Электрогидравлический усилитель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИН И 9(51) 5 Г 15 В 9/03 ТЕНИ пения обесп ходнь1 ил. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМ,К СВИДЕТЕПЬСТ(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) М,Е,Гойдо и Ю.А.Староверов (53) 62-521 (088.8)(56) Тумаркин М,М. и др. Электрогидравлическая система управления испытательным стендом, М.: Вестник машиностроения, 1985, У 7, с. 13, рис, 1, .(5 Ь) ЭЛЕКТРОГИЛРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в электрогидравлических следящих приводах испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов. Целью изобретения является улучшение динамических характеристик усилителя, Золот 2ник 5 выходного каскада усилителя выполнен с осевой расточкой 15, в которой размещен плунжер 11 обратной связи кинематически связанный упругим элементом (пружиной) 11 с электромеханическим преобразователем 1, Изменение перепада давления в полостях 22, 23 обратной связи преобразуется в перемещение плунжера 11, воздействующего через пружину 14 на вал электромеханического преобразователя 1 в направлении, противоположном входному сигналу. Благодаря опережающей отработке сигнала обратной связи торможение золотника 5 начинается до достижения заданного перепада давна выходе, вследствие чегоечивается неколебательный пере" й процесс по давлению нагрузки,50 Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использованов злектрогидравлических следящихприводах испытательных стендов, промышленных роботов и манипуляторов.Цель изобретения - улучшение динамических характеристик электрогидравлического усилителя.На чертеже изображена.конструктивная схема электрогидравлическогоусилителя.Электрогидравлический усилительсодержит последовательно связанныеэлектромеханический преобразователь1, входной гидравлический каскадусиле ия с соплами 2 и 3. и заслонкой4 и выходной гидравлический каскадусиления с дросселирующим золотником 5, установленным в корпусе 6 собразованием торцовых камер 7 и 8управления, подключенных к соплам 2и 3 и связанных через дроссели 9 и10 с источником питания (не показан),а также чувствительный элемент обратной связи в виде плунжера 11 с соосными штоками 12 и 13, кинематическисвязанный упругим элементом в видеконсольной пружины 14 через заслонку 4 с валом (не показан) преобразова-,теля 1. Золотник 5 выполнен с осевойрасточкой 15 и снабжен жестко закрепленными стаканами 16 и 17, в обращенных друг к другу донышках 18 и 19которых выполнены отверстия 20 и 21,в которых размещены штоки 12 и 13 со 35ответственно. Плунжер 11 установленс образованием полостей 22 и 23 обратной связи в расточке 15, а корпус6 снабжен ступенчатыми крышками 24 и4025, выполненными с цилиндрическимивыступами 26 и 27, размещенными встаканах 16 и 17 со сторон, противоположных донышкам 18,и 19 с образованием промежуточных полостей 28 и 29. 45Штоки 12 и 13 подпружинены пружинами30 и 31 относительно выступов 26и 27,Полость 28 непосредственно соединена отверстием 32 с исполнительнойгидролинией 33, а через дроссель,образованный отверстием 20 и штоком12,.- с полостью 22, полость 29 соединена непосредственно отверстием 34с исполнительной гидролинией 35, ачерез дроссель, образованный отверстием 21 со штоком 13, - с полостью23. Гидролиния 36 соединена с источником питания, гидролиния. 37 - со сливом. Диаметр плунжера 11 равенвнутреннему диаметру стаканов 16и 17 и диаметру выступов 26 и 27.К гидролиниям 33 и. 35 подключен гидродвигатель (не показан).Злектрогидравлический усилительработает следующим образом,При подаче на электромеханическийпреобразователь 1 управляющего электрического сигнала, вал преобразователя 1, преодолевая сопротивлениепружины 14, поворачивается в соответствующем направлении и перемещаетзаслонку 4 относительно сопл 2 и 3.В результате гидравлическое сопротивление кольцевых щелей между срезамисопл 2 и 3 и заслонкой 4 изменяется,а в диагонали, т.