Дискретный гидропривод Советский патент 1983 года по МПК F15B9/00 

Изобретение относится к гидравли: ческим исполнительным устройствам и можетиспользоваться в различных о&ластях промышленности и народного хозяйства в дискретных режимах управления, где требуется высокая точность позиционирования рабочего органа при стабилизации его скорости в установившемся состоянии, высокие динамические показатели. Известен дисщзетный гидропривод, содержащий магистрали нагнетания и слива, гвдродвигатель с установленным в нем рабочим органом с офазованием рабочих полостей, подключенных к магнс ралям нагнетания и слива через распределительное устройство, включающее управляюшнй гидрораспределитель и Koppeit тирующее устройство, выполненное в ввде располозкенных в корпусе пары золотников, образуюишх с ним соответственно дросселирующие окна, сообщенные с ма гистралями нагнетания и слива, и торцовые полости, и двух п(фшней, устано&ленных в корпусе с образованием штоко- . вых и поршневых полостей 1 3 Недостатком известного гидропривода является низкая точность позиционирования рабочего сфгана в переходш 1х р&жим х обусловленная большим количеств вом рабочей жидкости, остающейся в поршневой полости после окончания переходного процесса, низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение точности на переходных режимах и повышение быстродействия. Поставленная цель достигается тем, что дискретный гидропривод, содержащий магистрали нагнетания, и слива, гидродвигатель с установленным в нем рабрчим органом с образованием рабочих полостей, подключенных к магистралям нагнетания и слива через распределительное устройство, вклкяающее управляющий гидрораспределвтель и корректирующее устройство, вылолнениое в виде расположенных в корпусе пары золотников и образующих с ним соответственно дросс&пирующие окна, сообщенные с магистралями нагнетания и слива, и торцовые полости, и двух поршней, установленных в корпусе с образованием штоковых и поршневых полостей, поршни и золотники корректирукшего устройства расположены в корпусе раздельно к снабжены гйдроуправляемыми толкателями, управлякшше полости которых подключены к магистрали нагнетания, торцовые полости золотников связаны с порпневыми полостями, а штоковые полости - с ма гистралью слива, причем разность отношений площади поперечного сечения yitравляюишх полостей соответствующих

толкателей к торцовым площадям золотников и поршней выполнена в диапазоне от нуля до единины.

Кроме того, с целью упрощения тезьнологии изготовления и повышения точкости стабилизавдщ давления поверзшости толкателя контактирующие с золотниками и поршнями, выполнены сферическими.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема гидропривода; на фиг. 2 график перемещения управляющего гищюраспределителя} на фиг, 3 - график перемещения золотника корректирующего устройства} на фиг, 4 - график переме.ще ния поршия корректирующего устройства; на фиг, 5 - график изменения скорости рабочего органа гцдродвигателя; на фиг, 6 - график перемешения рабочего органа гидродвигателя (штриховой показано идеальное перемещение).

Дискретный гидропривод срдержш- магистрали 1 и 2 соответственно нагнетания и слива, гидродвигатель 3 с установленным в нем рабочим орг шом4 с об.разованием рабочих полостей 5 и 6, подключенным к магистралям 1 и 2 нагнетания и слива через распределительно устройство, включающее управляющий гидрораспределитель 7 и корректирующее устройство, выполненное в виде расположе шых в корпусе 8 пары золотников 9 и 10, образующих с ним дросселирук щие окна 11, 12 и 13, 14 и торцовые полости 15 и 16 и двух поршней 17 и 18, установленных в корпусе 8 с обра зованвем штоковых полостей 19 и 2О и поршшевых полостей 21 и 22, Золотник 9 и 1О в поршни 17 и 18 расположе1а 1 в корпусе 8 раздельно и снабжены гщроупраьляемымв толкателями соответственно 23, 24 и 25, 26, поверхности 27 которых выполнены сферическими

управляющие полости 28 и 29 которых подключены к магистрали 1 нагнетания,

Гидропривод работает следующим образом.

При подаче от управляющего гидрораспределителя 7 импульса команды (шг. 2) работает, в зависимости от ег полярности, соответствующее плечо схемы (правое на фиг. 1). Давление подпора PQ , подведенное к управляющей полости 28 толкателя 24, обеспечивает перемещение золотника 10 из исходного состояния (положение золотника 9 левого плеча схемы) в крайнее правое положение (Z 2i7iax ® подсоединение рабочих полостей 5 и 6 гидродвигателя 3 к магистрали 1 нагнетания и магистрали 2 слива и разгон рабочего органа 4, За этот промежуток времени (0-fc) давление перед управлякдцим гидрораспределителем 7 равно

Р РО.

где f - плсшшдь поперечного сечения управляющих полостей 28 с ответствующих толкателей 23 и 24; f., - площадь торца золотника 9

и 1О;

Заданный расход через управляющий гидрораспределитель 7 здесь

.€(K)Vp-K,f U)

где К - постоянный коэффициент, характеризующий проводимость,

(Х.) - площадь дроссел1фующего окна управляющего гйдрораспределителя 7. Обеспечивается этот расход поступлением жидкости из рабочей полости 6 гидродвигате ш 3 и терцовой полости 16 золотника 1О.

До момента-t-(:.( поршень 18 находится в исходном положении (фиг. 4), поокольку

/FTI тз.

V4 -f).

