Магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Реферат

Изобретение относится к гидроавтоматике и предназначено для управления гидравлическими исполнительными устройствами технологического оборудования.

Известен электрогидравлический усилитель мощности, А.с. СССР №1654608, F15В 3/00, F15С 3/02, БИ №21, 1991, состоящий из двух пар регулируемых дросселей типа "сопло-заслонка", золотник с дополнительной заслонкой и управляющими поршнями, поворотные втулки и управляемый индуктивный электромеханический преобразователь.

Известное устройство имеет недостаточные точность и надежность преобразования. Это объясняется наличием относительно сложной кинематической цепью преобразования информационного сигнала, имеющей люфтовые соединения. Они являются источниками дополнительных погрешностей и факторами снижения надежности устройства в целом.

Известен магнитострикционный электрогидравлический усилитель, патент РФ №2170370, F15В 3/00, БИ №19, 2001, который содержит источник рабочей жидкости, двух сопел, постоянных дросселей, линий подвода рабочей жидкости, поворотной заслонки с ребрами жесткости, пластинчатого упругого элемента, двух прямолинейных магнитострикционных исполнительных элементов с обмотками управления, двух частей блока управления и корпуса усилителя.

Данное устройство также имеет недостаточные точность и надежность преобразования информационных сигналов вследствие наличия поворотной заслонки, перекрывающей рабочие зазоры дифференциальных сопел. Радиальное перекрытие системы заслонка-сопло вызывает появление турбулентных потоков в рабочей зоне преобразования, снижая его точность. Наличие упругого пластинчатого элемента дифференциального магнитострикционного привода ведет к снижению надежности устройства в целом из-за возможного деформационного разрушения в процессе работы.

Известен другой магнитострикционный электрогидравлический усилитель, патент РФ №2171921, F15В 3/00, БИ №22, 2001, выбранный в качестве прототипа. Устройство содержит источник рабочей жидкости, гильзы из немагнитного материала, разделительной перегородки, двух сопел, линий подвода рабочей жидкости, постоянных дросселей, магнитострикционных исполнительных элементов с заслонками в форме стакана, управляющих обмоток и двух частей блока управления.

Наличие в известном устройстве дифференциального магнитострикционного привода из эластичного магнитоупругого материала снижает динамическую точность и надежность преобразования, ограничивает область технического использования. Работа под нагрузкой, старение материала магнитострикционного привода ведет к появлению остаточных деформаций и их перераспределению, вызывая отклонения от параллельности перекрытия рабочих поверхностей дифференциальных сопел заслонками, а значит, к образованию дополнительных погрешностей формы и снижению надежности преобразования.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении точности и надежности преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный к дифференциальным соплам через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с постоянными дросселями, дифференциальный магнитострикционный исполнительный привод с двумя противофазными обмотками управления, подключенные к выводам электронного блока управления, дополнительно введены две противофазные обмотки управления и исполнительный элемент, подключенный через линии управляющего сигнала к первому и второму постоянным дросселям соответственно, причем дифференциальный магнитострикционный исполнительный привод выполнен Е-образным, на его симметричных рабочих ветвях жестко закреплены обмотки управления, дифференциально и попарно подключенные к выводам электронного блока управления, а свободные концы кинематически соединены с дифференциальными соплами, выполненными регулируемыми.

Устройство поясняется чертежом, где показана блок-схема магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости, первый и второй постоянные дроссели 2, 3, Е-образный дифференциальный магнитострикционный исполнительный привод 4, противофазные обмотки 5, 6 и 7, 8 управления, первое и второе регулируемые сопла 9, 10, электронный блок 11 управления, исполнительный элемент 12, первые и вторые линии 13, 14 и 15, 16 подвода рабочей жидкости и управляющего сигнала.

Источник 1 рабочей жидкости через первый и второй постоянные дроссели 2,3, первую и вторую линии 13, 14 подвода рабочей жидкости подсоединен к входам дифференциального Е-образного магнитострикционного привода 4, а также через одноименные линии 15, 16 управляющего сигнала подсоединены к входам исполнительного элемента 12. На рабочих ветвях магнитострикционного привода 4 жестко закреплены парные обмотки 5, 6 и 7, 8 управления, которые противофазно подключены к электронному блоку 11 управления. Его свободные концы кинематически соединены с дифференциальными результирующими соплами 9, 10 устройства.

