Пневмогидравлический привод Советский патент 1982 года по МПК F15B3/00 

Изобретение относится к пневмогидроавтоматике и может быть использовано для привода исполнительных механизмов прецизионного перемещения инструмента в станках с числовым про граммным управлением. Известен пневмогидравлический привод, содержащий пневмогидравличес кий двигатель, пневмополости которого соединены через пневморедуктор и пневмораспределитель с источником сжатого воздуха и атмосферой, а гидрополости соединены с последовательно связанными двухлинейным npe(«iBaтелем потока с управляквдим устройством и двухлинейным регулируемым гидрораспределителем, связанным с задающим устройством tl3. Недостатком известного привода является низкая точность вследствие возможности облитерации, особенно при малых смещениях, в нелинейной зоне расходной характеристики гидрораспределителя. Цель изобретения - повышение точности путем исключения облитерации гидрораспределителя. Указанная цель достигается тем, что управляющее устройство прерывателя потока выполнено в виде формиро вателя последовательности прерывающих импульсов, вход которого подключен к задакмцему устройству. При этом прерыватель потока может быть выполнен, например, в виде неподвижного корпуса с двумя отверстиями и цилиндрической поворотной пробки,имеющей сквозные ргшиаяьные отверстия для периодического соединения отверстий корпуса,и связанной с формирователем прерывающих импульсов, или в виде . . пакета из трех дисков, причем каждый из крайних дисков выполненнеподвижным с одним О1 верстием, а «средний выполнен с расположенными по окружности отверстиями для периодического соединения отверстий крайних дисков и связан с формирователем прерывающих импульсов. «а фиг. 1 изображенпневмогидравлический привод с прерывателем потока в виде корпуса и цилиндрической пробки; на фиг. 2 - прерыватель потоке в.виде пакета из трех дисков; на фиг. 3 - график зависимости величины потока рабочей жидкости через прерыватель йотока. от времени; на фиг. 4 график зависимости величины потока абочей жидкостичерез гидррраспределитель в зависимости от смещения (расходная характеристика). Пневмогидравлический привод содер жит пневмогидравлический двигатель пневмополости 2 и 3 которого соединены через пневморедуктор 4, пневмораспределитель 5 и параллельно установленные дроссель б и обратный клапан 7 с источником сжатого воздуха (не показан) и атмосферой. Гидрополости 8 и 9 соединены с последовательно связанными двухлинейным прерывателем 10 потока с управлякяцим устройством в виде формирователя 11 последовательности прерывающих импульсов и двухлинейным рюгулируемьзм например, золотниковым гидрораспределителЕМ 12, золотник которого (не показан связан с задающим устройством 13. Рабочий орган 14 двигателя 1 снабжен датчиком 15 обратной связи. Прерыватель 10 потока может быть выполнен (см. фиг. 1) в виде неподвижного корпуса 16 с двумя отверстиями 17 и 18 и цилиндрической поворотной пробки 19, имеющей сквозные радиальные отверстия (изображено одно радиальное отверстие 20), и связанной с формирователем 11 прерывающих импульсов. Прерыватель потока может быть вы полнен также (см. фиг, 2) в виде пакета из трех дисков 21-23, из которых каждый из крайних дисков 21 и 23 выполнен неподвижным с одни отверстием 24 и 25 соответственно, а средний диск 22 выполнен с распо,ложенными по окружности отверс тиями (показано одно отверстие 26) и связан с формирователем 11 прерываю щих импульсов. Компенсатор 27 связан пневмополостью 28 с пневморедуктором 4, а гидрополостью 29 - с гидрораспределителем 12. К . гидрополостям 8 и 9 подключен обратный клапан 30. На фиг. 3 обозначены:р - величин потока рабочей жидкости; t - время; Т - период последовательности преры вающих импульсов; Т - длительность импульса потока рабочей жидкости, На фиг„ 4 обозначены:Q - величин потока рабочей жидкости; х - смещение золотника гидрораспределителя 1 Пневмогидравлический привод рабо тает следующим образом. Задающее устройство 13 подает си нал на смещение золотника гидрораспределителя 12 и включение формирователя 11, при подаче через пневмораспределитель 5 сжатого воздуха в пневмополость 2 перемещается рабочий орган 14. Рабочая жидкость перетека между гидрополостями 8 и 9 через пр рыватель 10 потока и гидрораспределитель 12, смещение которого опреде ляет скорость перемещения рабочего органа 14. Пробка 19 прерывателя 10 (или диск 22 фиг; 2), вращаясь с частотой, определяемой фopмиpoвaтeлavi 11 последовательности прерывающих импульсов, периодически соединяет через отверстия 17, 18 и 20 (отверстия 24, 25 и 26 фиг.2) гидрополость 9 с гидрораспределителем 12, В эти промежутки времени величина потока рабочей жидкости максимальна и определяется смещением золотника гидрораспределителя 12f остальное время поток рабочей жидкости отсутствует. Средний (на один прерывающий импульс) поток рабочей жидкости через прерыватель 10 определяется размера.и его конструктивных элементов и не зависит от частоты импульсов формирователя 11, которая определяется задающим устройством 13 и выбираехч:. выше частоты собственных .колебаний привода в целом, предпочтительно в области частоты среза последнего. Таким образом, прерыватель 10 потока уменьшает среднюю величину потока жидкости, а за счет пульсации потока устраняется явление облитерации золотника гидрораспределителя 12, При переключении пневмораспределителя 5 двигатель 1 реверсируется, скорость обратного хода определяется настройкой дросселя 6, а гидрополости 8 и 9 сообщаются через обратный клапан 30. Утечки рабочей жидкоети в приводе компенсируются компенсатором 27. В процессе рабочего хода рабочего органа 14 прерыватель 10 формирует импульсы расхода со скважностью S f/T, где f и Т - соответственно длительность и период импульсов-расхода. Если пренебречь утечками, то можно считать, что за время Т и Т между гидрополостями 8 и 9 перетекает один и тот же объем жидкости V, откуда следует, что Qm«x Qcp.-T 2ср, где QppH - соответственно средНИИ поток рабочей жидкости за период Т и максимальный поток в течение времени т соответственно, причем величина Qrna соответствует линейной зоне расходной характеристики золотника, а QCP требуемой наименьшей скорости пневмогидропривода. Таким образом, величина скважности для прерывателя 10, выполненного согласно фиг. 1, определяется из соотношения S 2п где п - число радиальных отверстий 20 в пробке прерывателя;

