Гидравлический регулятор

(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 345298, кл. Р 15 В 15/02, 1972.2. Авторское свидетельство СССРУ 415413, кл. Р 15 В 3/00, 1974(54) (57) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР,содержащий. корпус с двумя камерамиуправления и с камерой, в которойустановлены два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленнаяна упругом подвесе между двух сопел,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью расширения функциональныхвозможностей, упрощения и повышениядинамических характеристик регулятора, упругий подвес выполнен в видестержня, который центрально закреплен в заслонке, проведен с радиальным зазором через рабочие отверстиясопел, а концы стержня закрепленыв мембранах, при этом каждая камерауправления образована соответствующей мембраной и корпусом.1121Изобретение относится к области автоматического регулирования и может быть использовано в гидравлическом оборудовании металлорежущих станков, например в гидростатических 5 опорах шпинделя.Известен гидравлический регулятор в виде делителя расхода, гидравлические сопротивления которого образованы двумя оппоэитнымн соплами и 10 расположенной между ними на упругом подвесе заслонкой 111.Недостатком такого регулятора является то, что в устройстве нельзя использовать непосредственно для уп равления делителями гидравлические сигналы в виде давления жидкости или газа.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 20 гидравлический регулятор, содержащий корпус с двумя камерами управления и с камерой, в которой установлены ,два сопла с рабочими отверстиями и заслонка, закрепленная на упругом 25 подвесе между двух сопел 2 3.Однако камеры управления описанного регулятора образованы помимо упругого мембранного подвеса соединеннымн с ней и со стенками корпуса силь- З 0 фонами, требующими применения пайки. Это усложняет конструкцию и изготовление, делает регулятор неразъемнюи, что исключает воэможность изменения его характеристик, а также снижает его динамические характеристики. Помимо этого, известный регулятор не может быть использован в качествесумматора расхода и регулируемого сопротивления, что ограничивает его Функциональные возможности.Цель изобретения расширение Функциональных возможностей, упрощение и повышение динамических характеристик регулятора.Поставленная цель достигается тем. что в гидравлическом регуляторе, содержащем корпус с двумя камерами управления и с камерой, в который установлены два сопла с рабочими от верстиями и заслонка, закрепленная на упругом подвесе между двух сопел, упругий подвес выполнен в виде стержня, который центрально закреплен в заслонке, проведен с радиальным за" 55 зором через рабочие отверстия сопел, а концы стержня закреплены в мембранах, при этом каждая камера управле 6542ния образована соответствующей мембраной и корпусом.На фиг 1 изображен регулятор в качестве делителя расхода в схеме управления гидроципиндром двухстороннего действия в функции нагрузки на гидростатическую опору; на фиг.2 - регулятор в качестве делителя давления; на фиг. 3 - два регулятора, объединенные в мостовую схему; на фиг. 4 - регулятор, используемый в качестве регулируемого сопротивления; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг. 4.Гидравлический регулятор содержит корпус 1 с двумя камерами, 2 и 3 управления и с камерой 4, в которой установлены два сопла 5 и 6 с рабочими отверстиями 7 и 8, и заслонку 9, закрепленную на упругом подвесе между двух сопел. Упругий подвес выполнен в виде стержня 10, который центрально закреплен в заслонке 9, прове ден с радиальным зазором 11 через рабочие отверстия 7 и 8 сопел 5 и 6, а концы 12 и 13 стержня 10 закреплены в мембранах 14 и 15, при этом камера 2 управления образована мембра- ной 14 и корпусом 1, а камера 3 управления - мембраной 15 и корпусом 1 Между соплами выполнен зазорН+Н 2 Н.При использовании регулятора в качестве делителя расхода (фиг. 1) камера 4 соединена через канал 16 систочником давления Рп, а рабочиеотверстия 7 и 8 сопел 5 и б черезканалы 17 и 18 - с полостями потре. -бителя, в данном случае соответственно с полостями 19 и 20 гидроцилиндра 21. Камеры 2 и 3 управления соединены каналами 22.и 23 с источником .