Гидравлический сервопривод

Гидравлический сервопривод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()64д888

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Дополнительное к авт. овид-ву— (22) Заявлено 31.03.76 (21) 2345501/18-24 (51) М.Кл. F 15 В 9/06 с присоединением заявки Ме— (23) Приоритет—

Государственный комитет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень М 8 (53) УДК 621-540 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 29.03.79 (72) Авторы изобретения (71) Заявители

М. A. Шиманович, А, В. Быхонцев и А. П. Капель

Московский станкоинструментальный институт и Московское специальное конструкторское бюро автоматических линий и специальных станков (54) ГИДРАВЛ ИЧЕСКИ И СЕРВОП РИ ВОД

Изобретение относится к области гидравлических приводов, в частности к станкостроению, и может быть использовано в качестве привода управляемых осевых перемещений шпинделя станка. 5

Известен гидравлический сервопривод, содержащий гидродвигатель, например линейный гидроцилин др с исполнительным звеном в виде поршня, и гидроусилитель, чувствительные гидросбпротивления кото- 10 рого образованы элементами типа сопло— заслонка. Такой привод обеспечивает высокую чувствительность (11.

В известном гидроприводе элементы сопло — заслонка выполнены в отдельном 15 корпусе, устанавливаемом обычно на корпусе гидроцилиндра и соединенном гидравлическими каналами с полостями гидродвигателя.

Это ограничивает возможности серво- 20 привода. Например, нельзя управлять осевыми перемещениями вращающегося поршня гидроцилиндра.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является гидравлический сервопривод, содержащий ги(дроцилиндр с поршнем и гидроусилитель с переменными дросселями типа сопло — заслонка, причем сопла подключены к полостям гидроцилиндра((2).

Этот гидропривод сложен конструктивно, так как в пем трудно организовать обратную связь между поршнем и гидроусилителем, например, блок гпдроусилителя при этом надо располагать непосредственно на поршне. Поэтому гидроусилитель устанавливают обычно на корпусе гидроцилиндра, поршень закрепляют неподвижно, а перемещают корпус гидроцплпндра.

Цель изобретения — упрощение конструкции и расширение области применения сервопривода.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом сервоприводе заслонки переменных дросселей жестко связаны с поршнем гидроцилиндра, а сопла выполнены подвижными и установлены на напрр а вля ющих.

Заслонки размещают в полостях гидроцилпндра.

Сопла располагают в поршне гидроцилиндра.

Направляющие устанавливают под острым углом к оси гидроцилиндра.

На фиг. 1 показан сервопрпвод с переменнымп дросселями вне полостей гидроцилиндра; на фиг. 2 — сервопривод с переменными дросселями в одной полости гидроцилиндра; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 2; на фиг. 4 — сервопривод с пере649888 менными дросселями в обеих полостях гидроцилиндра; на фиг. 5 — сервопривод с направляющей, расположенной в поршне гидропривода; на фиг. б — разрез Б — Б на фиг. 5; на фиг. 7 — сервопривод, направляющая которого расположена под углом.

В сервоприводе (фиг. 1) гидроцилиндр

1 содержит исполнительное звено в виде поршня 2 со штоком 8. На штоке 8 установлен диск 4.

В корпусе ги1дроцилиндра 1 расположена направляющая 5 с прорезью 6, в которую с зазором входит диск 4. На сопряженных с торцами диска 4 поверхностях прорези 6 выполнены сопла 7 и 8, соединенные соответственно гибкими шлангами (на чертеже не показаны) с полостями 9 и

10 гидроцилиндра. Эти сопла, поверхности торца диска 4 и прорези 6 образуют переменные дроссели типа сопла — заслонка г1 дроусилптеля. Полости 9 и 10 гидроцилиндра соответственно через постоянные сопротивления 11 и 12 соединены с источником давления.

Таким образом, заслонками переменных дросселей являются торцы диска 4, жестко связанного с поршнем 2, а сопла 7 и 8 выполнены подвижными и установлены на направляющей 5. (Четыре указанных сопротивления образуют основую схему).

Сервопрпвод работает следующим oJ разом.

