Гидравлическая рулевая машина Советский патент 1980 года по МПК B63H25/30 B63H25/12 

1

Изобретение относится к области судостроения, в частности, к гидравлическим рулевым машинам.

Известна гидравлическая рулевая машина, содержащая силовой исполни- 5 тельный механизм многокамерной конструкции, гидравлически связанный d насосом и распределителем fl.

Недостатком данной гидравлической рулевой машины является то,что управ- 10 ляющее устройство (распределитель) не обеспечивает непрерывного регулирования кинематических и нагрузочных характеристик рулевой машины и дает возможность получения только 15 двух ступеней регулировки рабочего объема исполнительного механизма по давлению 1з нагнетающей магистрали насоса, что снижает эффективность, КПД и надежность рулевой машины. 20

Целью изобретения является повышение эффективности КПД и надежности рулевой машины.

Это достигается тем, что гидравлигеская рулевая машина снабжена 25 клапаном переключения, устройством АЛЯ управления распределителем, включающим пороговый элемент давления, J одерживающие цепочки, бесконтакт,ные тиристорные переключающие уотрой-зо

ства постоянного тока, блок питания, распределитель выполнен с электромагнитами, причем пороговый элемент давления г гдравлически связан с клапаном переключения, установленным в нагнетающей магистрали насоса и электрически связан через задерживающие цепочки и бесконтактные тиристорные переключающие устройства постоянного тока с .электромагнитами распределителя и блоком питания, а бесконтактные тиристорные переключающие устройства постоянного тока содержат тиристоры включения и выключения и реле, при этом управляющие электроды тиристоров включения соединены с выходами порогового элемента давления через задерживающие цепочки и выходы реле, входы которых включены в анодные цепи тиристоров выключения, а управляющие электроды тиристоров выключения подключены к выходам порогового элемента давления через задерживающие цепочки.

Кроме того, пороговый элемент давления может быть электроконтактным манометром, а задерживающие цепочки могут включать переменные резисторы, конденсаторы, разрядные резисторы .и динйсторы. На фиг. 1 показана принципиальная схема гидравлической рулевой ма шины с устройством для управления трехпозициониым распределителем, на фиг. 2 - электрическая схема устройс ва для управления трехпозиционным рас предели телем. Рулевая мгииина содержит силовой исполнительный механизм 1, включающий в себя цилиндры 2, 3, подвижный плунжер 4, взаимодействующий через шарнирную передачу с 5умпелём, и неподвижные плунжеры 5, б, закрепленные в цилиндрах и установленные в расточки подвижного плунжера цилиндры. Подвижный и неподвижные плунжеры образуют четыре рабочие камеры нешунтированные 7, 8, гидравлически связанные трубопроводами 9,10с насосом 11 и трехпозиционным распределителем 12, и шунтированные каме ры 13, 14, соединенные трубопроводам 15 -и 16 также с трехпозиционным расп ределителем. Трехпозиционный распределитель 12 выполнен с электромагнитами 17, 18, электрически связанными с устройством 19 для урравления трех позиционным распределителем. Устройство 19 содержит пороговый элемент давления 20, имеющий цепи выхода минимального и максимального сигналов, причем в качест;вё порогового элемента давления используются электроконтактные манометры, потенциометрические датчики давления с двумя компОраторами и другие регистрирующие устройства, обеспечивающие выдачу сигнала при максимальной и минимальной величинах давления в нагнетакяцей магистрали насоса, при Этом пороговый элемент гидравлически связан с помощью клапана переключения 21 снасосом 11, бесконтактные тиристорные переключающие устройства 22, 23 постоянного тока, каждое из которых включает в себя тиристоры включения 24, 25 и выключения 26, 27, коммутирующие конденсаторы 28, 29, конденсаторы 30, 31, зашунтированные резисторами 32, 33 для форсировки величины.тока при включении электромагнитов, диоды 34, 35, исключающие перенапряжения при включениях электромагнитов, реле 36, 37, например, электромеханические предназначенные для коммутации цепей управления тириоторами диоды 38, 39 исключающие перенапряжения при включении реле, -и конденсаторы 40-43 предназначенные для формирования узкого импульса в цепях управления тиристорами. Управляющие электроды тиристоров включения 24, 25 соединены с выходами порогового элемента давления через задерживающиеся цепочки 44, 45 и выходы реле 36, 37 соответственно Входы реле 36, 37 включены в анодные цепи тиристоров выключения 26, 27, управляющие электроды которых подключены к выходам порогового элемента давления через задерживающие цепочки 44, 45 соответственно. Задерживающие цепочки состоят из переменных резисторов 46, 47, конденсаторов 48, 49, разрядных резисторов 50, 51 и динисторов 52, 53. Напряжение на.устройство 19 подается от блока питания 54 через резистор 55. Устройство 19 для управления трехпозиционным распределителе может быть применено к гидравлическим рулевым машинам с силовым .исполнительным механизмом многокамерной конструкции плунжерного типа с :кулисной.и реечной передачами и поршневЪго типа с качающимися цилиндрами или шатунами. Работает рулевая машина при перекладке руля из среднего в крайнее правое положение следующим образом. При подаче питания- на электродвигатель насоса 11 одновременно кнопкой Пуск в блоке питания 54 замыкается цепь управления тиристора 24, который переключается в проводящее состояние, и электромагнит 17 на pacnp iделителе 12 в начале обтекается током заряда конденсатора 30, величк. на которого выше номинальной, что обеспечивает формированное включение электромагнита 17 исключения залипания якоря. После заряда конденсатора величина тока снижается за счет входа в работу резистора 32. При включении тиристора 24 коммутирукиций конденсатор 28 зарядится до величины напряжения источника питания следующей полярности: на клемме, соединенной с анодом тиристора 26, будет плюс, а на клемме, соединенной с анодом тиристора 24 , - минус. При включении электромагнита 17 золотник распределителя 12 занимает левое положение, при котором рабочие камеры 7, 8, 13, 14 соединены с насосом 11 по дифференциальной . При этом камеры 13, 14, которые по рабочей площади плунжера выполнены меньше камер 7, 8, подключены к насосу 11 через трубопроводы 16 и распределитель 12, а камера 7, 8 непосредственно к насосу трубопроводами 9, 10. При среднем положении руля и отсутствии подачи рабочей жидкости от насоса 11 давление в его нагнетающей магистрали равно нулю и сигналы с выхода порогового элемента давления 20 не поступают, так как разомкнуты контакты выходов реле 36, включенные в цепь выхода минимального сигнала порогового элемента. При задании угла перекладки н правый борт рабочая жидкость, поступа1Я от насоса 11 в камеры 7, 14 и сливаясь из камер 8, 13, перемещает плунжер 4 вправо с максимальной скоростью. При отклонении руля