Поскольку в промежутке времени fc.-fc скорость рабочегнэ органа 4 не достигает заданной Vo (фиг, 5) и расход ( 5 - площадь рабочего органа 4), меньше, чем QQ, давление в поршневой полости 22 подает до значения5 ;Г) Поршень 18, подпираемый толкателем 26, начинает перемещаться вправо (по фиг. 1), обеспечивая совместно с расходом, поступающим из рабочей полости 6 гидродвигателя 3, заданный расход через управляющий гвдрораспределитель QS--lc U)Vpvnr W. в момент 4/ Ь скорость рабочего ojv гана 4 достигает заданного значения. Вследствие малого сопротивления дроссе лирующего окна 14 и максимально разго няющей силы (2 Zyr}ax ) происходит перерегулирование скорости рабочего oj гана 7, Расход жидкости, вытесняемый ИЗ рабочей полости 6 гкдродвигателя 3 (Qn, ) становится больше заданного Q Их pa3iioctr AG), (при-Ь -fc-z) поотупает в поршневую полость 22, обеспечивая возврат его поршня 18 в исходное состояние (фиг. 4). После этогЬ ( давление перед управляющим .гидрораспределителем 7 вновь возрастает до значения Р (QaVQ ). определя смещение золотника 10 влево (по черт& жу фиг. 1) уменьшение площади его дрос селирующих .окон 13 и 14 и торможение рабочего органа 4 гидродвигатрля 3. Далее перемещение золотника 10 и изменение площади его дросселирующих окон 13 и 14 происходит до тех пор (fciS-tj), пока последние (при ) не будут соответствовать (при данном составе нагрузок) расходу жидкости, вытесненному из рабочей полости 6 гидродвигателя 3 такому, 4ToC}qr Qo t При . fe fcg происходит движение рабочего органа 4 с установившейся скр- ростью, и перемещение его отличается от идеального лишь на величину Fjlo /S (известном гидроприводе Всякое изменение скорости рабочего органа 4, в том числе и по причине изменения внешней нагрузки, вызывает появление неравенства , пере.мешенне золотника 1О, перераспределение ав&пеаяй в рабочих полостях 5 и 6, гш родвигателя 3 и приведение схемы в установившееся состояние, в котором Qn Q.J, После з:апирания окон улравляк щего гидрораспределителя 7 инерция движения рабочего органа 4 дбеспечивает заполнение торцовой полости 16 золот HHJta. 10 и приведение его в исходное состояние, в котором рабочие полости 5 и 6 .гидродвигателя 3 отсечены от магистралей 1 и 2 нагнетания и слива. Итоговое (на импульс) перемещение рабочего органа 4 (фиг. 6) отличается 1 от идеального на величину, соответствующую разности (}р - Q , или PP PoS-Po k °VH PA/ Последняя может быть сформирована, в соответствии с заданными требованиями, целенаправленным выбором величин Fj , U Tf/T.i. 0 тц/Р4-Рта/ГА 1. Таким офазом, при максимально простом исполнительном гидродвигателе, устройство позволяет получить высокую точность позиционирования рабочего органа, без позЕДИОнной обратной связи, схватывающей привод (значительно усложняющей гидравлическую систему утирав леная особенно при дистанционномразмещенни рабочего органа), расширяет функциональные возможности дискретного гидропривода, обеспечивая переменность шага, максимально простую смену режимов управления, повышение динамических характеристик. Поскольку разгон гйдроЙЬигателя 3 происходит независимо от величины сигнала управления при максимально рас1фытых дросселнрующюи окнах 11 н 12 или 13 и 14 золотника 9 или 10, обеспечивается максимальное быстродействие исполнительного механизма. Для промышленного использования разработаннохю привода не потребуется дополните;шных временных и технических затрат, поско шку он быть реал| зован на стандартных элементах, характерных для промышленного производства исполнительных устройств. Форму, ла изобретения 1. Дискретный гидропривод, содерж ший магистрали нагнетания и слива, гидродвигатель с установленным в нем рабочим органом с образсованием рабочих полостей, пЬдключенных к магистралям нагнетания и слива через распределительное устройство, вклюяаюшее управляющий гндрораспределитель и коррекирующее устройство, выполненное в виде расположенных в корпусе пары . золотников и образующих с ним cooi етственно дросселирующие окна, соо&щенные с -магистралями нагнетания и лнва, и торцовые полости, Н двух поршей, установленных в корпусе с образов вем штоковых и поршневых полостей, тличаю щвйся тем, что, с целью повышения точности на переходных режимах и повышения быстродействия, поршни и золотники корректирующего устройства расположены в корпусе раздельно и снабжены гидроуправляемыми толкателями, управляюшие полости которых подклк чены к магистрали нагнетания, торцовые полости золотников связаны с поршневыми полостями, а ш -оковые полости - с магистралью слива, причем разность отно шений площади поперечного сечения управлянэших полостей соответствующих толкателей к торцовым площадям золотников и поршней вьшолнена в диапазоне от нуля до единицы. 2. Гидропривод по п,1, отличающийся тем, что, с целью управления технологии изготовления и повышения стабилизации давления, поверхности толкателей, контактирующие с золотниками и поршнями, вьшолнены сферическими. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Константинов Л. П. и др. Инвариантный гидропривод. X1Y Всесоюзное совещание по гидравлической автоматике 23-25 июля 1976 г., г. Владимир, Тезисы докладов. М., Инст1ггут проблем управления, 1976, с. 121-124, рис. 1.