Цифровой электрогидравлический привод

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВ ЕИЛЬСТВУ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 19.06.78 (21) 2631659/18-24с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 301280 Бюллетень М 48Дата опубликования описания 30. 12, 80 Г 15 В 9/03 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина(54) ЦИФРОВОЙ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД Изобретение относится к электрогидравлическим приводам с цифровымэлектрическим управлением, представляющим обширный класс дискретных исполнительных механизмов, применяющихся в различных системах автоматического управления (САУ). Однимиз направлений является созданиедискретного электрогидравлическогопривода к цифровым САУ, состоящегоиз шагового электродвигателя (ШЭД),дросселирующего гидрораспределителя (ДГР) гидроцилиндра и механических обратных связей, которые в со-,вокупности составляют следящий линейный гидропривод с механическойобратной связью,Известна электрогидравлическаяследящая система с гидромеханическим волнообразователем в прямой цепи управления, что позволяет исключить влияние энергии быстровращающихся частей двигателя и распреде- .лительного устройства (1),Наиболее близким техническим решением к данному является цифровойэлектрогидравлический привод, содержащий шаговый электродвигатель (ШЭД),соединенный с каналом управления игидромеханическим усилителем мощности, выполненным, например, в видеволнового редуктора со струйнойтрубой, дроссельный гидрораспределитель (ДГР) золотникового типа, 5 связанный через передачу "винт-гайка" с гидромеханическим усилителеммощности и гидравлически - с линейным гидродвигателем, шток которогосвязан с рычагом обратной связи ЕР 3, 10 В таком приводе имеется люфт вцепи механической обратной связи,который приводит к уменьшению устойчивой работы привода при инерцион -ной нагрузке.При компановке такого приводанеобходимо получить требуемое усилие на перестановку дросселирующегогидрораспределителя либо за счетувеличения передаточного отношения 20 . в кинематических связях, установленных между валом ШЭД и ДГР, либо засчет увеличения выходной мощностиШЭД. В свою очередь, увеличение передаточного отношения в кинематичес ких передачах приведет к уменьшению"добротности" привода по скоростипри фиксированной частоте приемистости для данного типа ШЭД, Увеличение перестановочного усилия за З 0 счет увеличения выходной мощностиШЭД не всегда представляется возможным из-за ряда ограничений.Цель изобретения состоит в улучшении динамических характеристикза счет значительного увеличенияперестановочного усилия на ДГР сле,дящего линейного гидропривода с механической обратной связью и в повышении точности позиционирования,Сущность изобретения состоитв том, что в нем рычаг обратной связи связан с винтом передачи "винтгайка",При этом вал ШЭД полностью разгружен и только отрабатывает заданный угол беэ нагрузки, который строго отрабатывается волновым редуктором с учетом коэффициента передачи. Крутящий момент, создаваемый.волновым зубчатым редуктором, реализуется за счет динамики струйжидкости, вытекаемых из сопел поддавлением, равным давлению в напорной гидролинии,и эа счет редукцииволнового редуктора. Позицию поворота волнового редуктора задает ШЭД,которая затем трансформируется влинейное перемещение парой "винтгайка".На чертеже изображена схема цифрового. электрогидравлического привода, состоящего из следующих деталей и узлов: 1 - корпус следящего линейного гидропривода; 2шаговый электродвигатель (ШЭД);3 - электронный коммутатор (ЭК)Формирующий сигнал в канал управления ШЭД; 4 - цифровая управляющаямашина (ЦУМ) или ЭВМ, микропроцессор; 5 - поршень линейного гидродвигателя-силового гидроцилиндра соштоками, расположенными по обе стороны поршня; 6 - дроссельный гидрораспределитель, 4-х кромочный, эолотникового типа (ДГР); 7 - гидролиния,соединяющая правую полость следящего линейного гидропривода с ЛГГ;8 - гидролиния, соединяющая левуюполость следящего линейного гидропривода с ДГР; 9 - струйная трубкас двумя соплами (генератор волн);10 - деформируемое ведомое зубчатоеколесо волнового редуктора; 11 - неподвижное зубчатое колесо волнового редуктора; 10 и 11 - в совокупности составляют волновой зубчатыйредуктор; 12 - правая полость силового гидроцилиндра; 13 - левая полость силового гидроцилиндра; 14рычаг (механической) обратной связиследящего линейного гидропривода;15 - винт; 16 - поршень со штоком,содержащий гайку;(15 и 16 - в совокупности с(ставляют передачу "винтгайка"); Рн и Рс - подсоединениесоответственно напорной и сливнойгидролинии к приводу.Цифровой электрогидравлическийпривод состоит из ЮЭД 2, который 5 й 15 Ю 25 30 35 40 45 50 55 60 через муфту жестко соединен со струйной трубкой 9, имеющей два сопла, расположенные в одной плоскости под углом 180 . Струйная трубка помещена в корпусе следящего линейного гидропривода 1 в подшипниках скольже ния и через внутренние каналы соединена с напорной гидролинией Рн. Струйная трубка имеет возможность вращаться в корпусе гидропривода в подшипниках скольжения, которые одновременно являются и уплотняющими устройствами, Струйная трубка находится внутри ведомого зубчатого колеса 10 волнового редуктора с небольшим зазором между соплами и последним. Под действием силы ведомое зубчатое колесо может деформироваться и находиться в зацеплении с неподвижным зубчатым колесом 11. Ведомое зубчатое колесо имеет число зубьев 2, а неподвижное колесо число