е, в торцовых камерах 7 и 8 управления, гидравлическогомостика, образованного дросселями9 и 10 и соплами 2 и 3 в сочетаниис заслонкой 4, создается перепаддавления, пропорциональный смещениюзаслонки 4 (повороту вала) из нейтрального положения.Под действием управляющей силы,обусловленной перепадом давления вторцовых камерах 7 и 8 управления,золотник 5 приходит в движение относительно корпуса 6 и плунжера 11,соединяя одну из исполнительных гидролиний 33 (35) с гидролинией 36,а другую - со сливной гидролинией 37в зависимости от знака управляющегосигнала, Вызванное этим изменениедавления в исполнитеЛьных гидролиниях 33 и 35 влечет за собой изменение перепада давления в полостях22 и 23 обратной связи. Посколькупри движении золотника 5 (в зависимости от направления его движения)из одной из полостей 22 (23) обратнойсвязи рабочая жидкость выталкиваетсяв соответствующую промежуточную полость 30 (31) через дроссель (зазор)между поверхностями штока 12 (13)плунжера 11 и отверстия 20 (21) вдонышке 18 (19) стакана 16 ( 7), ав другую - затягивается, то перепаддавления в полостях 22 и 23 отличается от перепада давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 на величину потерь давления в дросселяхотверстий 20 и 21, Указанные потеридавления пропорциональны скорости движения золотника 5, в результате чегоперепад давления в полостях 22 и 23обратной связи определяется какпере0234о 5 155ладом давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 усилителя, так искоростью движения золотника 5. Приэтом сила, обусловленная перепадомдавления в полостях 22 и 23, действует на плунжер 11 в направлении,противоположном. смещению заслонки 4из ее нейтрального положения. Поддействием этой силы плунжер 11 смещается, преодолевая сопротивлениепружин 14, 30 и 31, и увлекает присвоем движении соединенный с нимконец пружины 14, создавая на валупреобразователя 1 вращающий момент,направленный против вращающего момента, развиваемого преобразователем 1,В результате угол поворота заслонки4 относительно нейтрального положения уменьшается и соответственноуменьшается перепад давления в торцовых камерах 7 и 8 управления золотника 5.Величина вращающего момента, передаваемого через пружину 14 со сто"роны плунжера 11, пропорциональнасмещению плунжера 11 из его нейтрального положения, а это смещение всвою очередь, пропорционально перепаду давления в полостях 22 и 23 обратной связи,При увелицении смещения золотника5 относительно его нейтрального положения (при прочих равных условиях)перепад давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 увеличиваетсяПо окончании переходного процесса,когда золотник 5 остановится в некогтором новом положении, определяемомвеличиной входного электрическогосигнала и характером нагрузки, давление рабочей жидкости в полости 22обратной связи будет равно давлениюв промежуточной полости 28 и в исполнительной гидролинии 33, а давлениев полости 23 обратной связи - давле- .нию в промежуточной полости 29 и висполнительной гидролинии 35. Поскольку эффективные площади золотника 5со стороны полостей 22, 23, 28.и 29равны между собой (так как диаметрплунжера 11 равен. внутреннему диаметру стаканов 16 и 17), то результирующая сила, действующая на золотник 5со стороны жидкости, заключенной вполостях 22, 23, 28 и 29 будет равна нулю, Тогда из условия равновесиязолотника 5 (при пренебрежении осевойгидродинамической силой, действующей на золотник со стороны протекающейжидкости) следует, цто должна бытьравна нулю и сила, действующая назолотник 5 со стороны жидкости, находящейся в торцовых камерах 7 и 8управления. Последнее имеет местопри нулевом перепаде давления в камерах 7 и 8, цто в, свою очередь,при неподвижном золотнике 5 возможнолишь при нейтральном положении заслонки 4 между соплами 2 и 3. Заслонка 4 занимает такое положение, когдавращающий момент, передаваемый черезпружину 14 со стороны плунжера 11,равен пропорциональному входномуэлектрическому сигналу, т.