Гидравлическая рулевая машина Советский патент 1981 года по МПК B63H25/30 

(54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к судостроению в частности к гидравлическим рупеш 1м машинам. Известна гидравлическая машина, ссде жашая силовой исполнительный 1еханизм многокамерной конструкции, гидравпически связанный с насосом и распределителем, клапан переключения, устройство для управления распределителем, включающее блок питания, пороговый элемент давлени задерживающие цепочки, бесконтактные тиристорные переключакядие устройства постоянного тока, содержашие тиристоры включения и выключения и реле Ull. Недостатком такой рулевой машины является сложность устройства управлени распределителем, вызванная необходимостью установки клапана переключения и порогового элемента давления, преобра- зуюшего гидравлический сигнал давления в электрический сигнал, например электро контактного манометра. Преобразование сигналов и включение в схему устройства упомянутых элементов снижает надежность работы рулевой машины. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности рулевой машины. Поставленная цель достигается тем, что рулевая машина снабжена устройством, измерения величины тока электродвигателя насоса, и пороговым элементом величины тока, входы которого подключены к выходам устройства и измерения величины тока, а выходы - ко входам задерживающих цепочек. Кроме того, устройство, измвревшя величины тока, состчэит из трансформатчэров тока и выпрямителя, при этом первичные обмотки трансформаторов включены в фазные цепи питания электродвигателя, в вторичные обмотки включены на выпрямитель. Пороговый элемент величины тока выполнен из диодов, один из которых подключен к выходу выпрямителя и ко входу одной из задерживающих цепочек в цепи управления тиристорами, а диод к блоку питания и ко входу другой задер живаюшей цепочки в цепи управления тиристорами. На фиг. 1 показана принципиальная схема гидравлической рулевой машины с устройством управления трехпоаиционным распределителем; на фиг. 2 - электрическая схема устройства управления распределителем. Рулевая машина содержит силовой исполнительный механизм 1, включающий в себя цилиндры 2 и 3, подвижный плунжер 4, взаимодействующий через шарнирную передачу с румпелем и неподвижные плунжеры 5 и 6, закрепленные Bi цилиндpax и установленные в расточки подвижного плунжера. Цилиндры, подвижные и неподвижные плунжеры образуют четыре рабочих квмерыг нешунтированные 7 н S, гидравлически связанные трубопроводамв 9 и 1О с насосом Им трехпсхзиционным распределителем 12, я шунтированные камеры 13 и 14, соединенные трубопроводами 15 и 16 с трехпозиционными рас пределителем. Трехпоэниионный распределитель 12 выполнен с электромагнитными 17 и 18 электрически связанными с устрсЛстве 19 управления распределителем. УстрсЛство 19 управления распределителем содержит блок 2О питания, задержи вакяпие цепочки 21 и 22, бесконтактные тнрист1эрные переключакяцие уст ройства 23 я 2.4 постоянного тока, устройство 25, измеряющее величину тока ,эпектроп гаггепя 26 насоса и пороговый элемент 27 вещ1чины тока, входы которого подключены к выходам устройства, измеряклаего величину тока, а выходы - ко входам задерживающих цепочек. Устройство, измеряющее величину ток электродвигателя, состоит из трансформа торов тока, , первичные обмотки которых включены в фазные цепи питания электродвигателя, а вторичные обмотки включены на выпрямитель, собранный на диодах 31-33 н нагруженный на сопротивление 34 и ковденсатор 35. Пороговый элемент величины тока выполнен на диодах 36 и 37, на которы через развязывающие диоды подается напряжение смещения. Диод 36 подключен к выходу выпрямителя и ко входу задерживающей цепочки 22 в цепи управления тиристорами 38 и 39. а диод 37 - к блоку 20 питания и ко выходу задерживаю щей цепочки 21 в цепи управления тиристорами 40 и 41. Резистор 42 позволяет изменять величину анодного напряже824ния на диоде 37, а резистор 43 - величину напряжения смещения на диоде 36, следовательно, и величину установки минимального и максимального тока, потребляемого двигателем. Задерживающие цепочки 21 и 22, на которые поступает сигнал от порогового элемента, через выходы реле 44 и 45 подключены к электродам тиржсторов 3841 переключающих бесконтактных устрой ств 23 и 24 и состоят из переменных резисторов 46 и 47, конденсатор ж 48 и 49, динисторов 5О и 51 