Гидроусилитель Советский патент 1981 года по МПК F15B3/00 

(54) ГИДРОУСИЛИТЕЛЬ

t

Изобретение относится к элементам пневматических и гидравлических систем управления общего назначения: и может батъ применено в машинострое- . НИИ, приборостроении, радиотехническаЛ промьшшенности, где используются пневмо-(гидро)привода.

Известен гидроусилитель, содержащий узел питания, корпус с располож нны- |« ми в нем струйной трубкой с двумя при- емшдми отверстиями, сообщенными d соплом двумя криволинейшями каналами, расположенными симметрично относительно поперечной оси трубки, н приемный узел с двумя приемшши соплами tl} .

Недостатком данного устройства йвляется малая величина восстанавливающего момента,, что уменьшает максимгшьное выходное набираемое давление х:идроусилителя. Это объясняется тем,что 20 максимальное набираемое :давленйё ( в данном устройстве тем больше,чем угол поворота . Однако максимальный угол поворота, при котором . действует восстанавливающий момент за счет криволинейных каналов, И9эываеьий критическимс кр , мен1Л1е угла совмещения, так как ограничен диаметром приемных отверстий, перекЕмываёмых соплом узла питания. УвеличёШЭ

диаметров приемных отверстий вьше некоторого оптимсшьногю значения и не эффективно, так как при этом уменьшается скорость течения жидкости или газа по криволинейным каналам, что снижает восстанавливаю& ий момент.

Цель изобретения - повышение коэффициента полезного действия.