Устройство работает следующим образом.

В исходном положении на обмотки 5-8 управления дифференциального Е-образного магнитострикционного привода 4 усилителя подаются токовые сигналы J₀=J₅₆=J₇₈ смещения рабочей характеристики регулирования с выходов электронного блока 11 управления. Магнитные поля обмоток 5-8 управления, взаимодействуя с магнитострикционным материалом ветвей привода 4 (эф. Джоуля), приводят его в середину диапазона регулирования (равновесное положение ветвей привода). Это приводит к уравниванию сопротивлений (или давлений P1, P2) дифференциальных регулируемых сопел 9, 10, создаваемых источником 1 рабочей жидкости через линии 13, 14 подвода и постоянные дроссели 2, 3.

Равенство давлений Р1=Р2 в преобразующих камерах магнитострикционного привода 4 создает в первой и второй линиях 15, 16 паритетные управляющие сигналы, заставляя переместить исполнительный элемент 12 в исходное (нейтральное) положение, который, например, может быть выполнен в виде четырехщелевого золотникового распределителя с пружинным центрированием.

Для изменения положения исполнительного элемента 12 от нейтрали электронный блок 11 управления формирует на своих выводах противофазные токовые сигналы J₅₆=J₀±J_х и J₇₈=J₀±J_x, где J_х=J₀ - токовый сигнал диапазона линейного перемещения привода 4, которые проходят на первую и вторую группы обмоток 5, 6 и 7, 8 управления соответственно. Под действием магнитных полей обмоток 5-8 управления синхронно изменяется длина рабочих ветвей магнитострикционного привода 4, вызывая требуемое полярное изменение сопротивлений (Р1≠Р2) регулируемых сопел 9, 10. Так, например, подача положительных токовых сигналов J₅₆ на обмотки 5, 6, а отрицательных J₇₈ - на обмотки 7, 8 заставляет ветви магнитострикционного Е-образного привода 4 под обмотками первой группы линейно увеличиваться, а под обмотками второй группы - уменьшаться пропорционально коэффициенту λ_s магнитострикции материала. В результате, левое (по чертежу) плечо магнитострикционного привода 4 перемещается вправо к центру, а правое - вправо на это же значение. При смене полярности управляющих сигналов J₅₆ и J₇₈ перемещение магнитострикционного привода 4 будет осуществляться в противоположном направлении. При этом наибольшее сопротивление регулируемых сопел 9 или 10 достигается тогда, когда ток управления в одной паре обмоток 5, 6 или 7, 8 управления отсутствует, а в другой паре он равен удвоенному значению J₀ и определяется линейными размерами L рабочих ветвей дифференциального Е-образного магнитострикционного привода 4:

ΔS=2·λ_s·L

где ΔS - сечение рабочего канала регулируемого сопла 9 (10).

Изменение сопротивлений регулируемых сопел 9, 10 приводит к однозначному изменению давлений Р1≠Р2 в преобразовательных камерах магнитострикционного привода 4 и линиях 15, 16 управляющего сигнала. Возникающая разность давлений ΔР=|Р1-Р2| на входах исполнительного элемента 12 приводит его в действие и перемещает в заданное положение. Последний формирует информацию о величине линейного (углового) перемещения объекта.

Применение плечевого дифференциального Е-образного привода 4 из металлического магнитострикционного ферросплава способствует уменьшению температурной и динамической погрешностей преобразования и повышает надежность усилителя в целом. Это отличает предлагаемое устройство от выбранного прототипа и расширяет область его технического использования в различном технологическом и специальном оборудовании.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный к дифференциальным соплам через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с постоянными дросселями, дифференциальный магнитострикционный исполнительный привод с двумя противофазными обмотками управления, подключенные к выводам электронного блока управления, отличающийся тем, что в него дополнительно введены две противофазные обмотки управления и исполнительный элемент, подключенный через линии управляющего сигнала к первому и второму постоянным дросселям соответственно, причем дифференциальный магнитострикционный исполнительный привод выполнен Е-образным, на его симметричных рабочих ветвях жестко закреплены обмотки управления, дифференциально и попарно подключенные к выводам электронного блока управления, а свободные концы кинематически соединены с дифференциальными соплами, выполненными регулируемыми.