и нагрузочных рези сторов 5 2 и 53. Переключающие:бесконтактные устр Лства включают ти1)исторы включения 39 и 40, выключения 38 и 41, коммутирукупше конденсаторы 54 и 55, ксшденсаторы 56 и 57 форсировкн включения электромагнитов 17 и 18, зашунтиррванные резисторами 58 и 59; диоды 6О-63; исключающие перенапряжения на электрсмагннтах и обмотках реле соответственно и конденсаторы 64-68. предназначенные для формирования узкого импульса в цепях управления тиристорами. Охотки реле 69 н 7О включены,,в апоаиые цепн тиристоров 38 и 41 выключения. Напряжение подается от блока 2О питания, который имеет два выхода: напряжение, стабилизированное стабитгатроном 71, подается на переменные резисторы 42 и 43, пороговый элемент 27, а не- стабилизированное напряжение поступает на бесконтактные переключаюоше устройства 23 И 24. Устройство 19 для управления трехпозиционным распределителем может быть применено к гидравлическим рулевым машинам с силовым исполнительным механизмом многокамерной конструкции nnystKespного типа с кулисной и реечной передача-ми и порожневого типа с качакищсмися цилиндрами или шатунами. Работа рулевой машины при перекладке руля из среднего в крайнее правое положение происходит в следующей последовательности. Прк подаче питания на элекчродвнгатель насоса 11 одновременно кнопкой Пуск (на 4н1г. не показана) в блоке 2О питания замыкается цепь управления тиристора 4О, который переключается в провод5зщее состояние и электрс агнит 17 ,на распределителе 12 в начале обтекается током заряда конденсатора 56, величина которого выше нслшнапьной, что обеспечи вает форсированное включение электромаг58нита 17, йскгаочая запипанве якоря. После заряда конденсатора величина тока снижается за счет; входа в работу резисто тора 58. При включении тиристора 40 коммутирующий конденсатор 54 заряжает ся до величины напряжения источника питания следующей полярности: на клемме, соеднненн( с анодом тиртстора 38 плюс, а на клеме, соединенной с анодом тиристора 4О - минус. При включении электромагнита 17 золотник распределителя 12 занимает левое положение, при котором рабочие камеры 7 8, 13, 14, соединены с насосом 11 по дифференпиальной схеме., При этом камеры 13 и 14, по рабочей площади плунжера выполнены меньше камер 7 в 8 подключены к насосу 11 через (И1ро воды 15 и 16 и распределитель 12, а камеры 7 и 8 - непосредственно к насосу - трубсшрсшодами 9 и Ю. При среднем положении руля: и отсутствии подачи рабочей жидкости от насоса 11 давление в его нагнетающей магистрали равно нулю и соответственно, величина фазного тока электродвигателя 26 минимальна. Сигналов с выхода порогового элемента 27 не поступает, так как разомкнуты контакты выходов реле 45, включенные в цепь выхода минимального сигнала порогового элемента 27, При задании угла перекладки руля на правый борт рабочая жидкость, поступая от насоса 11 в камеры 7,14 и спиваясь из камер 8 и 13, перемещает плунжер 4 вправо с максимальной скоростью. Пря1 отклонении руля растет давление в нагнетающей магистрали насоса 11. Соответственно с этим воз растает велнчина фазного тока электродви гателя 26 и напряжение на вырсоде выпря мителя. При достижении напряжения выше напряжения смещения подаваемого на диод 36 переменного резистора 43 (установка максимального тока) диод 36 открывае ся, пороговый элемент выдает сигнал постоянного . напряжения, поступающий через регулируемый резистор 47 на конденсатор 49, который заряжаться. При достижении на нем в€ личины напряжения равного напряжению переключения динистора 51 в задерживающей цепочке 22 последний orw крывается и. конденсатор 49 разряжается на резистор 53. Падение напряжения на этом резисторе .через разделительный конденсатор 65 подается на управляющий электрод тиристора 38, который открывается. При этом замыкаются нормально разомкнутые выходов реле 45 и электромагнит 17 отключается, так как 2 коммутирующий конденсатор 54 перезаряжается и к тиристору 4О прилагается отрицательное напряжение, и он восстанавливает свои запорные свойства. После отключения электромагнита 17 золотник занимает среднее положение, а камеры 13 и 14 шунтируются между собой распределителем. Рабочая жидкость от насоса подается в камеру 7 и вливается из камеры 8. Руль вр ащается с уменьшенной угповаК скоростью. Величина давления нагнетания в связи с увеличением рабочей площади плунжера падает, соответственно уменьшится