Электрогидравлический усилитель

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 19) О 3(59 Е 15 В 30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТ ТЕТ СССР И ОТНРЫТИ О ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСИ ВИ ЕТЕЛЬСТВУ 5-0 с командным .устроиством фазовращателем и двухпозиционным электронным ключом, а пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки с четырьмя электродами и снабжен двумя металлическими разрезными втулками, закрепленными по краям пьезокерамической втулки с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке, один из электродов выполнен по длине равным пьезокерамической втулке и размещен между последней и металлическими втулками, а остальные три электрода размещены последовательно вдоль свободной ц или ндри ческой поверхности пьезокерамической втулки, причем два крайних электрода выполнены равными по длине и установлены концентрично металлическим втулкам, при этом один из Я крайних электродов подключен к генератору электрических колебаний непосредственно, а другой - через фазовращатель, а электрод,размещенный между крайними электродами, подключен к фазовращателю и генератору через электронный ключ и блок задержки.(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса(56) 1. Авторское свидетельство СССР7502000, кл. Г 15 В 300, 1980.2. Авторское свидетельство СССР по заявке3481445/25-06, кл. Г 15 В 3/00, 1982. (54) (57) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий гидроусилитель, распределительный элемент которого соединен тягой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразователя, электроды которого, охватывающие пьезоэлемент, подключены к генератору электрических колебаний и командному устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и точности отработки командного сигнала, он снабжен блоком задержки и связанными 78146 АИзобретение относится к гидроавтоматике, в частности к усилителям, преобразующим командный электрический сигнал в давление рабочей среды, и может быть использовано в гидравлических приводах дискретного управления.Известен электрогидравлический усилитель, содержащий гидравлический усилитель, распределительный элемент которого соединен с подвижным элементом пьезокерамического электромеханического преоб 510 ми по краям пьезокерамической втулки с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке, один из электродов выполнен по длине равным пьезокерамической втулке и размещен между последней и металлическими втулками, а остальные три электрода размещены последовательно вдоль свободной цилиндричес 50 кой поверхности пьезокерамической втулки,причем два крайних электрода выполнены равными по длине и установлены концентрично металлическим втулкам, при этом один из крайних электродов подключен к геразователя 1.Недостатками этого усилителя являются низкая долговечность и точность из-завыполнения соединения гидравлическогоусилителя с подвижным элементом пьезокерамического преобразователя в виде точечного контакта,Известен также электрогидравлическийусилитель, содержащий гидроусилитель,распределительный элемент которого соединен тягой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразователя, электроды которого, охватывающие пьезоэлемен т, подключены к генератору электрических колебанийи командному устройству 2.Недостатками известного усилителя также являются низкая долговечность и точность отработки командного сигнала из-забольшой величины механических деформаций изгибного пьезоэлемента.Целью изобретения является повышение 3 одолговечности и точности отработки командного сигнала.Указанная цель достигается тем, чтоэлектрогидравлический усилитель, содержащий гидроусилитель, распределительныйэлемент которого соединен тягой с подвиж- Зным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразователя, электроды которого, охватывающие пьезоэлемент, подключены к генератору электрических колебаний и командному устройству, снабжен блоком задержки и связанными с командным устройством фазовращателем и двухпозиционным электронным ключом, а пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки с четырьмя электродами и снабжен двумя металлическими разрезными втулками, закрепленнынератору электрических колебаний непосредственно, а другой - через фазовращатель, а электрод, размещенный между крайними электродами, подключен к фазовращателю и генератору через электронный ключ и блок задержки,На фиг. 1 изображена принципиальная схема электрогидравлического усилителя с внутренним расположением металлических втулок относительно пьезокерамической втулки; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема электромеханического преобразователя с наружным расположением металлических втулок; на фиг. 4 - электрическая блок-схема усилителя; на фиг. 5 - временная диаграмма напряжений на электродах при перемещении в одну второну; на фиг. 6 - временная диаграмма напряжений на электродах при перемещении в другую сторону.