а - диаметр отверстий 17 и 18;

b - диаметр отверстия 20;

D - диаметр пробки 19. Величина скважности для прерывателя 10, выполненного согласно фиг. определяется из соотношения

c+d

S N

jTOo

где N - число отверстий 26 в диске

22;.

с и d - соответственно ширина отверстий 24, 25 и 26 в дисках 21, 23 и лиске 22 вдоль окружности вращения соответственно;DO - диаметр окружности, на которой расположены отверстия 26 диска 22.

Из графиков фиг. 3 и 4 видно, что за счет формирования прерывателем 10 потока импульсов длительностью f средний расход за период Т уменьшается по сравнению с максимальным в . При этом значения пиковых потоков в каждый период спределяются величиной смещения золотника гидрораспределителя 12, чем обеспечивается регулирование скорости.Скорость двигателя 1 в каждый период. Т изменяется в среднем пропорционально амплитуде импульсов потока, однако гидродвигатель сглаживает дискретный характер потока.(фильтрует импульсы7 и реальная скорость двигателя 1 является непрерывной функцией времени t.

На графике фиг. 4 зависимости потока Q через гидрораспределитель 12 от смещения х золотника наблюдаются две зоны - линейная и нелинейная, , при этом за счет наличия прерывателя |10, в который пропускают лишь импульс потока за период Т, амплитуда потока соответствующая наименьшей установившейся скорости, может быть повышена до I которая соответствует линейной зоне характеристики (фиг. 4).

Таким образом, прерыватель потока жидкости не только устраняет облитерацию золотника, но и обеспечивает работу золотника в линейной зоне при малых скоростях, что также способствует повышению точности перемещсэния рабочего органа привода.

Применение данного изобретения для привода исполнительных механизмов станков с ЧПУ, позволяет производить финишную обработку криволинейных зеркал и подобных изделий с высокой

точностью и минимальной шероховатостью за один проход однолезвийного инструмента, например, алмазного резца. При управлении от микропроцессора или микро ЭВМ весь процесс чистового течения зеркала, например, диаметром 200-300 мм, занимает 1,5-2 ч. Процент брака после отладки систем станка на первой детали будет незначителен, .улучшается также симметричность поверностей вращения относительно оптической оси. Тем самым повышается эконогА чесКая эффективность от применёния станков с числовым программным управ лением.

Формула изобретения

1.Пневмогидравлический привод, содержащий пневмогидравлический двигатель, пневмополости которого соединены через пневморедуктор и пневмораспределитель с источником сжатого воздуха и атмосферой, а гидрополости .соединены с последовательно связанными двухлинейным прерывателем потока с управляю.щим устройством и двухлинейным регулируемым гидрораспределителем, связанным с задающим устройством, о т л чающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения облитерации гидрораспределителя, упраляющее устройство выполнено в виде формирователя последовательности прерывающих импульсов, вход которого подключен к задающему устройству.

2.Привод по п. 1, о т л и ч а 10 щ и и с я тем, что прерыватель потока выполнен в виде неподвижного корпуса с двумя отверстиями и цилиндрической поворотной пробки, имеющей сквозные радиальные отверстия для периодического соединения отверстий корпуса

и связанной с формирователем прерывающих импульсов.

3.Привод ПОП.1, отличающийся тем, что прерыватель потока выполнен в виде пакета из трех дис ков, причем каждый из крайних дисков выполнен неподвижным с одним отверстием, а средний выполнен с расположенными по окружности отверстиями

для периодического соединения отверстий крайних дисков и связан с формирователем прерывающих импульсов.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 532507, кл. В 23 Q Б/Об, 1972.

26 г5

Q/ntfX

9ер О

УН X/j.min

X

фаг.Ч