е. вращающему моменту, развиваемому преобразователем 1. Поскольку момент, пере даваемый на вал преобразователя 1со стороны, пружины 14, пропорционален перепаду давления. в полостях 22и 23 обратной связи, который. Равенперепаду давления в исполнительных 25 гидролиниях 33 и 35 усилителя, тообеспечивается (с учетом сделанного,выше допущения относительно осевойгидродинамицеской силы) строгая пропорциональность перепада давления з 0 в исполнительных гидролиниях 33 и 35входному электрическому сигналу (внезависимости от колебаний давленияпитания первого гидравлического каскада усиления).. Если из-за изменения нагрузки нагидродвигателе, подключенном к исполнительным гидролиниям 33 и 35, перепад давления в этих линиях изменится,то изменится и баланс сил, действую щих на плунжер 11, цто повлечет засобой смещение плунжера 11 в соответствующем направлении и соответственно смещение заслонки 4 из ее нейтрального положения. В результате 45в торцовых камерах 7 и 8 управлениязолотника 5 появится перепад давления, пропорциональный смещению заслонки 4 из ее нейтрального положения,и золотник 5 придет в движение, смещаясь до тех пор, пока в исполнительных гидролиниях 33 и 35 не будет вос-становлен требуемый перепад давления,заданный входным электрическим сигналом. При этом заслонка 4 сновавозвращается в нейтральное положение.55Поскольку при движении золотника5 перепад давления в полостях 22 и23 отличается от перепада давления висполнительных гидролиниях 33 и 35155023 Ь Формула изобретения Составитель С.РождественскийТехред Л,Сердюкова Корректор Т,Палий Редактор А.Ревин Заказ 260 Подписное Тираж 525 ВНИИПИ Государственного комитета,по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, И, Раушская наб д. 1/5(в большую или в меньшую сторону взависимости от характера отрабатываемого сигнала и начальных условий)на величину, пропорциональную скорости движения золотника 5, то заслонка ч устанавливается в положение,близкое к нейтральному, до того,как перепад давления в исполнительных гидролиниях 33 и 35 примет значение, определяемое входным электрическим сигналбм, благодаря цему торможение золотника 5 начинается с упреждения по времени относительно моментаДостижения на выходе усилителя заданного перепада давления, вследствиечего обеспечивается неколебательныйпереходный процесс по давлению нагрузки и, соответственно, повышаетсяточность воспроизведения входногоуправляющего сигнала. Кроме того,обеспечивается поддержание и изменение по заданному закону как давленияв одной исполнительной гидролинии(если вторая исполнительная гидролиния соединена со сливом), так и перепада давления в двух исполнительныхгидролиниях, каждая из которых соединена с гидродвигателем. Электрогидравлический усилитель, Содержащий последовательно связанные электромеханический преобразователь, Входной гидравлический каскад усиления и выходной гидравлицеский каскад усиления с дросселирующим золотииком,установленным в корпусе с образованием торцовых камер управления, подключенных к выходам входного каскада, а также чувствительный элементобратной связи, подключенный к исполнительным гидролиниям выходногокаскаДа усиления и кинематическисвязанный упругим элементом с электромеханическим преобразователем,о т л и ч а ю щ и й с я тем, цто,с целью улучшения динамических характеристик усилителя, золотник выполнен с осевой расточкой и снабженсо стороны каждой торцовой камерыжестко закрепленным стаканом, в донь 1 шке которого выполнено отверстие,чувствительный элемент выполнен ввиде установленного в осевой расточке с образованием полостей обратнойсвязи плунжера с двумя соосными штоками, размещенными в отверстиях, обращенных друг к другу донышек стаканов, а корпус снабжен двумя ступенчатыми крышками, каждая из которыхвыполнена с цилиндрическим выступом,размещенным в стакане со стороны,противоположной донышку с образованием промежуточной полости, непосредственно соединенной с одной из исполнительных гидролиний выходного каскада и подключенной через дроссель,образованный отверстием донышка стакана и штоком, подпружиненным относительно цилиндрического выступа крышки, к одной из полостей обратнойсвязи,