Поставленная цель достигается тем, что струйная трубка снабжена дополнительным соплом, при этом оба сопла струйной трубки расположены симметрично и под углом относительно оси симметрии каналов, а кaжJфdй канал связан с одним из сопел и выполнен с двумя криволинейными участками, центы к{ |визиы кото/рах расположены по разные стороны от оси кангша, кроме того, криволинейные канашз выполнены в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вргицения струйной трубки, а уаел питания - в виде двух сопел, расположенных симметрично и под углом относительно оси симметрии кана лов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.4; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.4; на фиг. 4 - разрез В-В на Лиг,2. на фиг. 5 - вид Г на фиг.2; на фиг. б схема, поясняющая расчет восстанавли вающего момента. Гидроусилитель содержит струйную трубку 1 с основным 2 и дополнительным 3 соплс1ми, приемный узел 4 с дву ця приемными соплами 5 и б, расположенными в неподвижном корпусе 7,датчик 8 момента соединен механической связью 9 со струйной трубкой 1., узел питания, выполненный в виде, наприме одного питающего сопла 10 (фиг. 1) или двух питающих сопел 12 (фиг. 2). Оба сопла 2 и 3 соединены соответствукааими криволинейными каналгцлн 13 и 14 с приемными отверстия ми 15 и 16, выполненными в трубке 1. Конструктивно гидроусилител ь может быть выполнен иначе, нaпpи 4ep, так как показано на фиг. 2. В этом случа криволинейные каналы 13 и 14 выполнены не в одной плоскости, как на фиг.1, а-в двух параллельных плоскос тях 17 и 18, перпендикулярных оси вращения струйной трубки. Исходя из удобства изготовления, все каналы 13 и 14 показаны, например прямоугольного сечения, а каждый из них выполнен с двумя криволинейными участками, соответственно 19, 20 и 21, 22, выполненными аналогично каналам между лопатками рабочего колеса турбины что приводит при течении по ним жидкости или газа к появлению двух дополнительных восстанавливающих моментов, один из которых дей ствует по часовой стрелке;(за счет потока на криволинейном участке 20 ) а второй - против часовой стрелки (за счет потока в криволинейном участке 22). Эти моменты суммируются с моментами, создаваемыми криволинейными участками 19 и 21. Оси сопел 2 и 3 в исходном положении смеще ны относительно продольных осей приемных сопел 5 и б приемного узла 4 таким образом, что при повороте струйной трубки 1, например, по часе вой стрелке площадь, перекрываемая соплами 2 и 3, в приемном сопле б увеличивается, а в приемном сопле 5 уменьшается, создавая разность давле ний на выходе. Гидроусилитель работает следующим образом. При отсутствии входного сигнала . Pgjj датчик 8 момента не развивает : движущего момента. При этом поперечная ось струйной трубки 1 совмещена с осью питающего сопла 10, поэтому массы жидкости или газа, проходящие через криволинейные каналы 13 и 14, и скорости их движения одинаковы, поэтому восстанавливающие мокюнты равны и струйная трубка 1 находится в.ргшновесии. При подаче входного сигнала датчик 8 момента создает .движущий момент и начинает поворачиеатъ струйную трубку 1 на угол о, например, по часовой стрелке. При этом площадь, перекрываемая питающим соплом 10, в приемном отверстии 15 уменьшается, а в приемном отверстии 16 увеличивается пропорционально углу di . Одновременно с этим площадь, 1ерекрываемая основным соплом 2, в приемном сопле 5 уменьшается, а площа(ь, перекрываемая дополнительным соплом 3, в приемном сопле б увеличивается также пропорционально углу rf Следовательно, масса и скорость движения газа или жидкости в криволинейном канале 13 начинает уменьшаться, а в криволинейном канале 14 увеличиваться. Таким образом, восстанавливающий момент, действующий против часовой стрелки (за счет криволинейных участков 21 и 22 ) , увеличивается, а восстанавливающий момент, действующий по часовой стрелке (за счет криволинейных участков 19 и 20), уменьшается. Поэтому результирующий ьосста.навливанлци.1 момент струйной трубки 1 пропорционсшен углу об и направлен встречно движущемуся моменту от t датчика 8 момента. Такая конструктивная модификация дополнительно повышает восстанавливающий момент струйной трубки 1 за счет уменьшения угйа выхода потока из сопла питания (см. фиг. 3) I что уменьшает потери скорости потока на входе в каналы струйной трубки. В общем случае момент, развйваемый потоком жидкости или газа в кривол 7нейном канапе 13 или 14, выполненном по форме рабочего колеса турбины, определяется по формуле М - G{:(te cosp2 -U2)r2 О) где G - расход жидкости или газа; иУ - относительная скорость потока на выходе из канала; окружная скорость рабочего колеса на выходе из канала; абсолютная скорость потока на выходе питающего сопла; угол выхода потока из питгиощего сопла; - угол выхода потока иг канала рабочего колеса; радиусы входа и выхода канала рабочего колеса соответственно. Основные обозначения, принятые в формуле (1 ), указаны на фиг. 4 Как видно из фиг. 1 к 2 в данном случае выходы криволинейных каналов 13 и 14 Струйной т рубки 1 вблизи к оси ее вргицения, поэтому можно полоить г 0. В этом случае, как слеует из (1) . GC cos-6 Таким образом, чем меньше угол Л тем восстанавливающий момент больше. Угол выхода потока из nHTaiomerg сопла лежит в пределах И 10-20 , ЧТО легче достичь в конструкции (фиг. 2), чем в конструкции (нафиг. поэтому при прочих ргшных условиях восстанавливающий момент струйной трубки (на фиг. 2) больше, чем для указанной трубки (фиг. 1). Кроме того, восстанавливающий VK мент увеличивается за счет количес венного увеличения криволинейных участков. Положительный эффект от использо вания предлагаемого гидроусилителя заключается в увеличении восстанавливающего момента, что позволяет увеличить рабочий угол поворота струйной трубки и тем самым повысить максимальное набираемое дёвление на выходе гидроусилителя, что , приводит к увеличению его коэффициента полезного действия. Формула изобретения 1. Гидроусилитель содержсшшй узел питания, корпус с расположенными в нем струйной трубкой с двумя приемными отверстиями,сообщенными с соплом двумя криволинейными каналами, расположенными симметрично относительно поперечной оси трубки, и приемный узел с двумя приемными соплами, отличающийся, тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия, струйная трубка снабжена дополнительным соплом, при этом оба сопла струйной трубки расположены симметрично и под углом относительно оси симметрии каналов, а каждый канал связан с одним из сопел и выполнен с двумя криволинейными участка№17 центры кривизны которых расположены по разные стороны от оси канала. 2. Гидроусилитель по п.1, о т личающийся тем,, что криволинейные кацапы выполнены в двух параллельных плоскостях, перпендикулярных оси вращения струйной трубки, а узел питания выполнен в :виде двух сопел, расположенных симметрично и под углом относительно оси симметрии каналов. Источники информсщии, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 538159, кл. F 15 В 3/00, 1975.