Пневмогидравлическое дифференциальное вычислительное устройство Советский патент 1980 года по МПК G06G5/00 

3752 or назначения дифференцирующего устройства. Цель изобретения - расширение функцио нальных возможностей, т.е. обеспечение вычисление величины выходного сигнала в виде хода, пропорционального производной входного сигнала давления, и расширения тем самым области применения устройства Поставленная цель достигается тем, что отношения рабочих площадей входного и выходного дросселей пневмогидравлического усилителя и преобразователя входного сигнала выбраны равными, причем пи тающие входы пневмогидравлического усилителя и преобразователя входного сигнала соединены одним и тем же источником входного давления. На чертеже представлена схема устройства. Устройство содержит пневмогидравлический усилитель 1, на питаклцем входе которого установлен постоянный входной симметричный дроссель 2, на выходе - переменный выходной симметричный дроссель 3, и емкостное звено 4, подключенное к проточной камере 5 усилителя. Заслонка б переменного дросселя 3 и преобразователь 7 входного сигнала размещены противоположно друг другу на выходном рычаге 8, установленном на опоре 9 в полости слива 10, Преобразователь 7 входного сигнала представляет собой пневмогидравлический редуктор, на питающем входе которого установлен входной постоянный симметричный дроссель 11, на выходе - выходной постоянный поплавковый дроссель 12, содержащий втулку 13 и размещенный аксиально внутри нее конический поплавок 14, соединенный вершиной с выходным рычагом 8 так, что ось поплавка 14 совпадает с осью заслонки, а эффективная площадь егб основания равна эффективной площа1 1И заслонки. Питак щив каналы 15 и 16, подведенные к входным дросселям усилителя и редуктора, сое- динены с источником входного давления Р. При этом отношения рабочих площадей вхо ных и выходных дросселей усилителя 1 и редуктора 7 равны. Причем Устройство работает следующим образом. К питающим входам усилителя 1 и ре дуктора 7 подведено рабочее тело под переменным давлением р , производную которого требуется вычислить в виде хода рычага 8. Давление Р редуцируется в редук торе 7 до значения р , причем зависимость между давлением Р и входным давлением Р определяется из баланса расхода через дроссели редуктора, который выражается следующим образом V(P/P.)-o где $1 6v - рабочие площади постоянных отверстий .,дросселей11, 12; ()И1чРл) - некоторые функции давлений Р и входящие в математические выражения массовых расходов через дроссели 11 и 12 и зависящие по виду от агрегатного состояния рабочего тела и режима истечения. При этом уравнение (1) справедливо для ряда частных случаев, преобладающих на практике, а именно: а)для случая введения гидравлического рабочего тела, когда Р выработано избыточным над давлением уровня Рур consty б)длл случая введения пневматического рабочего тела при надкритических режимах истечения на дросселях или при подкритических, но при Рур - const . Работа усилителя 1 отличается от работы редуктора 7. Поступающее в него через дроссель 2 рабочее тело при изменении внутреннего давления Р расходуется как через выходной дроссель 3, так и на изменение массы емкостного звена 4. Так как заслонка 6 и противоположный ей поплавок 14 представляет собой единый элемент сравнения сигнала давления Р и Р , который перемещается по рассогласованию (разности) давлений Р и Ри настлько малому по значению (оно представляет собой в основном силу инерции рычага с укрепленным на нем элементом) , что практически представить следуюсправедливым равенство р,. Перемещение заслонки 6, изменяя проходное сечение дросселя 3, регулирует баланс расхода через усилитель 1, который можно математически представить следующим уравнением: v(p-p.v./nn). где в- - рабочая площадь (дросселирующего отверстия) постоянного дросселя 2; б,, у - рабочая площадь переменного дросселя 3; 0(v - масса рабочего тела в объеме емкостного звена. Поскольку дроссель 3 является симметричным5д Trd h д 4v где oj - диаметр рабочего участка дрос h - зазор между рабочими кромка4VМИ дросселя. Используя уравнения (1), ..., (3) и вы ражение (4), а также приняв для упрощения можно показать, что перемещение рычага 8 зависит ют производной сигнала давления Р . Для этого необхо димо из выражения (3) вычесть выражени (1). После вычитания и необходимых преобразований получаем A 4 HolP/dt, .(P) dP Если устройство использовать в качест ве корректирующего дефференцирующего зв на в системах автоматического регулирова ния установившихся режимов (в малом), то в выражении (5) переменная составля ющая и, следовательно, соответствующее др «. Рдо , поэтому для эт го случая можно принять . и привести выражение (6) к следующему виду (,. (8) .Выражение (8) доказывает, что при обеспечении таких отличительных признаков ка соединение обоих питающих входов устройства предварения с источником входного давления и равенства отнощений одноименных дросселей усилителя и редуктора выходным сигналом устройства становится ход, пропорциональный производной входного давления, что расширяет область приме нения (дифференциальных) вычислительных устройств. Выражение (8) получают, прибегнув сначала к принятой в теории систем автоматического регулирования линеаризации уравнений (1) и (3). Для тех практических задач, в которых изменение давления Р существенно, выражение выходного сигнала (6) имеет коэффициент К(Р) (7), зависящий от входного давления Р . В этих случаях устройство может быть использовано для вычисления производной отдельных параметров ГТД. При использовании устройства в автомате приемистости ГТД, работающем на гидравлическом рабочем теле (керосине) и реализующем программу - &р dt -частота вращения трубокомпресcopaj-полное давление перед компрессором;-постоянный коэффициент, то в выражении (7) - коэффициент истечения; где U f - плотность рабочего тела; Ч/-|- РЛ- О). V С VA W/ (10) где S - площадь порщня гидравлического емкостного звена; С - жесткость пружины под поршнем. Подставив величины {Р,)и d в выражение (6) получим ДП.-N 1. VP dit 40 S pV2pC и, наконец, приняв в качестве входного сигнала устройства выходной сигнал преобразователя частоты, вращения в гидравлическое давление р„ |C,j VI Ab K dln/ol-t , олучим де Выражение (11 ) как и (8) также явяется доказательством положительного ффекта,, заключающегося в расширении бласти применения предлагаемых вычислиельных устройств. Это полностью гаоантиует работоспособность и малоинерциониость редлагаемого устройства, так как его от ичие от известного представляет собой ереблокировку питающих каналов и солюдение равенства отношения рабочих плоадей дросселей усилителя и редуктора. Формула изобретения Пневмогидравлическое дифференциальное ычислительное устройство, содержащее

пневмогидравпический усилитель с симметричными дросселями на входе и выходе, емкостной элемент, соединенньгй ..с проточной камерой пневмогияравлического усилителя, выходной рычаг с размещенными на его рабочем конце, заслонкой переменного дросселя и противоположно ей преобразователем входного сигнала, включающим проточную камеру с симметричным входным дросселем и выходным поплавковым дросселем, содержащим конический поплавок, размещенный во втулке, прикрепленный вершиной к выходному рычагу соосно с заслонкой переменного дросселя и имеющий равную с ней эффективную площадь, о т лич ающ ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей

устройства, отношения рабочих площадей входного и выходного дросселей пневмогидравлического усилителя и преобразователя входного сигнала выбраны равными, причем питающие входы пневмогидравлическог усилителя и преобразователя входного сигнала соединены с источником входного давления,

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Беренде Т. К. и др. Элементы и схемы пневмоавтоматики. М., Машиностроение, с. 52, 1968.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке №2553422/24, кл. G06 Q5/OO, 13.12.77 {прототип).