зубьев 2 + 1, а в совокупности они составляют волновой зубчатый редуктор. Ведомое зубчатое колесо жестко соединено с винтом 15, находящимся в зацеплении с гайкой, которая помещена в поршне со штоком 16, Винт 15 имеет возможность входить в шток. Винт и поршень со штоком, содержащим гайку, в совокупности составляют кинематическую пару "винт-гайка", которая преобразовывает вращательное движение винта в возвратно-поступательное двикение поршня со штоком. Поршень через шток шарнирно связан с рычагом 14 механической обратной связи следящего линейного гидропривода. В корпусе 1 гидропривода помещен дроссельный гидрораспределитель б, к которому подводятся две гидролинии - напорная Рн и сливная Рс. От ДГР отходят две гидролинии 7 и 8, которые соединяют соответственно правую 12 и левую 13 полости гидро- привода, В корпусе 1 гидропривода помещен поршень со штоками 5, расположенными по обе стороны поршня. Корпус 1 и поршень со штоками 5 образуют силовой гидроцилиндр с двухсторонним штоком. ДГР шарнирно связан с рычагом механической обратной связи, который в свою очередь также шарнирйо связан со штоком поршня 5, ДГР, гидроцилиндр и рычажная механическая обратная связь в совокупности составляют следящий линейный гидропривод. Электронный блок управления формирующий сигналы на ШЭД, состоит из цифровой управляющей машины 4 и электронного коммутатора 3.Цифровой электрогидравлический привод работает следующим образом,управляющие импульсы с ЦУМ 4 поступают на электронный коммутатор 3, который Формирует алгоритм управления на ШЭД 2, При получении ко 79200230 35 40 50 ианды с электронного коммутатораШЭД поворачивается на опредеЛенныйугол по часовой или против часовойстрелки согласно команде, при этомон поворачивает через муфту струйную трубку с двумя соплами, к которой подводится жидкость от напорной гидролинии. Жидкость, вытекаяиэ сопел струйной трубки, действуетна ведомое зубчатое колесо, котороепод действием сил от струй деформируется и, находясь в зацеплении снеподвижным зубчатым колесом, перемещается на определенный угол. Жидкость, вытекая из сопел и воздействуя на ведомое зубчатое колесо,затем отводится из полости волнового редуктора в сливную гидролинию.Струйная трубка с соплами являетсягенератором волн. Ведомое зубчатоеколесо с поворотом струйной трубки также проворачивается на определенный угол с учетом коэффициента передачи, волнового зубчатого редуктораВедомое зубчатое колесопроворачивает винт 15, установленный в подшипнике качения, черезжесткое закрепление. Поворот винтавызывает поступательное перемещениепоршня со штоком 16. Перемещение поршня через шток вызывает перемещение рычага 14 механической обратнойсвязи следящего линейного гидропри.вода, Рычаг обратной связи переме-. щается относительно закрепления его в штоке детали 5. При перемещениирычага относительно точки закрепления в штоке детали 5 произойдет смещение дроссельного гидрораспределителя 6 относительно его нейтрального положения, что вызовет соединениеполостей 12 и 13 с напорной и сливной гидролиниями через внутренние гидролинии 7 и 8. Соединение полостей12 и 13 с напорной и сливной гидролинией соответственно будет зависеть от перемещения рычага обратной связи по часовой или против часовойстрелки, что вызовет перепад давления на поршне 16 и перемещение последнего. Перемещение поршня 5 вызовет перемещение точки закреплениярычага обратной связи на штоке детали 5 уже относительно его закрепления с деталью 16 и, в свою очередь,приведет к возврату ДГР в нейтральное положение. Возврат ДГР в нейтральное положение приведет к перекрытию гидролиний 7 и 8, соединяющих правую и левую полости гидропривода, и к остановке поршня 5, Следовательно, поворот вала ШЭД на определенный угол вызовет строгое определенное перемещение штока следящего гидро- привода.Технико-экономическая эффективность предлагаемого привода состоит в увеличении "добротности", так как вал ШЭД не нагружен никакими силами. При компановке дискретного электрогидравлического линейного привода, состоящего из ШЭД,ДГР, представляющего 4-х кромочный золотник гидроцилиндра, в совокупности представляющие следящий линейный гидропривод с рычажной механической обратной связью отсутствуют люфтовые соединения в виде "винт- гайка", "рейка-шестерня" и т,д. в цепи обратной связи и не приходится решать вопроса в выборе требуемого усилия на ДГР за счет скорости перемещения последнего.ф Формула изобретения Цифровой электрогидравлическийпривод, содержащий шаговый электродвигатель, соединенный с каналомуправления и гидромеханическим усилителем мощности, выполненным, например, в виде волнового редуктора со струйной трубкой, дроссельныйгидрораспределитель золотниковоготипа, связанный через передачу "винтгайка" с гидромеханическим усилителем мощности и гидравлически - слинейным гидродвигателем, шток которого связан с рычагом обратной связи, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью улучшения динамических характеристик привода, в нем рычагобратной связи связан с винтом передачи "винт-гайка",Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2152475/18-24,кл. Г 15 В 1/12, 1965,2. "Дискретное управление электрогидравлическим приводом" под ред.Г. Н, Посохина, М, "Энергия", 1975,с,21 (прототип).792002 ц 3 Составитель О. ГудковаТехред А.Лч Корректор В. Синицкая Редактор Н. Каменская филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 9442/36 Тираж 798 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )С, Раушская наб., д. 4/5