В. м. паршинг'«^д^|1гзиг1
Иллюстрации
Реферат
22ИО6
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Заявлено 22ЛХ.1966 {№ 1102883/25-8) Ь;л. 21с, 46/01
Приоритет
Опубликовано 01.И 1.1968. Бюллетень ¹ 21
Дата опубликования описания 11.Х.1968 1ПК G 05g ,т., 1, 62-522-523.2(088.8) Номитет по делам изобретений и открытИЙ при Совете Министров
СССР
Авторы изобретения
В. М. ПАРШИН
Заявитель
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИМ
СЕР ВОП РИ ВОДОМ с присоединен teм заявки №
Известны системы управления гидравлическим сервоприводом с проточными полостями рабочего цилиндра, управляемого поворотным золотником, использующие магнитосоленоидные элементы поворотного типа.
Предложенная система отличается от известных тем, что обмотки управляющей секции статора силового магнитосоленоидного элемента подключены к общей автоматической системе объекта, производящей взаимопротивопо- 10 ложные изменения токов в этих соленоидах в зависимости от величины и знака вырабатываемого в системе управляющего электрического сигнала, а соединенные последовательно друг с другом обмотки фиксирующей сек- 15 ции статора силового магнитосоленоидного элемента подключены к аварийному источнику постоянного тока; причем последовательно с каждым из соленоидов управляющей секции включено по одной обмотке двухобмоточного электромагнитного реле, нормально замкнутая пара контактов которого включена в цепь соленоидов фиксирующей секции, последовательно с которыми включена также сигнальная лампа, шунтированная резистором.
Предложенная система обеспечивает как автоматическое, так и ручное управление поло>кением золотника сервопривода, обладает более строгой термокомпенсацией, устойчивостью против перегрузок и обеспечивает фик- 30 сацию положения сервопривода при обесточивании основной системы.
На чертеже представлена принципиальная схема системы управления гидравлическим сервоприводом.
Во входной (золотниковой) камере 1 размещен двухсекционный силовой магнитосоленопдный элемент, состоящий из пары соленоидов
L — L>", L — L" и постоянного магнита-ротора 2, имеющего форму прямого бруска (для удобства изображения они вынесены из этой камеры) .
Постоянный магнит-ротор 2 закреплен на оси золотника 3 так, что его центр тяжести находится на этой оси, а две из боковых граней перпендикулярны к ней. Вместе с золотником 8 и его осью постоянный магнит-ротор 2 образует поворотный якорь системы. Для снижения момента сил трения в опорах оси якоря до возможного минимума в них (опорах) используются подшипники качения.
Принадлежащие статору силового магнитосоленоидного элемента соленоиды L;, L,", L., /.з" относительно якоря закреплены неподвижно в корпусе сервопривода так, что их геометрические оси лежат в плоскости, проходящей через центр тяжести магнита 2 перпендикулярно оси якоря, на одинаковых (несколько меньших половины длины магнита) расстояниях от этой оси и перпендикулярны линни, 221106
3 проходящей через центры торцовых (полюсных) граней магнита при его положении, соответствующем нейтральному(нулевому) положению золотника 8. При этом между обращенными к полюсам магнита 2 торцами соленоидов и соответствующими гранями этого магнита при нулевом положении якоря образуются равные друг другу зазоры, разрешающие последнему поворачиваться в обе стороны от нейтрального положения в потребных для его нормальной работы пределах.
Пара соленоидов LI — L," вместе с постоянным магнитом-ротором 2 образует первую— управляющую секцию силового магнитосоленоидного элемента, используемую для преобразования сигнала, вырабатываемого электрической частью автоматического регулятора, в соответствующие этому сигналу перемещения управляющего золотника гидравлического ссрвопривода.
Вторую фиксирующую секцию этого элемента образует пара соленоидов 1.- — 1," вмесге с тем же самым постоянным магнитом-ротором 2. Зта секция используется для фиксации управляющего золотника сервопривода в нейтральном положении при обесточивании первой секции и для отклонений его от этого положения при ручном управлении работой гидравлического сервопривода.
Соленоиды, принадлежащие одной паре, делаются идентичными как по всем конструктивным параметрам, так и IIQ условиям теплообмена между их обмотками и окруяающей средой. Зто позволяет сделать плечи статора каждой секции силового магнитосоленоидного элемента симметричными и, тем самым, практически полностью устранить влияние изменений температуры окружающей среды на статическую точность реверсмеханизма, Для устранения влияния на статическую точность системы линейных механических перегрузок делается симметричным и его поворотный якорь.
