Электрогидравлический следящий привод с изменяемой величиной развиваемого усилия

Электрогидравлический следящий привод с изменяемой величиной развиваемого усилия

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к устройству, которое может быть использовано в системах управления летательных аппаратов.

Известны электрогидравлические следящие приводы, содержащие гидродвигатель, распределитель и др. (см. патент РФ №2125667, книгу Ю.И.Чупраков. М.: Машиностроение, Гидропривод и средства гидроавтоматики, 1979, стр.148, рис.102, книгу В.А.Хохлов. М.: Наука, 1966, Электрогидравлический следящий привод, стр.149, рис.13VI.

Наиболее близким к заявляемому приводу является электрогидравлический привод (см. книгу В.А.Хохлов, М.: Наука, 1966, Электрогидравлический следящий привод, стр.148, рис.12.VI), содержащий гидродвигатель, распределитель типа сопло-заслонка и др.

Известны достоинства указанного привода, одним из которых является то, что на выходную скорость гидродвигателя не оказывает существенного влияния изменение внешней нагрузки на него.

Недостатком известных приводов является то, что они не имеют возможности ограничивать величину развиваемого гидродвигателем усилия, необходимого для обеспечения требуемых динамических характеристик летательного аппарата во время полета. Отсутствие указанной возможности приводит к снижению надежности в работе системы управления, т.к. может возникнуть нештатная ситуация в виде нежелательной эволюции летательного аппарата, вследствие несоответствия величины полетных нагрузок, приходящих на его управляющие поверхности и нагрузок, развиваемых гидродвигателем, в каждом конкретном отрезке полетного времени.

Причины, способствующие этому, отсутствие в известных электрогидравлических следящих приводах ряда конструктивных устройств, элементов, их исполнение и расположение относительно друг друга, что не позволяет исключить недостатки, снижающие надежность в работе системы управления.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом электрогидравлическом следящем приводе с изменяемой величиной развиваемого усилия (привод), содержащем корпус с каналами, соединенными с гидролиниями нагнетания и слива, неполноповоротный двухлопастной гидродвигатель с выходным звеном и датчиком обратной связи, цилиндрический распределитель, связанный с линейным электродвигателем, два ограничителя давления, состоящие каждый из плунжера и взаимодействующего с ним запорного элемента, запорная поверхность которого контактирует с полостным каналом гидродвигателя, клапан включения, состоящий из подпружиненного плунжера и опертого на него подпружиненного шарика, корректирующего устройства в виде двухкамерного цилиндра с поршнем, один конец которого соединен с датчиком обратной связи, а камеры сообщены с полостями гидродвигателя, в корпусе также выполнено гнездо, в котором размещен пропорциональный регулятор давления, состоящий из управляющего магнита с толкателем, опертым на подпружиненный цилиндрический распределитель, с возможностью перемещения, имеющий два бурта и проточку между ними, соединенную отверстием с пружинной полостью распределителя, причем в указанном гнезде выполнены четыре распределительные дроссельные расточки, первая из них, со стороны управляющего магнита и его толкателя, а также вторая расточка соединены с гидролинией слива, четвертая расточка - с гидролинией нагнетания, полости подпружиненных запорных элементов ограничителей давления, противоположные их запорным поверхностям, соединены с гидролинией слива, а полости их плунжеров, со стороны, противоположной пружинам, соединены с третьей расточкой, находящейся между второй и четвертой расточкой гнезда распределителя регулятора давления, а конец поршня корректирующего устройства, с противоположной стороны крепления датчика обратной связи, выполнен в виде цилиндрического двухступенчатого стержня, на меньшую ступень которого, соосно установлена цилиндрическая втулка с упором в примыкающий бурт поршня, причем последний и указанная втулка размещены с возможностью перемещения внутри гнезда корпуса и относительно друг друга, кроме того, полость гнезда, находящаяся между поршнем и втулкой, сообщена с гидролинией слива, а противоположные ей полости гнезда, между поршнем и втулкой, соответственно, соединены с третьей расточкой регулятора давления, при этом в среднем положении поршня корректирующего устройства втулка оперта в донышко гнезда и одновременно в бурт поршня.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, где представлена его общая схема.

Привод содержит корпус 1, неполноповоротный двухлопастной гидродвигатель 2 с выходным звеном 3 и датчиком обратной связи 4, цилиндрический распределитель 5, связанный с линейным электродвигателем 6.