величина фазного тока, н может быть даже на какоето время ниже минимальной заданной. В этом ложное включение тиртстора 41 исключается задерживающей цепочкой 21 на динисторе 50, которая сработает также, как и задерживающая цепочка 22 на динисторе 51. При дальнейшей йереладке руля и вторичном Достижении заданного максимального тока от порогового элемента 27 снова поступает сигнал. При срабатывании задерживающей цепочки 22 на дини- сторе 51 напряжение, пониженное на - резисторе -53, через разделительные конденсаторы 65 н 66 поступает на тирйоторы 38 и 39. Так как тиристор 38 был открыт раньше при достижении первого давления максимума, то он и остается открытым. Теперь открывается и тиристор 39, т.е. происходит включение электромагнита 18. Коммутяруюизкй конденсатор 55 заряжается до величины напряжения питания со следующей полярностью: плюс минус на клеммах, соединенных анодами тиристоров 39 и 38. При включении электромагнита 18 золотник распределителя занимает правое положение и рабочая жидкость от насоса подается в камеры 7 и 13 и сливается из камер 8 и 14, заставляя руль вращаться с минимальной угловой скоростью. С увеличением рабочей площади плунжера давление в нагнетающей магистрали падает однако задерживающая цепочка 21 на динисторе 50 исключает ложное отключение тиристора 39 и электромагнита 18. Дальнейшее увеличение нагрузки на руле и ветшчины тока электродвигателя насоса осуществляется на полной площади плунжера и минимальной угловой скорости вращения руля. При вращении руля из правого положе- ния в среднее работа рулевой машины происходит в обратной последовательности. Работа рулевой машины при перекпад- ке руля из среднего в крайнее левое положение и обратно производится аналогично. . Таким образом, каждым электромагнит ггом распределителя управляет тиристорное устройство. При необходимости повышения числа ступеней гидравлической рулевой машины устройство управления стро ится аналогичным образом при соответст- вуюшем увеличении числа электромагнитов управляющих ими бесконтактных тиристор ных устройств постоянного тока и пороговых элементов величины тока электродвигателя. Такая конструкция рулевой машины обеспечивает упрошение схемы устройства управления распределителем и повьшенйе надежности. Упрощение схемы- устройства управления распределителем обусловлено тем, что она настроена на электрических элементах и из нее исключены гидравлические элементы, содержаищеся в известной машине: клапан, переключения, соединяюишй устройство управления с нагнетающей магистралью насоса, и пороговый элемент давления, в качестве которого использован электроконтактный манометр. Тем самым исключается вредное влияние на работу основной гидросистемы рулевой машины клапана переключения и блока преобразования управляницего сигнала по давлению из гидравлического в электрический, чт повьш1ает надежность и безот казность работы рулевой машины. Формула изобретения 1. Гидравлическая рулевая машина, со J держащая силовой исполнительный меха- низм многокамерной конструкции, гидравлически связанный с насосом и распределителем, с которым связано устройство управления распределителем, включакяцее блок питания, задерживающие цепочки и бесконтактные тиристорные, переключающие устройства постоянного тока, включающие тиристоры вкгаочения и выключения и реле, отличающаяся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности рулевой машины, она снабжена устройством измерения величины тока электродвигателя насоса и пороговым элементом величины тока, входы которого подключены к выходам устройства измерения величины тока, а - выходы - ко входам задержи вакнцих цепочек. 2.Мавгана по п. 1, отличающаяся тем, что устройство измерения величины тока состоит из трансфоряиаторов тока и выпрямителя, при этом первичные обмотки трансформаторов включены в фазные цепи питания электродвигателя, а вторичные обмотки включены на выпрямитель. 3.Машина п. 1,отличаюшаяс я тем, что пороговый элемент величины тока выполнен из диодов, один из которых подключен к выходу выпрямителя и ко входу одной из задерживающих цепоЧек в цепи управления тиристорами, а другсЛ диод - к блоку питания и ко входу другой задерживаюШ й цепочки в цепи управлениями тиристорами. Источники информации, принятые во-внимапие при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР по заявке № 2639032/11, кл. В 63 Н 25/30, 1978. f « f3 2 7 S 3 б