Электрогидравлический усилитель содержит гидроусилитель 1, распределительный элемент которого в виде золотника 2 соединен тягой 3 с подвижным элементом 4 биморфного пьезокерамического электромеханического преобразователя 5, электроды 6 - 9 которого подключены к генератору 10 электрических колебаний и командному устройству 11. Пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки 12 и снабжен металлическими разрезными втулками 13 и 14, закрепленными по краям втулки 12 с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке относительно подвижного элемента 4 (фиг. 1) или с зазором относительно корпуса 15 (фиг. 3). Электрод 6 выполнен по длине, равным втулке 12,и размещен между последней и втулками 13 и 14, а электроды 7 - 9 размещены последовательно вдоль свободной цилиндрической поверхности втулки 12, причем крайние электроды 7 и 9 выполнены по длине равными втулкам 13 и 14 и установлены концентрично им, электрод 7 подключен к генератору 10 непосредственно, электрод 9 - через фазовращатель 16, а электрод 8, размещенный между электродами 7 и 9 подключен к фазовращателю 16 и генератору 10 через двухпозиционный электронный ключ 17 и блок 18 задержки.Электрогидравлический усилитель работает следующим образом.От генератора 10 напряжение подается на электрод 7 непосредственно, а на электрод 8 - через фазовращатель 16, в котором полярность напряжения меняется на про тивоположную, т.е. осуществляется сдвиг фазы на 180, Напряжения от генератора 10 и фазоврашателя 16 подаются на электронный ключ 17, который может быть в двух состояниях, определяемых командным устройством 11. В одном положении ключ 9 пропускает сигнал от генератора 1 О, а в другом положении - пропускает сигнал от фа10781ззовращателя 16. Сигнал с электронного ключа 17 через блок 18 задержки поступает на электрод 8. В блоке 18 задержки осуществляется временной сдвиг сигнала на интервал времени Г, всличи на которого больше времени срабатывания пьезокерамического элемента. Включение и отключение генератора 10 осуществляется командным устройством 11. При подаче напряжения на электрод 6 10 электромеханического преобразователя 5 соответствующий конец пьезокерамической втулки 12 сгибается и жестко прижимается к элементу 4 (фиг. 1). Второй конец пьезокерамической втулки 12 в то же время на 15 ходится в разгибном состоянии, так как на электрод 9 подается противополярное напряжение, по отношению к электроду 7. После интервала времениподается напряжение на электрод 8, от которого средняя часть пьезокерамической втулки 12, на ходящаяся под электродом 8, например, удлиняется и одновременно перемещает тягу 3 влево. После этого меняется полярность напряжений на электродах 7 и 9 на противоположные, и соответственно конец пьезокерамической втулки 12 под электродом 725 разгибается, а конец под электродом 9 сгибается и жестко прижимается к элементу 4. После интервала времени задержки 7 на элекрод 8 подается напряжение противоположного знака, от которого эта часть пьезокерамической втулки 12 укорачивается, и тяга 3 перемещается на один шаг. После этого меняется напряжение на электродах 7 и 9 на противоположное, подается через интервал времени задержки Г напряжение на электрод 8 и т.д., т.е, цикл повторяется З 5 и с каждым циклом тяга 3 перемещается влево, одновременно перемещая золотник 2 в эту сторону шагами, длина которых задается длиной средней части пьезокерамической втулки 12, перепадом напряжений на ней и величиной пьезомодуля пьезокера 40 мической втулки 12, Для реверса движения золотника 2 в другую сторону необходимо подать сдвинутый по фазе на 180 сигнал на электрод 8. Это осуществляется измене- вием. состояния ключа 17, которое задается 45 командным устройством 11. Работу устрой 46ства в другом направлении движения тяги 3 поясняет временная диаграмма напряжений на электродах 7 - 9 (фиг. 6). В первом цикле левая часть (находящаяся под электродом 7) прижимается к элементу 4, правая часть (находящаяся под электродом 9) остается в свободном состоянии. После интервала времени фГ, средняя часть пьезокерамической втулки 12 укорачивается. При перемещении тяги 3 вправо на величину деформации пьезокерамической втулки 2 на один шаг перемещается и золотник 2. В следующем цикле: прижимается втулка 4 к элементу 4, а втулка 13 переводится в свободное состояние. После интервала времени подается сигнал на электрод 8, от которого средняя часть пьезокерамической втулки 12 удлиняется, одновременно перемещается на шаг вправо тяга 3.Работа усилителя, выполненного согласно фиг. 3, в основном аналогична описанной для усилителя на фиг. 1. Отличие состоит в том, что для усилителя (фиг. 3) подвижный элемент 4 соединен непосредственно с втулкой 12, а прижатие ее частей, взаимодействующих с электродами, к корпусу 15 осуществляется не сжатием, а частичным выпрямлением этих частей.В предлагаемом электрогидравлическом усилителе о беспечиваются наименьшие изгибные напряжения в пьезокера мическом элементе, обеспечивается постоянство силы прижатия втулок в течение всего срока эксплуатации, что. положительно влияет на долговечность и точность обработки командного сигнала.Конструкция электромеханического преобразователя позволяет обеспечить постоянство пьезомодуля пьезоэлемента по всей его длине, т.е, одинаковую резонансную частоту его прижимных частей, а также обеспечить выполнение малых (до 0,01 мкм) перемещений распределительного элемента, что также позволяет повысить точность отработки командного сигнала.Использование изобретения в гидравлических приводах дискретного перемещения позволяет повысить их долговечность и точность и, тем самым эффективность их использования.Бутяг ВНИИПИ. Г по дела 113035, Москв иал ППП сПдественскииКорректор ВПодписноеитета СССРоткрытийя наб., д. 4/5ул. Проектная, 4