Способ контроля дроссельных каскадов гидроусилителя

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) (11) 0 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ ЬЛйдТИ(А ЛИ- рминый из- ереГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) (57) СПОСОБСЕЛ ЬНЫХ КАСКАДТЕЛЯ, заключающийсруют на входе гидроусгармонический сигналмеряют давление рабоч етельство СССР9/00, 1976.ельство СССР9/00, 1979.КОНТРОЛЯ ДОВ ГИДРОУСв том, что филителя контрои одновременней жидкости и мещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности, измеряют значение амплитуды первой гармоники перемещения подвижного элемента, а также значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления в выходных каналах и по значению амплитуды первой гармоники перемещения определяют велич- чину и знак перекрытия дроссельных щелей, а по значениям амплитуды и фазы и знаку фазы гармоник давления судят о соотношении перекрытий напорных и сливных дроссельных щелей.О Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано для определения перекрытий дроссельных щелей распределительных каскадов гидроусилителей.Известен способ контроля дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающийся в том, что перемещают подвижный элемент гидроусилителя и измеряют давление в выходных каналах гидроусилителя и эталонного дросселя и по величине наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов.Недостатки данного способа - низкие быстродействие и точность из-за необходимости использования специального стенда с эталонным дросселем.Известен также способ контроля,дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающийся в том, что формируют на входе гидроусилителя контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов 2,Недостатками известного способа являются низкие быстродействие и точность из-за отсутствия возмозности определения перекрытий дроссельных щелей в процессе одного испытания.Цель изобретения - повышение быстродействия и точности.Для достижения поставленной цели согласно способу контроля дроссельных каскадов гидроусилителя, заключающемуся в в том, что формируют на входе управляющего каскада контрольный гармонический сигнал и одновременно измеряют давление рабочей жидкости и перемещение подвижного элемента гидроусилителя и по форме наблюдаемых сигналов определяют характеристики дроссельных каскадов, измеряют значение амплитуды первой гармоники перемещения подвижного элемента, а также значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления в выходных каналах и по значению амплитуды первой гармоники перемещения определяют величину и знак перекрытия дроссельных щелей, а по значениям амплитуды и фазы и знаку фазы гармоник давления судят о соотношении перекрытий напорных и сливных дроссельных щелей.На фиг. 1 изображена конструктивная схема гидроусилителя; на фиг. 2 - схема гидравлического моста гидроусилителя; на фиг. 3 и 4 - соответственно исходное положение поясков подвижного элемента гидроусилителя относительно проточек корпуса и формы наблюдаемых сигналов при отрицательном перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 5 и 6 - соответственно исходное положение поясков и формы наблю 15 20 25 30 35 40 45 50 55 даемых сигналов при нулевом перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 7 и 8 - соответственно исходное положение поясков при несимметричном отрицательном перекрытии дроссельных щелей; на фиг. 9 и 10 - соответственно исходное положение поясков и формы наблюдаемых сигналов при несимметричном положительном и отрицательном выполнении перекрытий дроссельных щелейГидроусилитель содержит управляющий каскад с подвижным элементом, выполненным в виде золотника 1, пояски 2 и 3 которого образуют с проточками 4 и 5 корпуса 6 дроссельные щели 7 - 10. Выходные каналы 1 и 12 золотника 1 подключены к полостям 13 и 14 управления золотника 15 управляемого каскада, выходные каналы 16 и 17 которого при контроле золотника 1 перекрыты. Датчик 18 служит для измерения перемещения золотника 1, датчик 19 - для измерения перемещения золотника 15, датчик 20 - для измерения давления рабочей жидкости в выходных каналах.Для приведения в движение золотника 1 служит электромеханический преобразователь 21, подключенный к выходу сравнивающего усилия 22, связанного входами с датчиком 19 и задающим блоком (не показан). Электронное устройство 23, связанное с датчиками 18 и 20, служит для измерения значений амплитуды первой гармоники перемещения золотника 1 и значений амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления, т, е. для осуществления гармонического анализа сигналов перемещения и давления.Способ осуществляется .следующим образом.На вход электромеханического преобразователя 21 подают контрольный сигнал гармонической формы, в соответствии с которым обеспечивается движение золотника 15. При этом устройством 23 измеряются значения амплитуды первой гармоники перемещения золотника 1 и значения амплитуды и фазы первой и второй гармоник давления.Величины зазоров (величина противоположная перекрытию) дроссельных щелей влияют на формы сигналов, измеряемых датчиками 18 - 20 и устройствами 23.В процессе отработки контрольного сигнала текущая величина зазора каждой из дроссельных щелей 7 - 10 определяется величиной зазора в исходном положении и перемещением золотника 1, т. е.а, = ар; +.х, (1)где а - текущая величина зазора дроссельной щели (ат, а а ао )а. -величина зазора дроссельной щелив исходном положении (а , а ; аою, во );Х -перемещение золотника. 1;1 - обозначение дроссельной щели.З олотник 15 перемещается на расстояниеу со скоростью у, причему = ц/Я; (2)где с - поток рабочей жидкости в каналах11 и 12.5 - площадь торца золотника 15.