В корпусе также выполнено гнездо, в котором размещен пропорциональный регулятор давления, состоящий из управляющего магнита 7 с толкателем 8, опертым на подпружиненный цилиндрический распределитель 9, имеющий два, с внутренними отсечными торцами, бурта и проточку 10 между ними, соединенную отверстием с пружинной полостью. В указанном гнезде выполнены четыре распределительные дроссельные расточки, причем первая из них, 11, а также вторая 12, соединены с гидролинией слива, четвертая расточка 13 с гидролинией нагнетания.

В корпусе установлен клапан включения в виде подпружиненного плунжера 14 и контактирующего с ним подпружиненного шарика 15. Привод имеет два ограничителя давления, состоящие каждый из плунжера 16 и взаимодействующего с ним подпружиненного запорного элемента 17, запорная поверхность 18 которых контактирует с полостными каналами 19 и 20, причем полости 21 подпружиненных запорных элементов, противоположные их запорным поверхностям соединены с гидролинией слива, а полости 22 их плунжеров, со стороны противоположной пружине, сообщены с третьей расточкой 23, находящейся между второй и четвертой расточками, распределителя регулятора давления.

Привод содержит также корректирующее устройство в виде двухкамерного цилиндра с поршнем 24. Камеры цилиндра сообщены с полостями гидродвигателя. Один конец поршня 24 соединен с датчиком обратной связи 25, а другой конец поршня выполнен в виде цилиндрического двухступенчатого стержня, на меньшую ступень которого 26 установлена цилиндрическая втулка 27 с упором в примыкающий бурт 28 поршня, причем последний и указанная втулка имеет возможность перемещаться внутри гнезда корпуса, в котором они размещены, а также относительно друг друга.

Кроме того, полость 29 сообщена с гидролинией слива, а полости 30 и 31 соединены с третьей расточкой 23 гнезда. Эффективная площадь полости 31 по величине больше аналогичной площади полости 30.

Привод работает следующим образом:

При наличии давления нагнетания, включение привода в работу осуществляется посредством пропорционального регулятора давления при подаче тока в его управляющий магнит 7, вследствие чего его толкатель 8 с распределителем 9, преодолевая сопротивление пружины, переместится на величину, соответствующую величине поданного тока (вправо по чертежу). В результате этого рабочая жидкость из гидролинии нагнетания через щель, образованную дроссельной расточкой 13 и внутренним торцем правого бурта распределителя 9, поступает в проточку 10, и, протекая через аналогичную щель, образованную внутренним торцем левого бурта распределителя, в гидролинию слива, формирует в указанной проточке управляющее редуцированное давление определенной величины, соответствующей величине поданного тока в регулятор.

Рабочая жидкость под управляющим давлением от регулятора подводится под плунжер 14, который перемещаясь отодвигает подпружиненный шарик 15 клапана включения (влево по чертежу) и открывает проход жидкости из гидролинии нагнетания к цилиндрическому распределителю 5.

Одновременно управляющее давление поступает:

1) В полости 30 и 31, в которых вследствие разности эффективных площадей, возникает опорное усилие и под его воздействием поршень 24 установится в среднее положение, при этом втулка 27 будет оперта в донышко гнезда и одновременно в бурт 28;

2) В полость 22 и плунжерам 16, которые прижимают запорные элементы 17 к запорным поверхностям 18, причем величина управляющего давления направлена на формирование усилия прижима, которое обусловлено определенной величиной давления в полостях гидродвигателя, а следовательно и определенной величиной развиваемого им усилия. Работа привода в рабочем режиме аналогична работе известных электрогидравлических приводов: при подаче сигналов в линейный электродвигатель 6, распределитель 5 перемещаясь, подает рабочую жидкость то в одну, то в другую полость гидродвигателя, выходное звено которого перемещается и через датчик 4 формирует сигнал обратной связи.

При этом поршень 24, находящийся в среднем положении будет неподвижен при условии, что усилие от давления в его полостях (а значит, и в полостях гидродвигателя) не будет превышать по величине упорного усилия на нем от управляющего давления в полостях 30 и 31.

В случае возникновения на рулевой поверхности летательного аппарата чрезмерной полетной нагрузки, под ее воздействием повышается давление в соответствующей полости гидродвигателя до величины, при которой поршень 24 корректирующего устройства, преодолевая опорное усилие, начинает перемещаться из среднего положения в соответствующую сторону и выдавать в контур системы управления приводом сигналы, направленные на ограничение у гидродвигателя величины развиваемого усилия.

