Магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Реферат

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

Известен электромеханический преобразователь по А.с. SU №1118810, F15B 3/00, содержащий корпус, две пары биморфных керамических элементов, два конусных штифта с пружинным элементом, удерживающих механический узел, состоящий из тонкостенной трубки и поворотной заслонки, и два сопла.

Известен электрогидравлический усилитель по А.с. SU №928089, F15B 3/00, который содержит электромеханический преобразователь, выполненный в виде основания, двух пакетов из пьезокерамических пластин разной толщины, поворотную заслонку с рычагами и пружиной, источник рабочей жидкости, два сопла с дроссельными элементами и две части блока управления.

В качестве прототипа выбран магнитострикционный электрогидравлический усилитель по Патенту RU №2170370, F15B 3/00, содержащий источник рабочей жидкости, дифференциальные сопла, два дросселя постоянного сечения, две линии подвода рабочей жидкости, поворотную заслонку с ребрами жесткости, дифференциальные прямолинейные магнитострикционные исполнительные элементы с распределенными обмотками и две части блока управления.

Известные устройства имеют относительно сложные кинематические цепи преобразования с люфтовыми соединениями, что снижает их динамическую точность и надежность. Использование в прототипе прямолинейных дифференциальных приводов из металлических магнитострикционных материалов имеет ограничение в диапазоне преобразования, ведет к снижению надежности вследствие недостаточной жесткости конструкции привода и ограничениям в использовании.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого устройства, является повышение точности и надежности преобразования.

Для достижения технического результата в магнитострикционный электрогидравлический усилитель прямого управления, содержащий источник рабочей жидкости с двумя линиями подвода, подключенными к дифференциальным дросселям постоянного сечения, магнитострикционный привод из однотипного магнитострикционного материала с однотипными обмотками и согласованно подключенными к противофазным выводам блока управления соответственно и поводковый элемент, жестко закрепленный в средней части магнитострикционного привода, введено распределительное устройство, дифференциально подключенное к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости через дроссели и имеющее подвижное кинематическое соединение с поводковым элементом, при этом магнитострикционный привод выполнен кольцевым, состоящим из двух равных полудуг, на стыке которых жестко закреплен поводковый элемент, а по всей их длине размещены обмотки.

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

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости (ИРЖ), две линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, два дросселя 4, 5 постоянного сечения, распределительное устройство 6, кольцевой магнитострикционный привод 7 из однотипного материала, состоящий из двух равных полудуг 8, 9 с однотипными обмотками 10, 11, поводковый элемент 12, электронный блок 13 управления (БУ).

Источник 1 рабочей жидкости ИРЖ через первую и вторую линии 2, 3 подвода рабочей жидкости с дросселями 4, 5 подключен к дифференциальным выводам распределительного устройства 6, выполненного в виде золотникового механизма. Его механический вывод имеет подвижное кинематическое соединение со свободным концом поводкового элемента 12, жестко закрепленного в средней части кольцевого магнитострикционного привода 7 на стыке его равных полудуг 8, 9 с однотипными обмотками 10, 11, закрепленных по всей их длине. Концы обмоток 10, 11 подключены к первым и вторым противофазным выводам БУ 13.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии усилитель обесточен, поводковый элемент 12 кольцевого магнитострикционного привода 7 занимает нейтральное положение и распределительное устройство 6 в виде золотникового механизма уравновешено. Давление в его камерах и по линиям А и В исполнительного механизма (гидродвигателя) также уравновешено.

При подаче в обмотки 10, 11 токовых сигналов I_o=I₁₀=I₁₁ смещения регулировочной характеристики на середину диапазона преобразования с противофазных выводов БУ13 происходит изменение первоначальной длины L=πR=L_o полудуг 8, 9 кольцевого магнитострикционного привода 7 радиуса R на величину ΔL=λ_S·L (эф. Джоуля), выполненных из однотипного материала с коэффициентом λ_S магнитострикции насыщения. Равновесное положение поводкового элемента 12 и распределительного устройства 6 при этом не нарушается.

Для полярного перемещения распределительного устройства 6 через поводковый элемент 12 длиной l_пов с противофазных выводов БУ 13 в дифференциальные обмотки 8, 9 подаются токовые сигналы управления I_x=I_o соответствующего знака I₁₀=I_o±I_x и I₁₁=I_oI_x, что вызывает пропорциональное полярное изменение длины полудуг 8, 9 L₈=L_o±ΔL и L₉=L_oΔL привода 7. В результате распределительное устройство 6 полярно переместится на величину, равную L₁₂=L₈-L₉=±2·λ_S(R+l_пов), вызывая соответствующее перераспределение давлений в линиях А и В исполнительного механизма в заданном диапазоне значений.

Прямое управление распределительным устройством 6 ведет к упрощению цепи электрогидравлического усилителя, повышает его точность и надежность по сравнению с выбранным прототипом. Способствует расширению области технического использования предлагаемого устройства.

Практическая реализация устройства: устройство 6 - золотник, выполненный по типовой схеме, магнитострикционный привод 7 - пакет кольцевых пластин из ферросплава 49КФ2; блок управления 13 реализован в виде последовательно включенных формирователя импульсов, интеграторов прямого и инверсного сигналов с усилителями мощности.

Источники информации

1. А.с. SU №1118810, F15В 3/00, БИ №38, 1984.

2. А.с. SU №928089, F15B 3/00, БИ №18, 1982.

3. Патент RU №2170370, F15B 3/00. Приор. 1999.11.09, опубл. 2001.07.10, прототип.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости с двумя линиями подвода, подключенными к дифференциальным дросселям постоянного сечения, магнитострикционный привод из однотипного магнитострикционного материала с однотипными обмотками и согласованно подключенными к противофазным выводам блока управления соответственно, и поводковый элемент, жестко закрепленный в средней части магнитострикционного привода, отличающийся тем, что в него введено распределительное устройство, дифференциально подключенное к первой и второй линиям подвода рабочей жидкости через дроссели и имеющее подвижное кинематическое соединение с поводковым элементом, при этом магнитострикционный привод выполнен кольцевым, состоящим из двух равных полудуг, на стыке которых жестко закреплен поводковый элемент, а по всей их длине размещены обмотки.