Гидравлическая рулевая машина

Гидравлическая рулевая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советския

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«i>948773 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 20. 01. 81 (21) 3237591/27-11 (51) M. Кл.

В 63 Н 25/30 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР ио деяам изобретений и открытий (23) Приоритет— (5З) УДК 629.113. .014.5(088.8) Опубликовано 070882, Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 070882 (72) Авторы изобретения

В. Н. Вильчинский, А. В. Киев, В.Г. Поля

1

Р (1 (71) Заявитель (54) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к областй судостроения, в частности к гидравлическим рулевым машинам с силовыми исполнительными механизмами много5 камерной конструкции.

Известна гидравлическая рулевая машина, содержащая трехпозиционный распределитель с электромагнитами, гидравлически соединенный с исполнительнъж механизмом многокамерной конструкции и с гидронасосом, клапан переключения и устройство управления распределителем, включающее блок питания, электрически соединенный через пороговый элемент давления с тиристорами включения и выключения электромагнитов и резисторами, установленными в анодных цепях тиристоров выключения, расположенными в бесконтактном тиристорном переключающем устройстве (11.

Недостатком такой рулевой машины является то, что система управления имеет в своем составе электромагнитные реле, обмотки которых включены в основные цепи тиристоров выключения, а нормально разомкнутые контакты — в цепи управления тнристорами.

Электромагнитные реле имеют ограниченный срок службы, определяемый электрической и механической иэносо стойкостью, которая для лучших типов реле не превышает 10 -10ь коммутаций.

В соответствии с требованиями Регистра СССР рулевая машина должна обеспечивать не менее 320 кладок. руля в час. Таким образом, при использовании электромагнитных реле схема управления может не обеопечить требуеьмй ресурс рулевой машины. Кроме того, электромагнитные реле, имеют значительное время срабатывания, что снижает быстродействие системы в целом и усложняет ее настройку на оптимальный режим переключения.

Целью изобретения является повышение быстродействия и надежности рулевой машины.

Цель достигается тем, что гидравлическая рулевая машина снабжена тиристорными оптронами, установленными в устройстве управления рампределителем, входные цепи которых подсоединены на резисторы, а выходные цепи подсоединены в цепи управления тиристоров включения.

На фиг.1 показана принципиальная схема гидравлической рулевой машины с устройством управления трехпоэиционным распределителем; на фиг.2

948773 электрическая схема устройства управления трехпозиционным распределителем.

Рулевая машина содержит силовой исполнительный механизм 1, включающий в себя цилиндры 2 и 3, подвижный плунжер 4, взаимодействующий через шарнирную передачу с румпелем, и неподвижные плунжеры 5 и 6, закрепленные в цилиндрах и установленные в расточки подвижного плунжера. Цилин- )0 дры, подвижный и неподвижные плунжеры образуют четыре рабочие камеры: нешунтированные 7 и 8, гидравлически связанные с трубопроводами 9 и 10 с гищ-онасосом 11 и трехпозиционным распределителем 12, и шунтированные камеры 13 и 14, соединенные трубопрс1водами 15 и 16 также с трехпозиционным распределителем. Трехпозиционный распределитель 12 выполнен с электро- магнитами 17 и 18, электрически свя0 занными с устройством 19 управления трехпозиционным распределителем.

Устройство 19 содержит блок питания 20, пороговый элемент давления

21, имеющий цепи выхода минимального и максимального сигналов, причем в качестве порогового элемента давления используются электроконтактные манометры, потенциометрические датчики давления с двумя компараторами и другие регистрирующие устройства, обеспечивающие выдачу сигнала при

30 максимальной и минимальной величинах давления в нагнетающей магистрали насоса, при этом пороговый элемент Зз гидравлически связан с помощью клапана переключения 22 с гидронасосом 11.

Бесконтактные тиристорные переключающие устройства постоянного тока

23 и 24 (фиг.2) включают в себя тирис40 торн включения 25 и 26 и выключения

27 и 28, коммутирующие конденсаторы

29 и 30, конденсаторы 31 и 32, зашуитированные резисторами 33 и 34 для сия форсировки величины тока при 45 включении электромагнитов, диоды 35 и 36, исключающие. перенапряжения при . включениях электромагнитов, резистор рн 37, 38 и 39, предназначенные дня согласования входнь|х,цепей оптронов 40,41 и 42, диоды 43,44 и 45, исключающие обратное напряжение во входных цепях оптронов и конденсаторы 46-50, предназначенные для формирования узкого импульса в цепях управления тиристорами.

Управляющие электроды тиристоров включения 25 и 26 соединены с выходами порогового элемента 21 через задерживающие цепочки 51,, 52 и выхо- ды оптронов 40,41 и 42 соответствен- 60 но. Входы оптронов 41 и 42 включены на резисторы 38 и 39 в анодных цепях тиристоров выключения 27 и 28, управляющие электроды которых подключены к выходам порогового элемен- 65 та через задерживающие цепочки 51 и

52 соответственно.