В описываемой системе используется двухобмоточное электромагнитное реле 4 с одной парой нормально замкнутых контактов, питание которого производится токами, протекающими в первой секции силового магнитосоленоидного элемента для сохранения симметрии плеч статора первой секции силового магнитосоленоидного элемента.
Работает описываемая система следующим образом.
При автоматическом управлен и и. Поступающие с выхода электрической части автоматического регулятора токи 1 и
/ протекают соответственно через соленоиды L, и L и включенные последовательно с ними обмотки реле 4, что обеспечивает удер>кивание контактов 5 этого реле в разомкнутом состоянии. Благодаря этому цепь включенных последовательно друг с другом и с лампой 6 соленоидов L и 1. " оказывается обесточенной, и вторая фиксирующая секция силового магнитосоленоидного элемента в работе системы не участвует. Это препятствует возникновению помех с ее стороны работе первой секции.
Направления токов в соленоидах LI и LI" задаются такими, чтобы магнитные поля кажлого из них, взаимодействуя с полем постоянного магнита 2, производили отталкивание от соответствующих торцов этих соленоидов того полюса (на черте>ке полюса N) постоянного магнита, который находится около каждого из
10 этих торцов. Вследствие этого магнит 2 всегда занимает такое положение, при котором поворачивающие его моменты, создаваемые названными силами отталкивания, уравновешиI;àþò друг друга.
При идентичности соленоидов LI и I," для случая равенства токов 1, и 1 (равенства нулю разности этих токов) равновесное положение магнита 2 будет таким, при котором расстояния от полюса до соответствующих торцов
20 каждого из соленоидов LI и L " будут равны одно другому. Систему выполняют такой, чтобы при этом связанный с магнитом 2 осью якоря системы управляющий золотник 8 сервопривода занимал нейтральное (нулевое) по25 ложение, обеспечивающее равенство друг другу гидравлических сопротивлений на входе в полости П и П" рабочего цилиндра б гидравлического сервопривода. При равенстве определяемых жиклерами Ж и Ж" гидравличеЗ0 ских сопротивлений на выходе из полостей П и П" это обеспечит, как известно, равенство давлений рабочей жидкости в этих полостях, обусловливающее уравновешенность действующих на поршень сервопривода сил и таким образом неподвижность этого поршня и связанного с ним штока.
Можно достаточно просто осуществить изменение под воздействием управляющего электрического сигнала каждого из токов II и 1
40 на одну и ту же величину Л1 в противоположных направлениях так, чтобы между ними возникла разность, равная 2 41.
/ //
Для этого, в частности, соленоиды I I и L, могут быть включены в качестве нагрузок в
45 разные плечи двухтактного магнитного усилителя дифференциальной или мостовой схемы с выходом на постоянном токе, на вход которого воздействует управляющий сигнал. В этом случае, как известно, при отсутствии управля50 ющего сигнала на входе усилителя токи в одинаковых нагрузках его плеч (B соленоидах Ly и L ) будут равны друг другу (что, как было сказано выше, обеспечит нулевое положение золотника 8 и неподвижность поршня серво 5 привода), а при появлении такого сигнала будут изменяться в противоположных направле. ниях на одну и ту же величину Л 1, абсолютное значение и знак которой и, следовательно, абсолютное значение и знак разности 2 Л I
60 между токами в нагрузках плеч усилителя oIIределяется абсолютным значением и знаком управляющего сигнала, При возникновении вызываемое действием управляющего сигнала и ему соответствующей
65 разности 2Л1 между токами II и 1. в согла221106 сии с их изменениями будут изменяться напряженности магнитных полей соленоидов L u
1." и, следовательно, величины отталкивающих сил, действующих с их стороны на магнит 2. Вследствие этого равновесное положение магнита 2 будет изменяться таким образом, что его полюс, на который действуют отталкивающие силы будет смещаться к торцу того из соленоидов, ток в котором уменьшается. Соответствующий этому смещению поворот золотника 3 от его нулевого положения вызовет нарушение равенства между гидравлическими сопротивлениями на входе в полости П и П" цилиндра сервопривода, что при неизменности гидравлических сопротивлений на выходе из этих полостей приведет к возникновению неравенства давлений рабочей жидкости в них, обусловливающего появление разпостной силы давления на поршень сервопривода, вызывающей соответственно направленное его перемещение до тех пор, пока золотник 8 не будет установлен в нулевое положение или поршень Не достигнет своего конструктивно определяемого крайнего положения.
