Пневмогидравлическое устройство прямого предварения Советский патент 1982 года по МПК G06G5/00 

1

Изобретение относится к гидромеханической автоматике, например, авиационных газотурбинных двигателей и является усовершенствованием известного устройства.

По основному авт.св. № .известно пневмогидравлическое устройство для прямого предварения, содержащее усилитель с симметричными др,осселями на входе и выходе, с проточной камерой которого соединен . емкостной элемент, выходной рычаг с размещенными на его рабочем конце заслонкой переменного дросселя усилителя и противоположно ей преобразователем входного сигнала, состоящим из проточной камеры, на входе которого установлен симметричный . дроссель, а на выходе - поплавковый, конический поплавок которого прикреплен вершиной к выходному рычагу противоположно заслонке усилителя, при-чем эффективные площади основания поплавка и заслонки равны l).

В автоматике авиационных ГТД существует необходимость введения двух звеньев предварения в цепь систем автоматического регулирования (САР7. Это повышает динамичес кую точность САР, поскольку в большинстве ГТД как объекты регулирования описываются дифференциальным

10 уравнением второго порядка.

. ДЛя получения первого предварения сигнала, идущего от элемента

15 сравнения, необходимо использовать основное устройство, для получения второго предварения можно в принципе использовать такое же, последовательно подключив в цепь после перго .вого. Но в ряде практических случаев это нерационально,так как устройство относительно сложно, имеет относительно большие габариты (особенно 3 его емкостное звено), поглощает бол шой объем рабочего тела. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства прямого предварения вычислени последовательно двух предварений. Постаапенная цель достигается тем, что в пневмогидравлическом уст ройстве прямого предварения устано лены преобразователь перемещения выходного рычага в виде подключенно го к каналу питания первого усилите с линейными симметричными дросселям на входе и выходе, подключенном к полости слива, элемент сравнения зо лотникового типа, управляющая полость которого подключена к междрос сельной камере первого усилителя, п ключенного к каналу питания., второй усилитель с подобными в рабочей части постоянным и переменным дросселями, последний из которых соединен выходом с полостью слива, причем кромка золотникового элемента сравнения является управляющей для переменного дросселя второго усилителя , емкостное звено, выполненной в виде подпружиненного поршня, одна из полостей которого подключена к междроссельной камеревторого усилителя, а другая - к полости слива, и выходной усилитель с постоянным, подключенным к каналу питания входн дросселем и переменным выходным дро селем, управляющей кромкой которого является кромка проточки золотника, полость которой подключена к полости слива. На фиг.1 представлена схема устройства прямого предварения; на фиг.2 - устройство длящего соединения с последующим звеном системы регулирования . Устройство прямого предв,1 рения состоит из усилителя 1 с симмётричными дросселями 2 и 3, выходного рычага t, преобразователя 5 входного сигнала, представляющего собой редук тор с симметричными дросселем 6 на входе и поплавковым на выходе, поплавок 7 и заслонка 8 выходного переменного дросселя укреплены на входном конце рычага k как единый элемент сравнения и емкостной элемент 9. Плечо выходного рычага снабжено, конце заслонкой 10 линейного симметричного дросселя 11, который является входным дросселем 1 первого усилителя 12 дополнительного устройства предварения ( являющегося преобразователем перемещения выходного рычага в пневматический сигнал;. Следующим за первым усилителем 12 по ходу преобразования сигналов следует элемент сравнения золотникового типа, т.е. золотник 13, являющийся командным элементом для второго усилителя 1 с подобными в рабочей части постоянным дросселем оконного типа, например 15 и переменным дросселем 16 также оконного типа. Кромка золотника 13 является управляющей для переменного дросселя 16. В устройство входит также емкостное звено 17, реализованное на базе пружины растяжения 18, и выходной усилитель 19 с постоянным дросселем 20 и переменным дросселем 21 управляющей кромкой которого является кромка проточки 22 золотника 13- Все (Усилители питаются постоянным давле-. нием РСГ от канала питания 23. Истечение из усилителей производится в канал 2, соединенный с полостью слива. Первый ycилиteль включает . также входной линейный симметричный дроссель 25, а емкостное звено содержит также поршень26, одна из , : полостей которого подключена к междроссельной камере усилителя 1, а.