Задерживающие цепочки состоят из переменных резисторов 53 и 54, конденсаторов 55 и 56, разрядных резисторов 57 и 58 и динисторов 59 и 60.

Устройство 19 управления треХпозиционным распределителем может быть применено к гидравлическим рулевым машинам с силовым исполнительным механизмом многокамерной конструкции плунжерного типа с кулисной или реечной передачей и поршневого типа с качающимися цилиндрами или шатунами.

Работа рулевой машины при перекладке руля из среднего в крайнее положение происходит в следующей последовательности.

При подаче питания на электро-. двигатель гидронасоса 11 одновременно кнопкой "Пуск" или блок-.контактами пускателя замыкается цепь управления тиристора 25, который включается, и электромагнит 17 на распределителе

12 в начале будет обтекаться током заряда конденсатора 31, величина которого выше номинальной, что обеспечит форсированное включение электромагнита 17. После заряда конденсатора величина тока будет снижена за счет ввода в работу резистора 33. При включении тиристора 25 коммутирующий конденсатор 29 зарядится до величины напряжения источника питания следующей полярностью: на клемме, соединенной с анодом тиристора 27, "плюс", а на клемме, соединенной с анодом тиристора 25, — "минус".

При включении электромагнита 17 золотник распределителя 12 займет левое положение, при котором рабочие камеры 7,8,13 и 14 соединены с гидронасосом 11 по дифференциальной схеме.

При этом камеры 13 и 14, которые по рабочей площади плунжера выполнены меньше камер 7 и 8, подключены к ги4ронасосу 11 -через трубопроводы 16 и распределитель 12, а камеры 7,8 — непосредственно к насосу трубопроводами 9 и 10. При среднем положении руля и отсутствии подачи рабочей жидкости от гидронасоса 11 давление в его нагнетающей магистрали равно нулю и сигналы с выхода порогового элемента 21 не поступают, так как тиристорный оптрон 40, включенный в цепь выходна минимального сигнала порогового устройства, заперт. При задании угла перекладки руля на правый борт рабочая жидкость, поступая от гидронасоса

11 в камеры 7 и 14 и сливаясь иэ ка мер 8 и 13, перемещает плунжер 4 вправо с максимальной скоростью. При отклонении руля растет давление в нагнет нощей магистрали насоса, также растет и величина тока двигателя.

При достижении этими величинами заданного значения Р ц,с порогового

948773 утсройства поступает сигнал постоянного напряжения за задерживаемую це- почку. Конденсатор 55 через регулируеьый резистор 53 начинает заряжаться, при достижении на нем величины напряжения равного величине напряжения динистора, последний откроется, и конденсатор 55 импульсно разряжается на резистор 57. Этот импульс через ражделительный конденсатор 47 поступит на управляющий электрод тиристора 27 и на анод тирис- торного оптрона. 41 ° Длительность импульса выбрана таким образом, что она достаточна для открытия тиристора 27, не меньше суммарного времени срабатывания тиристора 27 и оптрона 41. Тиристор 27 откроется. Это приведет к тому, что коммутирующий конденсатор 29, перезаряжаясь, включит тиристор 25, и электромагнит 17 обесточится. Падение напряжения на резисторах 37 и 38 поступит на управляющие входы оптронов 40 и 41, и тиристоры оптроиов будут готовы проводит ь ток.

После отключения электромагнита

17 золотник займет среднее положение, а камеры 13 и 14 шунтируются между собой распределителем.

Рабочая жидкость от насоса подается в камеру 7 и сливается из камеры 8. Руль будет вращаться с уменьшенной скоростью. Величина давления нагнетания в связи с увеличением рабочей площади плунжера упадет и может быть даже на какое-то время ниже минимальной заданной Р „, . С порогового элемента может поступить ложный сигнал, однако включение тиристора

28 исключается задерживающей цепочкой на динисторе 60, которая в этом случае не срабатывает, так как время заряда конденсатора 56 до напряжения переключения динистора 60 выбирается больше, чем время длительности ложных сигналов.

При дальнейшей перекладке руля и вторичном достижении заданного максимального давления Р„,,„от порогового элемента 21 снова поступит сигнал.