Таким образом, через посредство описываемой системы осуществляется однозначнчя связь между вырабатываемым в канале автоматического управления электрическим сигналом и перемещениями (точнее, величиной и направлением скорости перемещения) поршня гидравлического сервопривода.
Как следует из изложенного, преобразование управляющего электрического сигнала в соответствующие ему механические перемещения золотника гидравлического сервопривода в описываемой системе осуществляется при возникновении разности токов, протекающих через соленоиды L> и L,", что указывает на дифференциальность схемы этой системы.
Вследствие этого оказывается достаточным обеспечить лишь симметрию плеч, чтобы полностью устранить влияние на его статическую точность таких факторов, как изменение температуры окружающей среды и действие линейных механических перегрузок.
В самом деле, если плечи статора будут симметричными, что обеспечивается идентичностью соленоидов L1 и L1", а также включенных последовательно с ним обмоток реле 4 как по их конструктивным параметрам, так и по условиям теплообмена между ними и окружающей средой, то при изменении температуры последней и равенстве токов в плечах и, следовательно, приложенных к ним напряжений, что будет иметь место при равенстве нулю управляющего сигнала, в равной мере будут изменяться температура и, следовательно, активное и полное сопротивление как одного, так и другого плеча, что в свою очередь обусловит равенство изменений токов в них. Очевидно, что при этом разность токов в соленоидах L> и L," будет оставаться равной нулю, а якорь системы будет сохранять нулевое положение.
Иначе говоря, в случае обеспечения сим5
65 метрии плеч статора описываемой системы нулевому управляющему сигналу прп всех изменениях температуры окружаю|цсй среды будет соответствовать нулевое положение якоря этой системы, что и определяет возможность об=спечения независимости ее статической то |ности от температуры внешней среды.
Независимость статической точности сис гсмы от действующих на нее л||нсйных механиеских перегрузок достигается за счет осесимметричности ее якоря, прп которой разнос масс составляющих этот якорь деталей (магнита 2, золотника 8 и валика-осп, их соединяющего) относительно осп его вращен11я оказывается равномерным и обеспечивает его статическую уравновешенность. В результате этого поворачивающие якорь моменты инерционных сил, действующих при линейных механических перегрузках на его плечи, расположенные по разные стороны от оси, оказываются всегда взаимно скомпенсированнымп и нс могут отклонить якорь от положения, соответствующего действующему в данный момент (и том числе и нулевому) управляющему сигналу.
Разумеется, при таком устройстве якорь описываемой системы оказывается чув".òèlтельным к инерционным моментам, вознпка|ощим при действии на него угловых ускорений, векторы которых имеют составляющие, параллельные осll якоря. Од11ако п рант|l |ccеи 1 а ко го рода ускорения из-за их малой величины и непродолжнтельности действия нс способны явиться причиной сколько-нибудь существенных отклонений от нормы в работе с11стсмы.
Таковые особенности описываемой системы, обусловливающие возможность полу |ения практически полной независимости его стати|еской точности от таких факторов, как изменение температуры окружающей среды и действие на него механических перегрузок.
Существует еще одна причина. способная влиять на статическую точность рассматр||ваемой системы. Состоит она в том, ч|о на его намагниченный якорь могут действовать в;|сшние магнитные поля, в том числе и ма|чшгное поле Земли. Однако эта причина легко устраняется сведением практически к пулю напря|кенности внешних магнитных полей в зоне расположения силового магнитосоленоидного элемента путем окружения этой зоны замкнутым экраном из материала с высокой магнитной проницаемостью.
При автофиксации и ручном упр а в л е н ни. Описываемая система осуществляет автоматическую фиксацию поршня гидравлического сервопривода прп обесточивании обмоток реле 4, включенных последовательно с соленоидами L1 и L>", что может быть как следствием выхода из строя электрической части регулятора или источника ее питания, так и специально предусмотрено программой работы системы автоматического управления.
При обесточивании обтомок реле 4 происходит отпускание его якоря, что вызывает замыкание до того разомкнутой пары контактов 5.