управляющих сигналов, в данном случае соответственно с карманами 24и 25 гидростатической опоры 26, вкоторой расположено тело 27. Гидроцилиндр 21 содержит поршень 28, штоки которого расположены в направляющих втулках 29 и 30 со ступенчатымиотверстиями и образуют с ними ступенчатые гидростатические опоры. В регуляторе для настройки суммарногоосевого зазора Н +Н =2 Н установлено1 гпроставочное кольцо 31. СоотношениеН/Н 2 можно настраивать за счет высоты сопел 5 и 6. При использовании регулятора в мостовой схеме (фиг. 3) он имеет камеру 32, соединенную с давлением Р, канал 33, соединенный со сливом3 11216канал 34, соединенный с каналом 17,и канал 35, соединенный с каналом 18.При использовании регулятора в качестве управляемого сопротивления(фиг. 4 и 5) он имеет ограничитель36 хода заслонки 9,Гидравлический регулятор в режимеделителя расхода работает следующимобразом,Рабочая среда под давлением Рн по Оступает через канал 16 в камеру 4,откуда, дросселируясь в гидравлических сопротивлениях щелей Н 1 и Н,образованных торцами заслонки 9 сопел5 и 6, попадает в рабочие отверстия 157 и 8 сопел. Из рабочих отверстийсопел 5 и 6 по каналам 17 и 18, рабочая среда поступает в рабочие полости 19 и 20 гидроцилиндра 21, откуда,, дросселируясь в ступенчатых зазорах 20гидростатических опор штоков, выходит.на слив. Одновременно давление в несущих карманах 24 и 25 гидростати"ческой опоры 26 по каналам 22 и 23действует в камерах управления на 25мембраны 14 и 15.В исходном .положении при нагрузке Р 0 на тело 27 давления в.карманах 24 и 25 опоры 26 и в камерах2 и 3 управления делителя расходаравны и, следовательно, заслонка 9занимает среднее положение междусоплами (Н Н Н). Сопротивления де 1 йлителя расхода равны, поэтому поршень 28 цилиндра 21 тоже занимаетсреднее положение, при котором равны сопротивления щелей гидростатических опор штоков. Сопротивленияделителя расхода.и опор штоков образуют мостовую схему, в диагональ которой включены полости гидроцнлиндра, которыми вместе.с делителем расхода образует. автоматический мост.Под действием нагрузки Р на тело 27в кармане 24 давление падает, а в 45кармане 25 .- повышается. Под действием возникающей разности давленийна мембраны 14 и 15 стержень 10 сзаслонкой 9 смещаются вдоль оси нале.во, при этом НН , изменяется соотношение плеч моста и поршень 28 смещается влево до тех пор, пока в мосте не установится новое равновесие.Поршень 28 смещается от среднего положения тем больше, чем больше значение силы Р, Направление этого смеще.ния зависит от направления силы Р:согласно схеме на фиг,. 1, при дейст 54 авии силы Р вниз поршень 28 смещаетсявлево, а при действии силы Р вверх -вправо. Таким образом, делитель расхода позволяет управлять перемещением поршня в функции силы Р,Предлагаемый регулятор можно также использовать в качестве управляемого сумматора расхода илн делителядавления (потенциометра), Например,для использования в качестве сумма"тора расхода в мостовой схеме канал16 соединяют со сливом, а каналы17 и 18 - с полостями потребителя(или потребителей).Для использования в качестве делителя (потенцнометра) один иэ каналов 17 (18) соединяют с источником давления, а другой -со сливом. Прн этом канал 16 соединяют с полостью потребителя.Для примера, на фиг. 2 показанрегулятор в режиме управляемого делителя давления,(потенциометра), регулирующего давление в рабочей полостигидроцилиндра одностороннего действия. В этом случае источник управляющих сигналов, например гидростатическая опора 26, соединен каналами 22и 23 с камерами 2 и 3 управления регулятора, рабочие отверстия сопел5 и 6 - с каналами 17 и 18 соединенысоответственно со сливом и с источником давления Рн, а камера 4 каналом16 соединена с полостью 19 гидроцилиндра 21 одностороннего действия,содержащего поршень 28.В исходном положении, т.е. когдаРн =О соотношение зазоров Н,/Н , опре.деляющнх сопротивления регулятора,может быть любым (его определяют высоты сопел 5,6 и мембран 14, 15),Например Н р)Н, даже Н=О, В этомслучае при включенном давлении РНи равенстве давлений в камерах 2 и 3давление в полости 19 гидроцилиндра21 практически равно нулю. Давлениев рабочем отверстии сопла 6 равно Р,давление в рабочем отверстии сопла 5приблизительно равно О. При этомразность давпения в рабочих отверстиях сопел 5 и 6 практически не действует на заслонку 9, если эффективные площади мембраны 14 и рабочегоотверстия сопла 5, мембраны 15 и рабочего отверстия сопла 6 равны, поскольку заслонка 9 и мембраны 14 и15 расположены по разные стороны сопел 5 и 6. В любом случае, действиедавления на заслонку 9 может. бытьочень мало и его величину можно на" страивать, например, для введения обратных связей в широких пределах засчет изменения соотношения упомянутых эффективных площадей. 