Сработает задерживающая цепочка на динистр 59 и на управляющие электроды тнристоров 26 и 27 поступят импульсы напряжения. Так как тиристор 27 был открыт раньше при достижении первого максимума, то он и остается открытым. Теперь откроется тиристор 26, т.е..произойдет включение электромагнита 18. Коммутирующий конденсатор 30 зарядится до величины напряжения питания со следующей полярностью "плюс" - на клемме, соединенной с анодом тиристара 28,-"минус" - с анодом тиристора 26 °

При включении электромагнита 18 золотник распределителя займет пра1 вое положение и рабочая жидкость от насоса подается в камеры 7 и 13 и сливается из камеры 8 и 14, заставляя руль вращаться с минимальной угловой скоростью. С увеличением рабочей площади плунжера давление в нагнетающей магистрали упадет, однако задер живающая цепочка на динисторе 60 исключит ложное срабатывание системы в случае поступления ложного сигнала.

Дальнейшее увеличение нагрузки на

10 руле и давления в нагнетающей магистрали гидронасоса осуществляется на

:нолной площади плунжера и минималь-ной угловой скорости перекладки руля.

При,вращении руля из правого положения в среднее работа рулевой маши- . ны происходит в обратной последовательности. Как только давление нагнетания достигнет величины заданной

I g пороговое устройство выдает сигнал, сработает задерживающая цепочка на динисторе 59, и сигнал через разделительный конденсатор поступит на управляющий электрод тиристора 26, последний откроется. Конденсатор 30 начнет перезаряжаться и выключит тиристор 28. Включение тиристора 26 приведет к тому, что,оптрон 41 будет также подгОтовлен к работе, так как через его диод будет протекать ток управления. Выключение тиристора 26

® вызовет отключение электромагнита 18, что в свою очередь приведет к переключению камер цилиндров на более высокую скорость.

Ложное срабатывание от мгновенноЗЪ го увеличения давления выше P avc< которое может последовать после этого, будет включено задерживающей цепочкой на динисторе 59. При дальнейшем снижении давления, когда повтор40 но будет достигнута заданная минимальная величина .авления или тока, снова наступит сигнал от порогового устройства и с задерживающей цепочки на динисторе 60 поступят импульсы

45 управления на управляющие электроды тиристоров 25 и 28, последний уже находится в открытом состоянии, а тиристор 25 откроется., Конденсатор 29, перезаряжаясь, восстановит запорные свойства тиристора 27, Резисторы 37 и 38 обесточатся и онй также закроются; т.е. цепи минимального сигнала в цепь у Равления тиристором 26 бутуд прерваны.

При срабатывании электромагнита 17 и

55 соответствующего переключения гидрав" лической магистрали. машины скорость перекладного руля будет максимальнойе

Таким образом, в этом состоянии

60 устройство 19 имеет включенным электромагнит .17 и оптрон 42, все,остальные элементы выключены.

Работа рулевой машины при перекладке руля из среднего в крайнее левое

65:положение происходит аналогично.

948773

Таким образом, кажем электромагнитом распределителя управляет тиристорное устройство, состоящее из тиристора включения и тиристора выключения, причем в анодные цепи тиристоров выключения включены через 5 соответствующие резисторы управляющие входы (диоды) оптронов, при этом число оптронов может быть любым.

При необходимости повышения числа ступеней гидравлической рулевой машины устройство управления строит ся аналогичным образом при соответствующем увеличении числа электромагнитов, переключающих золотники в гидравлической магистрали, и бесконтактных тиристорных устройств постоянного тока.

Изобретение повышает эксплуатационные характеристики рулевой машины, исключая из ее схемы контактные элементы, имеющие значительный технологический разброс по времени срабатывания.

В частности, повышение надежности работы рулевой машины достигается за счет увеличения в 3-4 раза ресурса управления распределителем.

Примейение оптронов, кроме того, значительно уменьшает время срабатывания устройства управления распреде,лителем, что повышает быстродействие рулевой машины и облегчает ее настройку.

Формула изобретения

Гидравлическая рулевая машина,содержащая трехпозиционный распределитель с электромагнитами, гидравлически соединенный с исполнительным механизмом многокамерной конструкции и с гидронасосом, клапан переключения и устройство управления упомянутым распределителем, включающее блок питания, электрически соединенный через пороговый элемент давления с тиристорами включения и выключения электромагнитов и резисторами, установленными и анодных цепях тиристоров выключения, расположенными в бесконтактном тиристорном переключающем устройстве, о тл и ч а ю щ а я.с я тем, что, с целью повышения ее быстродействия и надежности, она снабжена тиристорны.ми оптронами, установленными в уст1 ройстве управления распределителем, входные цепи которых подсоединаны на упомянутые резисторы, а выходные цепи подсоединены в цепи управления тиристоров включения.

Источники информации, принятые ab.внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2639092/27-11, кл. В б3 Н 25/30, 1979 (прототип)948773

Составитель В. Калмыков

Редактор С.Титова ТехредЖ.Кастелевич Корректор A.Гриценко;

Заказ 6099/22 Тираж 462 Подписное

HHHHBH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4