другая - к полости слива. Сигнал с устройства снимается в виде давления из канала Р| выходного усилителя 19 или с рычага 27 для передачи сигнала последукнцему звену системы регулирования. Полости слива первичного и дополнительного устройств предварения разделены разделителем сред 28. Устройство вырабатывает последовательно сигналы предварения входного ходового сигнала дважды. Действительно, на выходе рычага k вырабатывается ходовой сигнал (ut), который является предварением входного ходового сигнала (Ah) рабочей площади симметричного дросселя 3. . Сигнал изменяет зазор (t) выходного линейного симметричного росселя 11 усилителя 12, вследствие чего изменяется междроссельое да.вление р . Из выражения баланса расходов ерез усилитель 12 где S - рабочая площадь входно го постоянного линейно гр симметричного дросселя 25; S, tl- рабочая .площадь выходно го переменного линейного симметричного дрос. селя 11 (где В - длина щели дросселя), получим путем линеаризации при условии S« выражение сигнала давления t ыч - передаточное отношение рычага . Вследствие изменения, например, возрастания давления Р на Р нарушается баланс сил на золотнике ТЗ. Золотник при этом перемещается ввер совершая перемещение u.U , вследствие чего уменьшается рабочая площадь вы:ходного оконного типа переменного дросселя 16, принадлежащего, усилителю l4. Поэтому в междроссельной полости ;усилителя 1Л также возрастает давлег ние Р , причем в этом процессе с точностью до нечувствительности зо-. лотника 13. Р .) Рост давления Р вызывает перемещение поршня 26 емкостного звена (вправо), происходящее благодаря преодолеванию возрастающей силой дав ления Р СИ.ЛЫ пружины растяжения 18. Вследствие перемещения поршня 26 про исходит поглощение части поступившег через входной дроссель 15 объема рабочего тела, из-за чего возникает дополнительное перемещение U. золотника 13, в противном случае не могло бы сохраниться равенство (2). Сумма перемещения . является предварением сигнала t, причем ДЩ его пропорциональной, а дифференциальной составляющей. Это можно показать математически. Выражение баланса расходов через усилитель 12 имеет выражение MpT -54VF - r- (3) 1 где 5а рабочая площадь входного постоянного оконного типа рабочая площадь выходного переменного оконного типа дросселя 16, у которой С ширина Окна; эффективная площадь поршня 26; жесткость пружины 18; гидравлический коэффициент, имеющий выражение dj-f -jl, где /М - коэффициент расхода; J - плотность рабочего тела. Линеаризовав баланс расходов СЗ) который является динамическим уравнением усилителя И, получим дифференциальное уравнение, описывающее усилитель; jAU --KapH)ui, с 4) -г --: о(.Гс5 Выражение дифференциального уравения (4J подтверждает, что сигнал Ди является предварением сигнала или вторым предварением сигнала Ah. Динамическую связь сигналов uU и ЛН, следовательно можно пред.тавить дифференциальным уравнением (Tp i;ap-bOAV,, де К - коэффициент усиления устройства предварения 1; Т - постоянная времени предварения этого же устройства. Предлагаемая конструкция позволят соответственно (при одном приняом значении Т/ приблизительно в 3,5 раз уменьшить отношение Sl , отраающее габариты емкостного звена. о столько же раз уменьшается потребение рабочего тела. Предлагаемая конструкция удобна ем, что при необходимости может ключаться а САР последовательно есколько раз, для этого используетя вариант командного звена (привеенный на фиг.2) в нем рычаг 27 передает сигнал последующем звену. Необходимость в Использовании линейных переменных симметричных дросселей 11 и 25 обусловлена возможностью компенсировать действие силы, вытекающей из дросселя струи (направить силу на ось вращения рычага k ). Постоянные дроссели 15 и 20 поденные переменным в рабочей части, приняты для обеспечения гидравлической точности. формула изобретения Пневмогидравличёское устройство прямого предварения по авт.св. tr 68t433t отличающееся тем, что,с целью расожрения функцио нальных возможностей устройства, в нем установлены преобразователь перемещения выходного рычага в виде подключенного к каналу питания перв го усилителя с линейными симметричными дросселями на входе и выходе, подключенном к полости слива, элемент сравнения золотникового типа, управляющая полость которого под- j ключена к междроссельной камере первого усилителя, пр/ ключенного к каналу питания, второй усилитель с 1одобными в рабочей части постоянным и переменным дросселями, последний из которыхсоединен выходом с полостью слива, причем кромка золотг никового элемента сравнения является управляющей для переменного дросселя второго усилителя, емкостное звено, выполненное в виде подпружи о ненного поршИя, одна из полостей которого подключена к междроссельной камере второго усилителя, а другая К полости слива, и выходной усилитель с постоянным, подключенным к каналу питания входным дрсдсселем лерененным выходным дросселем Управляющей .кромкой которого являёгс1я кромка проточки золотника, полость которой подключена к полости слива. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе. 1. Авторское свидетельство СССР NT , кл. G 06 G 5/00, 1977 (прототип).

27

Фиг 2