5При формировании управляющего сигнала в виде разности действующих на мембраны 14 и 15 давлений в камерах2 и 3 управления, например при действии нагрузки Р на гидростатнческую 10Нопору 26, заслонка 9 смещается влево тем больше, чем больше разность давления в камерах 2 н 3. При этом меняются. соотношения зазоров Н/Н и оп" ределяемых этими зазорами гндросопротивлений. Пропорционально соотношению сопротивлений делится давление Рн и меняется давление в камере 4 а также равное ему давление в полости 19 гидроцнлиндра, Когда разность давлений 20 в камерах 2 н 3 увеличится настолько, что заслонка 9 приближается к соплу 5 (Н О), давление в камере 4 становится равным давлению в полости 19 гндроцилнндра и давлению Р и цилиндр 25 21 развивает максимальное усилие. Таким образом можно управлять, давлением в полости 19 в максимально широком диапазоне в функции, например, нагрузки Рн на опору 26. 30Такие регуляторы можно соединятьв мостовые схемы, Например, управляемый мост могут образовать два регулятора в качестве делителей давленияили два регулятора, один иэ которых используется в качестве делителя расхода, а другой - в качестве сумматора расхода.Регуляторы, образующие мостовую схему, могут быть собраны в одном щ корпусе, причем так, что одна камерауправления может управлять всеми четырьмя плечами мостовой схемы.на фиг, 3 показана мостовая, схема,45 образованная двумя регуляторами: левым - в качестве делителя расхода и .правым - в качестве сумматора расхода. В камеру 32 между двумя смежными ,мембранами двух регуляторов подают управляющие давление Р,. Канал 16 ле 50вого регулятора соединен с источником питания (давление Р), а канал 33 правого регулятора " со сливом (давление Рс ). Рабочие отверстия сопелобоих регуляторов соединены так (канал 17 с каналом 34,ф канал 18 с каналом 35), что четыре гидросопротив" ления между заслонками и соплами регуляторов образуют мост, давление Р 1в выходной диагонали которого изменяется в функции Р.Если в устройстве на фиг,.3 "каналы 18 и 35 соединить с насосом (давление Р,), каналы 17 и 34 . - со сливом (давление Рс), а каналы 16 и ЗЗ -с полостями потребителя, то получиммостовую схему образованную регуляторами в качестве делителей давления,так что давление Р в выходной диагонали между каналами 16 и ЗЗ изменяется в функции РРегулятор, включенный, в качестваделителя расхода, можно использоватьи в качестве управляемого сопротивления, Для этого оба его сопротивления, образованные заслонкой и соплами, соединены .параллельно и образуютодно управляемое в функции перемещения заслонки суммарное сопротивление,максимальное значение которого. имеетместо при среднеи положении заслонки,а минимальное - при крайних. Чтобыобеспечить монотонное, управляемоеизменение сопротивления, на одном иэторцов (фиг, 4 и 5) сопла или заслонки, образующих одно из двух сопротивлений регулятора, выполнены ограничители 36 движения заслонки, равныевысоте зазора между упомянутыми торцами при среднеи положении заслонки.В данном примере ограничители 36 выполнены на торце сопла 5. В исходномположении заслонка 9 может быть прижата к торцу сопла 6 или к ограничителям 36 на сопле 5. При перемещениисопла между крайними положениямисуммарное сопротивление монотонно изменяется межцу двумя пределами в четыре раза,Чтобы регулятор, включенный по схеме делителя расхода, использовать в .качестве монотонно управляемого сопротивления, можно использовать только одно из двух его сопротивлений, перекрыв поток через другое, например, закрыв канал 17 (фиг, 1) .В этом случае используется только тракт между каналами 16 и 18. При этом сопротивление. этого тракта можно менять от бесконечно большого до любого конечного значения.Предлагаемый гидрорегулятор прост в изготовлении" (герметичность полос" тей обеспечивается без пайки и силь- фонов), имеет расширенные функциональные возможности (может работать в7 112 качестве делителей расхода и давления, сумматора расхода, регулируемого со- нротивления, может легко встраиваться и комбинироваться различным обра 1654 8зом в мостовые схемаимеет новишенные динамические характири:- тики благодаря отсутствию сильфонов..4 Редактор И.Рыбченко Техред "Ч,Кузь орректор В.Синицкая аказ 7981/37 Тирах 841 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., одписно д. 4/5 филиал ППП "Патент", г.узгород, ул .Проектная, 4