Под давлением жидкость течет по тракту: сопротивление 11, полость 9 и сопло 7

v. параллельно по тракту: сопротивление

12, полость 10 и сопло 8. При отсутствии нагрузки на шток 8 и неподвижной направляющей 5 шток 8 сам нахо дит такое положение относительно направляющей 5, что мостовая схема находится в равновесии, т. е. R> . R — — КД ь где R — значение соответствующего индексу сопротивления.

При смещении штока 8 относительно направляющей 5, например под загрузкой или из-за смещения направляющей 5, изменяются зазоры между диском 4 и прорезью

6 и нарушается равновесие мостовой схемы.

Например, при смещении направляющей 5 направо увеличивается (уменьшается) зазор сопла 7 (8), при этом соответственно уменьшается (увеличивается) сопротивление Я7 (Rz) и давление в полости

9 (10).

Разность этих давлений смещает шток

8 направо до восстановления нового положения равновесия. Таким образом, шток

8 в следящем режиме перемещается за подвижной направляющей 5. Если на шток

8 действует нагрузка P (например, вправо), то шток смещается относительно направляющей 5 вправо. При этом увеличивается (уменьшается) зазор сопла 8 (7), уменьшаются (увеличиваются) соответственно сопротивление и давление в полости 10 (9). Раз5

l0

65 ность этих давлений уравновешивает нагрузку.

Такой сервопривод позволяет, перемещая направляющую 5, управлять положением штока 8 независимо от того, вращается он или находится в покое.

Сервопривод, показанный на фиг. 2 и

3, также содержит гидроцилиндр 1, поршень 2, шток 8. Шток 8 расположен в гидростатических подшипниках 18. Часть поршня в полости 10 выполнена обниженной по диаметру и в ней выполнена прорезь 14, в которую входит с зазором сухарь 15, установленный на скалке 16, подвижной в направляющей 5, со ступенчатыми гидростатическими подшипниками 17 и

18. Выполненные на торцах сухаря 15 карманы образуют сопла 19, 20 переменных дросселей. Сопло 19 через коллектор 21 в подшипнике 17 соединено с источником давления Р„, а сопло 20 через сверления в скалке 16 — со сливом. Эти сопла с торцами прорези 14 образуют переменные дроссели. Другая полость 9 цилиндра соединена с источником давления через сопротивление 22 и со сливом через сопротивление 28.

Левый конец скалки выходит в сливную полость 24, образованную колпаком

25, а правый конец упирается в шток 26 привода скалки 16 и имеет герметичное гибкое уплотнение 27 в виде сильфона, полость которого через скалку 16 соединена со сливом.

Корпус 28 подшипников скалки 16 герметично состыкован с корпусом 8 цилиндра. Полость 29 корпуса 28 через прорезь

80 соединена с полостью 10. Через прорезь

80 в полость 10 проходит и сухарь 15.

Сервопривад работает следующим образом.

Под давлением жидкость течет по тракту элементов 21 — 19 — 10 — 20 — 24 и тракту элементов 22 — 9 — 28. При этом давление о„в коллекторе 21 питает подшипник 17, давление полостей 10 и 29 питает подшипник 18. Давление в полости 24 прижимает скалку 16 к штоку 26 привода скалки 16.

Сильфоннное уплотнение удерживает скалку 16 от проворота. Шток 8 и скалка 16 отделены от своих опор слоем жидкости.

При смещении штока 26 вправо (влево) скалка 16 смещается вправо (влево).

При этом зазор сопла 19 увеличивается (уменьшается), а зазор сопла 20 уменьшается (увеличивается). Следовательно уменьшается (увеличивается) сопротивление сопла 19, увеличивается (уменьшается) сопротивление сопла 20 и увеличивается (падает) давление в полости 10 по сравнению с давлением в полости 9, и поршень 2 со штоком 8 смещается в следящем режиме за скалкой 16 под действием разности давлений в полостях 9 и 10.

649888

Такой привод позволяет управлять неподвижным или вращающимся поршнем 2 с высокой точностью, поскольку чувствительные сопротивления сопла зависят от зазоров в третьей степени, компактный, пе требует гибких шлангов между полостямп и сопротивлениями.