Механизм ограничения величины развиваемого усилия состоит в следующем. Как было указано выше, система управления приводом при получении сигнала с датчика обратной связи 25 формирует сигнал, направленный на уменьшение величины тока, поступающего в управляющий магнит 7 пропорционального регулятора. В результате этого распределитель 9 под действием пружины переместится (влево по чертежу) на величину, пропорциональную величине тока. При этом щель, образованная дроссельной расточкой 13 и внутренним торцем правого бурта распределителя уменьшится, а аналогичная щель 12, образованная внутренним торцем левого бурта распределителя, соединенная с гидролинией слива, увеличится. В связи с этим управляющее редуцированное давление в проточке 10, а следовательно, и в полости 22, под плунжерами 16, соответственно уменьшится, а стало быть уменьшится и усилие прижима запорных элементов к запорным поверхностям. Вследствие этого давление рабочей жидкости, действующее на запорный элемент со стороны полости, преодолевая усилие прижима от плунжера 16, сместит указанный элемент с запорной поверхности и откроет проход для жидкости через полость 21 в гидролинию слива, в результате чего давление в полости гидродвигателя, а значит, и развиваемое им усилие уменьшится до величины, которая будет пропорциональна уменьшенному току, поданному в регулятор.

Таким образом, конструкция электрогидравлического следящего привода, выполненного по предлагаемой схеме, позволяет управлять изменением величины развиваемого его гидродвигателем усилия.

При снижении развиваемого усилия и полостного давления до определенной величины:

- плунжер 16, преодолевая указанное давление, прижмет запорный элемент к запорной поверхности;

- в полостях 30 и 31 устанавливается давление одинаковой величины, вследствие чего, как уже было описано выше, создается опорное усилие, и поршень 24 устанавливается в среднее положение;

- при этом посредством поворота датчика обратной связи 25, контура системы управления, пропорционального регулятора в полостях 22 установится первоначальное управляющее давление.

Многочисленные исследования электрогидравлических следящих приводов, выполненных в соответствии с предлагаемой схемой, полностью подтвердили их преимущество по сравнению с известными приводами, при этом нештатные ситуации, связанные с условиями, описанными выше, отсутствовали.

1. Электрогидравлический следящий привод с изменяемой величиной развиваемого усилия, содержащий корпус с каналами, соединенными с гидролиниями нагнетания и слива, неполноповоротный двухлопастной гидродвигатель с выходным звеном и датчиком обратной связи, цилиндрический распределитель, связанный с линейным электродвигателем, два ограничителя давления, состоящие каждый из плунжера и взаимодействующего с ним подпружиненного запорного элемента, запорная поверхность которого контактирует с полостным каналом гидродвигателя, клапан включения, состоящий из подпружиненного плунжера и опертого на него подпружиненного шарика, корректирующего устройства в виде двухкамерного цилиндра с поршнем, один конец которого соединен с датчиком обратной связи, а камеры сообщены с полостями гидродвигателя, в корпусе также выполнено гнездо, в котором размещен пропорциональный регулятор давления, состоящий из управляющего магнита с толкателем, опертым на подпружиненный цилиндрический распределитель с возможностью перемещения, имеющий два бурта и проточку между ними, соединенную отверстием с пружинной полостью распределителя, причем в указанном гнезде выполнены четыре распределительные дроссельные расточки, первая из них со стороны управляющего магнита и его толкателя, а также вторая расточка соединены с гидролинией слива, четвертая расточка - с гидролинией нагнетания, отличающийся тем, что полости подпружиненных запорных элементов ограничителей давления, противоположные их запорным поверхностям, соединены с гидролинией слива, а полости их плунжеров со стороны, противоположной пружинам, соединены с третьей расточкой, находящейся между второй и четвертой расточкой гнезда распределителя регулятора давления.

2. Электрогидравлический следящий привод с изменяемой величиной развиваемого усилия по п.1, отличающийся тем, что конец поршня корректирующего устройства с противоположной стороны крепления датчика обратной связи выполнен в виде цилиндрического двухступенчатого стержня, на меньшую ступень которого соосно установлена цилиндрическая втулка с упором в примыкающий бурт поршня, причем последний и указанная втулка размещены с возможностью перемещения внутри гнезда корпуса и относительно друг друга, кроме того, полость гнезда, находящаяся между поршнем и втулкой, сообщена с гидролинией слива, а противоположные ей полости гнезда между поршнем и втулкой соответственно соединены с третьей расточкой регулятора давления, при этом в среднем положении поршня корректирующего устройства втулка оперта в донышко гнезда и одновременно в бурт поршня.