растет давление в нагнетающей магистрали насоса и клапан переключения 21 подключает к ней пороговый элемент 20.. Подостижении давления заданной величины пороговый элемент давлейия выдает сигнал постоявного напряжения, поступающий через регулируемый резистор 46 на конденсатор 48, который начинает заряжаться. По достижении на нем величины напряжения, равного напряжению переключения динистора .52 в задерживающей цепочке 44, последний открывается и конденсатор 48 начинает разряжаться на резистор 50. Падение напряжения на этом резисторе через разделительный конденсатор 41 подается на управляющий электрод тиристора 26, который открывается. При этом замыкаются нормально разомкнутые контакты выходов реле 36 и электромагнит 17 отключается, так как коммутирующий конденсатор 28 начинает перезаряжаться и к тиристору 24 прикладывается отрицательное напряжение, и он восстанавливает свои запорные свойства. .

После отключения электромагнита 17 золотник занимает среднее положение, а камеры 13, 14 шунтируются между собой распределителем. Рабочая жидкЬсть от насоса подается в камеру 7 и сливается из камеры 8. Руль вращается с уменьшенной угловой скоростью. Величина давления нагнетания в связи с увеличением рабочей площад плунжера падает и может быть даже на какое-то время ниже минимальной заданной (РдА,н ) В этом случае ложное включение тиристора 27 исключается задерживающей цепочкой 45 на динисторе 53, которая срабатывает также, как и описанная выше задерживающая цепочка 44 на динисторе 52.