221106
В результате этого цепь соединенных последовательно друг с другом и с сигнальной лампой
7 соленоидов L> и L>" оказывается замкнутой и через нее от аварийного источника питания, к которому она подключена, начинает протекать ток. Соленоиды L. и L»" соединены друг с другом и подключаются к аварийному источнику постоянного тока так, чтобы магнитные поля этих соленоидов, создаваемые протекающим через них током, производили отталкива ние соответствующего полюса магнита 2 (полюса 5) и в результате этого обеспечивали установку и удерживание якоря системы в равновесном положении, при котором поворачивающие якорь вокруг его оси в противоположных направлениях моменты действующих ца него отталкивающих сил становятся одинаковыми по величине и взаимно уравновешиваются. Закрепление соленоидов L и L " в корпусе сервопривода производят так, чтобы обеспечиваемое ими равновесное положение якоря системы соответствовало нулевому положению управляющего золотника 8, при котором, как уже указывалось, разностная сила давлений рабочей жидкости на поршень сервопривода оказывается равной нулю, что и обсспечиваег прекращение его перемещения (его фиксацию в положении, близком к тому, которое он занимал в момент обесточивания соленоидов
L1 и Li").
Для сигнализации о срабатывании реле 4 в сторону переключения системы на фиксацию управляющего золотника 8 в нулевом положении в цепь соленоидов L» и L " включена лампа 7, шунтированная резистором R. Последний служит для исключения разрыва цепи названных соленоидов в случае перегорапия этой лампы.
После ее загорания перестановка поршня гервопривода и связанного с ним регулирующего органа системы в любое требуемое положение (ручное электрическое управление) производится путем шунтирования одного из соленоидов L,> или L" соответственно резистором R" или R, осуществляемого замыканием центрального контакта нажимного трехпозиционного тумблера 8 с одним из его боковых контактов. При этом ток в незашунтированном соленоиде увеличивается, а в зашунтированном уменьшается. Первое происходит из-за уменьшения общего сопротивления цепи соленоидов L и L>" при шунтировании одного из них, а второе — вследствие того, что через зашунтированный соленоид течет только часть всего тока, другая часть которого направляется через шунтирующий резистор. Согласно вызываемым таким образом изменения токов в соленоидах L> и L>" изменяются напряженности магнитных полей последних, что ведет к смещению равновесного положения полюса магнита 2, на который они действуют, в сторо20
60 ну соленоида с меньшим током. В результате происходящего при этом поворота якоря системы золотник 8 отклоняется от его нулевого положения, обусловливая возникновение ра;ностной силы давлений рабочей жидкости на поршень сервопривода, производящей его перемещение. Прекращение шунтирования соленоидов (установка центрального контакта тум. блера 8 в исходную нейтральную позицию) по. ведет к возвращению якоря системы в нулевое положение и к прекращению перемещения поршня сервопривода. Направление и величина этого перемещения определяется, очевидно, тем, какой из соленоидов (L.. или L.") и как долго будет шунтироваться.
Предмет изобретения
1, Система управления гидравлическим сервоприводом с проточными полостями рабочего цилиндра, управляемого поворотным золотником, с закрепленным на его оси и расположенным во входной камере сервопривода двухсекционным силовым магнитосоленоидным элементом, имеющим общий для обеих секций постоянный магнит-ротор, расположенные вне сервопривода двухобмоточное электромагнитное реле, трехпозиционный нажимной тумблер с подключенными к его боковым контактам резисторами, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения как автоматического, так и ручного управления положением золотника сервопривода, а также автоматической фиксации этого золотника в его нейтральном положении при обесточивании канала автоматического управления, обмотки управляющей секции статора силового магнитосоленоидного элемента подключены к общей автоматической системе объекта, производящей взаимопротивоположные изменения токов в этих соленоидах в зависимости от величины и знака вырабатываемого в системе управляющего электрического сигнала, а соединенные последовательно друг с другом обмотки фиксирующей секции статора силового магнитосоленоидного элемента подключены к аварийному источнику постоянного тока.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения поочередной, исключающей взаимные помехи работы управляющей и фиксирующей секций силового магнитосоленоидного элемента, а также обеспечения сигнализации об обесточивании соленоидов управляющей секции и необходимости в связи с этим перехода к ручному управлению, последовательно с каждым из соленоидов управляющей секции включено по одной обмотке двухобмоточного электромагнитного реле, нормально замкнутая пара контактов которого включена в цепь соленоидов фиксирующей секции, последовательно с которыми включена также сигнальная лампа, шунтированная резистором.
221106 на дхоти д насос
Составп гель A. Кузин
Техред Л. Я. Левина
Корректор Н. Босняцкая
Редактор T. Павлова
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 284877 Тираж 530 Под тисиое
IlIIYiVifIH Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4