Гидравлический сервопривод

О П И С А Н И Е 649888ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(б 1) Дополнительное к авт. св 1) М.Кл.е Г 15 В 9/06 явлено 31,03.76 (21) 2345501/18 динением заявки Ме прис Государственный иомите(43) О по делам изобретений и открытийопубликования описания 29.03,79 45) Д 2) Автор изобрете М. А, Шиманович, А, В. Быховце А. П. Капел Московский станкоинструментальный институт и Московское специальное конструкторское бюро автоматических линий и специальных станков(54) ГИДРАВД ИЧЕСКИ И СЕРВОП РИ В н конструктивганпзовать обем и гидроусигпдроусилителя непосредственроусилитель усрпусе гидроциот неподвижно, оцплпндра.рощение констсти применения игается тем, что воде заслонки тко связаны с а сопла выло овлены на н л акивают под остндра.опрпвод с переолостей гидроциопривод с переной полости гидразрез А - А на привод с переИзобретение относится к области гидравлических приводов, в частности к станкостроению, и может быть использовано вкачестве привода управляемых осевых перемещений шпинделя станка. 5Известен гидравлический сервопривод,содержащий гидродвигатель, например линейный гидроцилиндр с исполнительнымзвеном в виде поршня, и гидроусилитель,чувствительные гидросопротивления которого образованы элементами типа сопло -заслонка. Такой привод обеспечивает высокую чувствительность 11.В известном гидроприводе элементысопло - заслонка выполнены в отдельном 15корпусе, устанавливаемом обычно на корпусе гидроцилиндра и соединенном гидравлическими каналами с полостями гидродвигателя.Это ограничивает возможности сернопривода. Например, нельзя управлять осевыми перемещениями вращающегося поршня гидроцилиндра,Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидравлический 2 бсервопривод, содержащий гидроцилиндрс поршнем и гидроусилитель с переменными дросселями типа сопло - заслонка,причем сопла подключены к полостям гидроцилиндра 121.30 Этот гидропривод сложено, так как в пем трудно орратную связь между поршнлителем, например, блокпри этом надо располагатьно на поршне. Поэтому гидтанавливают обычно на колиндра, поршень закрепляа перемещают корпус гидрЦель изобретения - упрукцип и расширение обласервопривода.Поставленная цель доств предлагаемом сервопртпеременных дросселей жеспоршнем гидроцилиндра,нены подвижными и устанп р а вля ющих.Заслонки размещают в полостях гидроцилпндра,Сопла располагают в поршне гидроцилиндра.Направляющие устанав.рым углом к оси гидроцилиНа фиг. 1 показан сервменнымп дросселями вне илиндра; на фиг. 2 - сервменными дросселями в одроцилиндра; на фиг. 3 -фиг. 2; на фиг. 4 - сервоменными дросселями в обеих полостях гидроцилиндра; на фиг. 5 - сервопривод с направляющей, расположенной в поршне гидропривода; на фиг, б - разрез Б - Б на фиг. 5; на фиг. 7 - сервопривод, направляющая которого расположена под углом.В сервоприводе (фиг, 1) гидроцилиндр 1 содержит исполнительное звено в виде пор 1 пня 2 со штоком 3. На штоке 3 установлен диск 4.В корпусе гидроцилиндра 1 расположена направляющая 5 с прорезью 6, в которую с зазором входит диск 4. На сопряженных с торцами диска 4 поверхностях прорези 6 выполнены сопла 7 и 8, соединенные соответственно гибкими шлангами (на чертеже не показаны) с полостями 9 и 10 гидроцилиндра, Эти сопла, поверхности торца диска 4 и прорези 6 образуют переменные дроссели типа сопла - заслонка гидроусилптеля. Полости 9 и 10 гидроцилиндра соответственно через постоянные сопротивления 11 и 12 соединены с источником давления.Таким образом, заслонками переменных дросселей являются торцы диска 4, жестко связанного с поршнем 2, а сопла 7 и 8 выполнены подвижными и установлены на направляющей 5. (Четыре указанных сопротивления образуют основую схему).Сервопрпвод работает следующим об разом.