Учитывая, что золотник 15 представляет собой незначительную нагрузку, можно считать, что давление в полостях 13 и 14 одинаково, т. е. Рв = Р 1 -- Р, и является функцией Г перемещения х золотника 1 и величин зазоров дроссельных щелей в исходном положенииР=ф аот аов аов во ) (3)Баланс моста (фиг. 2) описывается следующей системой уравнений:Чв Чт =Чю с 9 (4)Р = Р 4 -- Р,где Чт, ца, с 9, ц 0 - расходы через дроссельные щели 7 - 10, каждыйиз которых зависит отперепада давления на соответствующей дроссельной щели и величины еезазора, причемР =Р - Р; (5)Ро = Р - РсуРгде Р, Рв, Рэ, Ро - перепады давления надроссельных щелях 7 - 10Ро в давлен питания;Р , -давление слива.С учетом изложенного система (4) может быть записана в следующем виде:Ф 8=1 (аов+Х),(Р,-Р-Идиот-х),(Р-Р,)1УЗ =Ц(ао+х), (р-Р- Ейаов-х),(К-Р)1 (6)Ри = Ри=РСистема (6) выражает связь между перемещением х золотника 1, перемещением у золотника 15 и давлением Р в каналах 11 и 12.При подаче контрольного гармонического сигнала 1.вхв= Ц, вцика(, (7) где .о - . амплитуда входного сигнала;Ю - частота входного сигнала;С - время.форма движения золотника 1, выполненного с нулевым перекрытием (фиг. 5), также близка к гармонической с амплитудной х (фиг. 6), а давление ц каналах 11 и 12 постоянно и равно половине давления питания (Р= Р/2), т. е. первая и вторая гармоники давления отсутствуют.При одинаковых, но отличных от нуля зазорах дроссельных щелей (фиг. 3) характер сигнала давления такой же как и при нулевом перекрытии. Форма колебаний золотника 1 (фиг. 4) также близка к прежней, но при положительных зазорах (отрицательных перекрытиях) амплитуда перемещения х, уменьшается, а при отрицательных зазорах (положительных перекрытиях)/ увеличивается. Одновременно возникает третья гармоника перемещения золотника 1.В том случае, когда зазоры напорныхдроссельных щелей отличаются от зазоров сливных щелей (фиг. 7), т. е. когдаао 9 =аов Фао,о =аотформа колебаний золотника 1 изменяется незначительно, но давление Р начинает пульсировать с амплитудой Р и удвоенной частотой, т. е. с частотой второй гармоники 10 входного сигнала (фиг. 8). При этом, еслизазоры напорных дроссельных щелей больше зазоров сливных, то фаза колебаний равна 90, т. е.Р=Р зп(2 цИ+90) = Р соз 2 Ф(,в противном случаеРР сов 2 О( .Другим признаком проявления этого типа отклонений является величина среднего за период колебаний давления Рс . В первом случае йр ) Ро /2, а во втором Р,ьРо /2.20 В случае отличий зазоров дроссельныхщелей одного плеча моста (фиг. 2) от другого (фиг. 9)ао 9 ао 10 + аов ао 7амплитуда и форма колебаний золотника 1 25также изменяется незначительно, но давление Р начинает пульсировать относительно среднего положения Ц 2 с частотой входного сигнала и амплитудой Р, Причем если суммарный зазор дроссельных щелей 7 и 8 больше суммарного зазора дроссельных щелей 9 и 1 О, тов противном случаеР= - Р, в 1 прад.При одновременном проявлении нескольких типов отклонений каждый из них можно выделять по его характерным признакам и затем однозначно определить каждый из зазоров.Таким образом, определив в результатеэксперимента амплитуду первой гармоники х, колебаний золотника 1 и сопоставив ее 40с нормальным значением хо, соответствующим случаю нулевого перекрытия, можно судить об усредненной величине зазоров. Если х,х то зазоры уменьшены, если х(хо, то зазоры увеличены.45 Наличие второй гармоники Рй в сигналедавления (или отклонение велйчины среднего давления от Я,/2) свидетельствует о несимметричности напорных и сливных дроссельных щелей. Если фаза второй гармоники равна 90 или РРо/2, то зазоры напор ных дроссельных щелей больше зазоровсливных щелей, если фаза равна - 90 нли Р, Ро/2, то наоборот.Появление первой гармоники Р, в сигнале давления свидетельствует о несимметричности зазоров дроссельных щелей разныхплечей моста (фиг, 2).Количественная связь значений амплитуд и фаз гармоник с конкретными значе.2 2.4 ниями зазоров может быть установлена различными способами, например, путем получения функциональных зависимостей этих параметров из анализа системы управлений (6) или на основании экспериментальных исследований.Для каждой комбинации зазоров в предлагаемом диапазоне из разбросов может быть заранее заготовлено решение в виде значений амплитуд и фаз гармоник контролируемых сигналов. Затем путем простого нх переброса и сопоставления расчетных и экспериментальных значений с помощью ЭВМ может быть установлено искомое значение зазоров.Для контроля дроссельных распределительных каскадов гидроусилителей, не имеющих жестких отрицательных обратных связей и, следовательно, не позволяющих обеспечить изменение потока жидкости в выходных каналах по заданному закону, в качестве контрольных сигналов используют сигнал давления Р и перемещение ц золотника 15 (или соответствующее перемещению у изменение расхода ц в каналах 11 и 12). В случае отсутствия в гидроусилителе золотника 15 каналы 11 и 12 могут быть подключены к ненагруженному гидроцилиндру двустороннего действия или замкнутыми между собой через расходомер (не изображены). В первом случае в качестве контрольного сигнала используют движение поршня гидроцилиндра, а во втором - выходной сигнал расходомера,Предлагаемый способ может быть применен и для контроля дроссельных распределительных каскадов не только золотникового типа, но и типа сопло-заслонка, струйная трубка и др,Использование изобретения позволит повысить быстродействие и точность контроля дроссельных каскадов гидроусилителей.ставитель С. РождестТехред И. ВересТираж 667осударственнога комм изобретений и оа, Ж - 35, Раушскаатент, г. Ужгород,ИПИ Г по делМоск ППП П венскийКорректор О. ТигоПодписноеитета СССРткрытий