При дальнейшей перекладке руля и вторичном достижении заданного максимального давления от порогового элемента 20 снова поступает сигнал. При срабатывании задерживающей цепочки 44 на динисторе 52 напряжение, пониженное на резисторе 50, через разделительные конденсаторы 41, 42 поступает на тиристоры 26, 25. Так как тиристор 26 был открыт раньше при достижении первого давления максимума, то он и остается открытым. Теперь открывается и тиристор 25,: т.е. происходит включение электромагнита 18. Коммутирующий конденсатор 29 заряжается до величины напряжения питания со следующей полярностью : Плюс - на клемме, соединенной с анодом тиристора 27, а Минус - на клемме, соедяненной с анодом тиристора 25. При включении электромагнита 18 золотник распределителя занимает правое положение и рабочая жидкость от на, coca подается в камеры 7, 13 м

сливается из камеры 8, 14, заставляя руль вращаться с минимальной угловой скоростью. С увеличением рабочей площади плунжера давление в нагнетающей магистрали падает, однако задерживающая цепочка 45 на динисторе 53 исключает ложное отключение тиристора 25 и электромагнита 18. Дальнейшее увеличение нагрузки на руле и давления в нагнетающей магистрали насоса осуществляется на полной площади плунжера и минимальной угловой скорости вращения руля.

При вращении руля из правого положения в среднее работа рулевой машны происходит в обратной последовательности. Как только давление нагнетания достигнет величины защанной

, срабатывает задерживающая

ммн

цепочка 45 на динисторе 53 и сигнал через разделительный конденсатор 43 поступает на управляющий электрод тиристора 27, который открывается. При этом срабатывает реле 37, контакты замыкаются, .конденсатор 29, перезряжаясь , восстанавливает запорные свойства тиристора 25, и он отключае электромагнит 18. После этого давле-; ние нагнетания возрастает и ложное срабатывание исключается задерживающей цепочкой 44 на динисторе 52. При дальнейшем уменьшении давления, когда повторно будет достигнута заданная величина снова поступает сигнал от порогового элемента и срабатывает задерживающая цепочка 45 на динисторе 53. Напряжение пониженное на резисторе 51, через разделительные конденсаторы 40 и 43 подается к управляющим электродам тириторов 24, 27. Тиристор 27 уже был открытым при достижении первого минимума давления, вследствие чего включение тиристора 24 обеспечивает срабатывание электромагнита 17 и камеры 7, 8, 13 и 14 подключаются к насосу по дифференциальной схеме. Перезаряд конденсатора 28 приводит к восстановлению запорных свойств тиристора 26 и обесточиванию реле 36. Устройство 19 управления приходит в состояние, при котором электромагнит 17 и реле 37 включены, а остальные элементы отключены, так как перекладка руля производится с максимальной угловой скоростью.

Работа рулевой машины при пере- кладке руля из среднего в крайнее левое положение и обратно производится аналогично.

Таким образом, каждым электромагнитом распределителя управляет тиристорное устройство. При необходимости повышения числа ступеней гидравлической рулевой машины устройство управления строится аналогичным образом при соответствующем увеличении числа электромагнитов и управляющих или бесконтактных тиристорных устройств постоянного тока.

Данное изобретение повышает эффективность, надежность и КПД рулевой

МсШИНЫ.

Формула изобретения

1. Гидравлическая рулевая машина, содержащая силовой исполнительный механизм многокамерной конструкции, гидравлически связанный с насосом и распределителем, о т л и ч а ю. щ а я с я тем, что, с целью повышения эффективности КПД и надежности рулевой машины, она снабжена клапаном переключения, устройством для управления распределителем, включающим пороговый элемент давления, Зс1держивающие цепочки, бесконтактные тиристорные переключанадие устройства постоянного тока, блок питания, а распределитель выполнен с электромагнитами, причем пороговый элемент давления гидравлически связан с клапаном переключения, установленным в нагнетающей.магистрали насоса и электрически связан через задерживающие цепочки и бесконтактные тиристорные переключающие устройства постоянного тока с электромагнитами распределителя и блоком питания, а бесконтактные тиристорные переключающие устройства постоянного тока содержат тиристоры включения и выключения и реле, при этом управляющие электроды тиристоров включения соединены с выходами порогового элемента давления через задерживающие цепочки и выходы реле, входы которых включены в анодные цепи тиристоров выключения, а управляющие электроды тиристоров выключения подключены к выходам порогового элемента давления через задерживающие цепочки.

2.Машина поп.1, отличающаяся тем, что пороговый элемент давления является электроконтактным манометром,

3.Машина по п. 1, отличаю0 1Д а я с я тем, что задерживающие

цепочки включают переменные резисторы, конденсаторы, разрядные резисторы и динисторы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 540769, кл. В 63 Н 25/30, опублик. 1970.

5si Ir- 1

--/«5

Фиг. г