АВТОНОМНЫЙ РУЛЕВОЙ ГИДРОПРИВОД Советский патент 2006 года по МПК B64C13/36 

Предлагаемое изобретение относится к авиационной технике, а именно, к электрогидравлическим следящим приводам объемно-дроссельного регулирования и может быть использовано преимущественно в системах управления летательных аппаратов.

Известны электрогидравлические следящие рулевые приводы с объемно-дроссельным регулированием, содержащие гидродвигатель, золотниковый гидрораспределитель, источник питания с автоматизированным насосом переменной подачи и обратной связью по давлению (см., например, книгу "Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов", под редакцией Гамынина И.С., М.: Машиностроение, 1981 г. с.12, рис.1.5).

Известны, кроме того, гидромеханические передачи постоянной выходной скорости, состоящие из регулируемого насоса, имеющего переменное число оборотов приводного вала и нерегулируемого гидромотора, на валу которого установлен центробежный регулятор, связанный с клапаном, дозирующем подачу рабочей жидкости в полость гидроцилиндра, управляющего наклоном люльки насоса (см., например, книгу "Гидропривод и гидропневмоавтоматика" под редакцией Башта Т.М., М.: Машиностроение, 1972г., с.222, рис.180б). Известная гидромеханическая передача не применима в гидроприводах объемно-дроссельного регулирования, где требуется переменная подача насоса, т.к. она обеспечивает постоянство только максимального значения скорости выходного звена, кроме того, обладает невысоким быстродействием, громоздка и ненадежна.

Известны также радиально-поршневые насосы с регулятором, регулирующим производительность путем ограничения количества жидкости, поступающей в полости всасывания насоса (см., например, книгу Башта Т.М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем, М.: Машиностроение, 1974 г., с.417, рис.171).

Известна автономная рулевая машина (см. авт.св. 1840184), содержащая электрогидроусилитель, насосную станцию, силовой гидроцилиндр, бак, корпус.

Наиболее близким по технической сущности является электрогидравлический привод с объемно-дроссельным регулированием (см. книгу "Гидравлический следящий привод" под редакцией Гамынина И.С., М.: Машиностроение, 1968 г., с.360-361 рис.6.3.-6.4.), содержащий гидродвигатель, золотниковый гидрораспределитель, гидробак с наддувом и электроприводную насосную станцию с насосом переменной производительности.

Хорошо известны достоинства автономных рулевых гидроприводов данного класса, основными из которых являются высокий КПД, минимальный вес и габариты, высокие быстродействие и точность отработки управляющего сигнала и др.

Однако известные автономные рулевые гидроприводы обладают и рядом недостатков.

Одним из существенных недостатков известных автономных рулевых гидроприводов, который особенно проявляет себя в условиях длительного автономного полета, при ограниченной емкости аккумуляторных батарей, питающих приводной электродвигатель гидропривода, являются низкая надежность и ресурс из-за невысокой стабильности скорости выходного звена. Причем значительное снижение скорости выходного звена, из-за снижения производительности насоса, вызванное падением оборотов вала электродвигателя, которое, в свою очередь, связано с падением напряжения, питающего приводной электродвигатель, происходит на конечной фазе полета аппарата, т.е. как раз тогда, когда эффективность его управляемых поверхностей должна быть наибольшей, а маневренность летательного аппарата - наилучшей.

Установка же на гидроприводе насосной станции такой производительности, при которой была бы обеспечена требуемая скорость выходного звена и при минимальном рабочем напряжении питания приводного электродвигателя, приведет, при максимальном напряжении питания, к повышенному потреблению мощности источников электропитания, перегреву гидропривода, значительному увеличению его веса и габаритов, разбросу его выходных характеристик и др.

Целью предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно, повышение надежности и ресурса путем стабилизации скорости выходного звена автономного рулевого гидропривода в условиях длительного автономного полета при значительных колебаниях напряжения, питающего приводной электродвигатель.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом автономном рулевом гидроприводе регулятор производительности насоса выполнен в виде подпружиненного поршня, снабженного впускными окнами, обеспечивающими проход рабочей жидкости в полость всасывания насоса, при этом площадь окон выполнена такой величины, которая обеспечивает расход рабочей жидкости, не превышающей величины геометрической подачи насосной станции при минимальном рабочем напряжении питания приводного электродвигателя, т.е.

где

Q_min - геометрическая подача насосной станции, при минимальном рабочем напряжении питания приводного электродвигателя;

А_ок - площадь впускных окон;

μ - коэффициент расхода;

ρ - плотность рабочей жидкости;

ΔР - перепад давления на впускных окнах.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена его общая схема.

Автономный рулевой гидропривод содержит гидродвигатель 1, золотниковый гидрораспределитель 2, электромеханический преобразователь 3, гидробак 4, насос, в корпусе 5 которого размещены плунжеры б, подпружиненный пружиной 7, регулятор производительности 8, снабженный впускными окнами 9, кинетор 10, получающий вращение от электродвигателя 11, и обратные клапаны 12. Плунжеры 6 снабжены всасывающими окнами 13. Всасывание рабочей жидкости осуществляется из бака 4, при этом через отверстие 14 и впускные окна 9 она поступает к всасывающим окнам 13.

Команда, поступающая в электромеханический преобразователь 3 в виде электрического сигнала управления, преобразуется в перемещение золотника распределителя 2, в результате чего одна из полостей гидродвигателя 1 соединяется с подачей насоса, а другая его полость - с баком 4.

В зависимости от величины и знака управляющего сигнала обеспечивается поворот выходного звена гидродвигателя 1 на определенный угол с различной скоростью, при этом максимальному управляющему сигналу соответствует максимальное открытие впускных окон на регуляторе насоса и максимальная производительность насосной станции, а минимальному управляющему сигналу - минимальное открытие окон и минимальная производительность насосной станции. При отсутствии управляющего сигнала подача насосной станции практически отсутствует и регулятор производительности насоса под воздействием заданного максимального давления подачи смещается, преодолевая действие пружины 7, в сторону полного перекрытия впускных окон.

Эксплуатация автономных рулевых гидроприводов на летательных аппаратах полностью подтвердила высокую стабильность скорости выходного звена в течение всего автономного полета в диапазоне изменения напряжения питания приводного электродвигателя от 33в до 21в, при этом разброс величины скорости выходного звена не превышал 5÷8%.

Очевидно, что производительность насоса, а следовательно и скорость выходного звена в рулевом гидроприводе, будет зависеть только от расхода рабочей жидкости через входное окно на регуляторе и не будут реагировать на изменение напряжения питания приводного электродвигателя в рабочем диапазоне.

Изобретение относится к области авиационной техники. Привод содержит насосную станцию с приводным электродвигателем, регулятор производительности, полость всасывания, гидродвигатель, гидрораспределитель, гидробак с наддувом. Регулятор производительности насоса выполнен в виде подпружиненного поршня, выполненного с впускными окнами для поступления рабочей жидкости в полость всасывания насоса. Технический результат - повышение надежности. 1 ил.

Автономный рулевой гидропривод, содержащий насосную станцию с приводным электродвигателем, регулятором производительности, полостью всасывания, гидродвигатель, гидрораспределитель, гидробак с наддувом, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и ресурса путем стабилизации скорости выходного звена гидродвигателя в условиях длительного автономного полета при значительных колебаниях напряжения, питающего приводной электродвигатель, регулятор производительности насоса выполнен в виде подпружиненного поршня, снабженного впускными окнами для поступления рабочей жидкости в полость всасывания насоса.