Под давлением жидкость течет по тракту: сопротивление 11, полость 9 и сопло 7 и параллельно по тракту: сопротивление 12, полость 10 и сопло 8, При отсутствии нагрузки на шток 3 и неподвижной направляющей 5 шток 3 сам находит такое положение относительно направляющей 5, что мостовая схема находится в равновесии, т. е. Л 7 К,=КД, где Й - значение соответствующего индексу сопротивления.При смещении штока 3 относительно направляющей 5, например под загрузкой или из-за смещения направляющей 5, изменяются зазоры между диском 4 и прорезью 6 и нарушается равновесие мостовой схемы.Например, при смещении направляющей 5 направо увеличивается (уменьшается) зазор сопла 7 (8), при этом соответственно уменьшается (увеличивается) сопротивление Р 7 Я 8) и давление в полости 9 (10).Разность этих давлений смещает шток 3 направо до восстановления нового положения равновесия. Таким образом, шток 3 в следящем режиме перемещается за подвижной направляющей 5, Если на шток 3 действует нагрузка Р (например, вправо), то шток смещается относительно направляющей 5 вправо. При этом увеличивается (уменьшается) зазор сопла 8 (7), уменьшаются (увеличиваются) соответственно сопротивление и давление в полости 10 (9). Раз 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ность этих давлений уравновешивает нагрузку.Такой сервопривод позволяет, перемещая направляющую 5, управлять положением штока 3 независимо от того, вращается он или находится в покое.Сервопривод, показанный на фиг. 2 и 3, также содержит гидроцилиндр 1, поршень 2, шток 3. Шток 3 расположен в гидростатических подшипниках 13. Часть поршня в полости 10 выполнена обниженной по диаметру и в ней выполнена прорезь 14, в которую входит с зазором сухарь 15, установленный на скалке 16, подвижной в направляющей 5, со ступенчатыми гидростатическими подшипниками 17 и 18, Выполненные на торцах сухаря 15 карманы образуют сопла 19, 20 переменных дросселей. Сопло 19 через коллектор 21 в подшипнике 17 соединено с источником давления Р, а сопло 20 через сверления в скалке 16 - со сливом. Эти сопла с торцами прорези 14 образуют переменные дроссели. Другая полость 9 цилиндра соединена с источником давления через сопротивление 22 и со сливом через сопротивление 23.Левый конец скалки выходит в сливную полость 24, образованную колпаком 25, а правый конец упирается в шток 26 привода скалки 16 и имеет герметичное гибкое уплотнение 27 в виде сильфона, полость которого через скалку 16 соединена со сливом.Корпус 28 подшипников скалки 16 герметично состыкован с корпусом 3 цилиндра, Полость 29 корпуса 28 через прорезь 30 соединена с полостью 10. Через прорезь 30 в полость 10 проходит и сухарь 15.Сервоприво 1 д работает следующим образом.Под давлением жидкость течет по тракту элементов 21 - 19 - 10 - 20 - 24 и тракту элементов 22 - 9 - 23. При этом давление ов коллекторе 21 питает подшипник 17, давление полостей 10 и 29 питает подшипник 18. Давление в полости 24 прижимает скалку 16 к штоку 26 привода скалки 16. Сильфоннное уплотнение удерживает скалку 16 от проворота, Шток 3 и скалка 16 отделены от своих опор слоем жидкости,При смещении штока 26 вправо (влево) скалка 16 смещается вправо (влево). При этом зазор сопла 19 увеличивается (уменьшается), а зазор сопла 20 уменьшается (увеличивается). Следовательно уменьшается (увеличивается) сопротивление сопла 19, увеличивается (уменьшается) сопротивление сопла 20 и увеличивается (падает) давление в полости 10 по сравнению с давлением в полости 9, и поршень 2 со штоком 3 смещается в следящем режиме за скалкой 16 под действием разности давлений в полостях 9 и 10.1 О Такой привод позволяет управлять неподвижным или вращающимся поршнем 2 с высокой точностью, поскольку чувствительные сопротивления сопла зависят от зазоров в третьей степени, компактный, пе требует гибких шлангов между полостямп и сопротивлениями.