На фиг. 4 показан сервопривод, все четыре сопротивления мостовой схемы которого выполнены чувствительными и расположены в обеих полостях 9 и 10 гидроцплиндра. Поршень невращающийся, поэтому прорези 81 и 82 некольцевые. Сухарь

88 выполнен обхватываемыми торцами прорези 81, а сухарь 84 обхватывает выступ

85 на поршне. Образованные сопряженными с зазором торцами сухарей и поршня переменные дроссели типа сопла — заслонка соединены с источником давления и сливом по мостовой схеме так, что изменения всех сопротивлений при действии нагрузки или смещении скалки направлены на сохранение условия равновесия. Сервопривод обладает повышенными чувствительностью и жесткостью. Он может быть выполнен и для вращающегося поршня. При этом прорези 81 и 82 должны быть кольцевыми.

Сервопривод, показанный на фиг. 5 и б, также имеет гидроцилиндр 1, поршень

2, шток 8 и корпус. Подвижная скалка 16 расположена в направляющей не на гидроцилиндре, а в штоке 8. В отверстии скалки 16 закреплен штырь 86, расположенный с зазором 87 в отверстии 38 поршня. На копирах штыря срезаны лыски 89, выполнены кольцевые канавки 40 и каналы 41 сопл. Сопла соединены сверлениями в штыре 86, скалке 16, штоке 8 и коллекторами

42 между скалкой 16 и штоком 8 и с источником давления и сливом по мостовой схеме. Переменные дроссели сопло — заслонка образованы зазорами 87 между штырем

86 и отверстием 88. Глухие полости 43 поконцам штырей каналами 44 соединены с полостями 9 и 10 цилиндра.

При смещении скалки 16 относительно поршня 8 сопротивления поршневых дросселей изменяются так, что вызывают изменения давлений в полостях 9 и 10 цилиндра, направленные на устранение относительного смещения скалки 16 и штока

8. Такой сервопривод — компактный и жесткий, его можно использовать для управления вращающимся и невращающимся поршнем.

На фиг. 7 показан сервопривод, в котором направляющая подвижного элемента выполнена на корпусе гидропривода и рас15

55 положены под угчом а к оси гидроцилиндр а.

Направляющая образована двумя скалками 16, что удерживает подвижный элемент от поворота вокруг оси направляющей. Переменные дроссели образованы, как в варианте сервопривода, изображенного на фиг. 2 и 3, зазорами между торцами паза на поршне 2 и сухаря 15. В зависимости от угла перемещение поршня 2 с . штоком 8 оудет меньше перемещения подвижного элемента на скалках 16. Этот вариант сервопривода исполнения позволяет существенно редуцировать перемещение исполнительного звена двигателя по сраьнению с исходным перемещением подвижного элемента, что расширяет возможность сервопривода.

Таким образом, предложенный сервопрпвод имеет более простую, компактную и расширенную об.часть применения, в частности позволяет точно и жестко управлять осевым положением вращающихся шпинделей, выполненных в виде поршня. Можег быть выполнен не только линейный, но и ротативный двигатель.

Формула изобретения

1. Гидравлический сервопривод, содержащий гидроцилиндр с поршнем и гидроусилптель с переменными дросселями типа сопло — заслонка, причем сопла подключены к полостям гидроцилиндра, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения и расширения области применения гидравлического сервопривода, в нем заслонки переменных дросселей жестко связаны с поршнем гидроцилиндра, а сопла выполнены подвижными и установлены на направляющих.

2. Гидравлический сервопривод по п. 1, отличающийся тем, что заслонки размещены в полостях гидроцилиндра.

3. Гидравлический сервопривод по п. 1 и 2, отличающийся тем, что сопла размещены в поршне гидроцилиндра.

4. Гидравлический сервопривод по п. 1 и 2, отличающ йся тем, что направляющие установлены под острым углом к оси гидроцилиндра.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

Ne 330265, кл. F 15 С 3/10, 1971.

2. Башта Т. М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. M., <Машиностроение», 19?2, с. 173.

649888 0иг. 7

Составитель О. Гудкова

Редактор Е. Караулова Техред А. Камышникова Корректор И Симкина

Заказ 41/166 Изд. № 180 Тираж 876 Подписное

НПО Государственного комитета СССР пс делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент»