные канавки,а каждьй плунжер снабжен механизмом ориентации профильных канавок по отношению к кромке соответствующего канала, выполненным в виде направляющих канавок и ограничителя поворота.

Изобретение м.б. использовано в дискретных системах автоматического регулирования. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем обеспечения формирования переднего и заднего фронтов изменения давления в выходном канале при релейном перемещении золотника. В напорном и сливном каналах 2 и 3 установлены дополнительные регулируемые дроссели, выполненные в виде подпружиненных плунжеров 27 и 28 с профильными канавками (ПК) 37 и 38 на их цилиндрической поверхности. На плунжерах м.б. выполнено несколько разновеликих ПК, при этом плунжеры должны быть снабжены механизмами ориентации ПК по отношению к кромкам каналов 2 и 3, выполненными в виде направляющих канавок 42 и 43 и ограничителей поворота. Усилитель позволяет при релейном переключении золотника под действием ступенчатого эл. сигнала управления задавать изменения площади дроссельных щелей в напорном и сливном каналах, управляемых давлением в выходном канале. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. а $ (Л / I ж 1 IJ-// Л гз иг Тг з. « J -J е Pui.l « JS Pui.l

ifff

1333872

LJ

О а

Редактор М. Дылын

Составитель В. Коваль Техред Л.Сердюкова

Заказ 39Д1/32Тираж 639Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиб,$

Корректор Л. Бескид