На фиг. 4 показан сервопривод, все четыре сопротивления мостовой схемы которого выполнены чувствительными и расположены в обеих полостях 9 и 10 гидроцплиндра. Поршень невращающийся, поэтому прорези 31 и 32 некольцевые, Сухарь 33 выполнен обхватываемыми торцами прорези 31, а сухарь 34 обхватывает выступ 36 на поршне. Образованные сопряженными с зазором торцами сухарей и поршня переменные дроссели типа сопла - заслонка соединены с источником давления и сливом по мостовой схеме так, что изменения всех сопротивлений при действии нагрузки или смещении скалки направлены на сохранение условия равновесия. Сервопривод обладает повышенными чувствительностью и жесткостью. Он может быть выполнен и для вращающегося поршня, При этом прорези 31 и 32 должны быть кольцевыми,Сервопривод, показанный на фиг. 5 и б, также имеет гидроцилиндр 1, поршень 2, шток 3 и корпус. Подвижная скалка 16 расположена в направляющей не на гидро- цилиндре, а в штоке 3, В отверстии скалки 16 закреплен штырь 36, расположенный с зазором 37 в отверстии 38 поршня. На копирах штыря срезаны лыски 39, выполнены кольцевые канавки 40 и каналы 41 сопл, Сопла соединены сверлениями в штыре 36, скалке 16, штоке 3 и коллекторами 42 между скалкой 16 и штоком 3 и с источником давления и сливом по мостовой схеме. Переменные дроссели сопло - заслонка образованы зазорами 37 между штырем 36 и отверстием 38. Глухие полости 43 по- концам штырей каналами 44 соединены с полостями 9 и 1 О цилиндра,При смещении скалки 16 относительно поршня 3 сопротивления поршневых дросселей изменяются так, что вызывают изменения давлений в полостях 9 и 10 цилиндра, направленные на устранение относительного смещения скалки 16 и штока 3, Такой сервопривод - компактный и жесткий, его можно использовать для управления вращающимся и невращающимся поршнем.На фиг. 7 показан сервопривод, в котором направляющая подвижного элемента выполнена на корпусе гидропривода и рас 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 положены под уг,чом а к оси гидроцилиндра.Направляющая образована двумя скалками 16, что удерживает подвижный элемент от поворота вокруг оси направляющей. Переменные дроссели образованы, как в варианте сервопривода, изображенного на фиг. 2 и 3, зазорами между торцами паза на поршне 2 и сухаря 16. В зависимости от угла перемещение поршня 2 со штоком 3 будет меньше перемещения подвижного элемента на скалках 16. Этот вариант сервопривода исполнения позволяет существенно редуцировать перемещение исполнительного звена двигателя по сраьнению с исходным перемещением подвижного элемента, что расширяет возможность сервопривода.Таким образом, предложенный сервопрпвод имеет более простую, компактную и расширенную об.часть применения, в частности позволяет точно и жестко управлять осевым положением вращающихся шпинделей, выполненных в виде поршня, Можег быть выполнен не только линейный, но и ротативный двигатель. формула изобретения 1. Гидравлический сервопривод, содержащий гидроцилиндр с поршнем и гидроусилптель с переменными дросселями типа сопло - заслонка, причем сопла подключены к полостям пдроцилиндра, о т л ич а ю щи й с я тем, что, с целью упрощения и расширения области применения гидравлического сервопривода, в нем заслонки переменных дросселей жестко связаны с поршнем гидроцилиндра, а сопла выполнены подвижными и установлены на направляющих.2. Гидравлический сервопривод по п. 1, отличающийся тем, что заслонки размещены в полостях гидроцилиндра.3. Гидравлический сервопривод по п. 1 н 2, отличающийся тем, что сопла размещены в поршне гидроцилиндра.4. Гидравлический сервопривод по п. 1 и 2, отл ич а ющ й с я тем, что направляющие установлены под острым углом к оси гидроцилиндра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Мо 330265, кл. г 15 С 3/10, 1971,2, Башта Т. М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М., Машиностроение, 192, с. 173.О, Гудковаамышникова Составите рректор И Симк ед ва Подписноеи открытий Изд.180 Тираж 876рственного комитета СССР пе делам изобретен 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5Харьк. фил. пред, Патент