Гидравлическая рулевая машина

Гидравлическая рулевая машина

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик (1)969596 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р11М К з (22) Заявлено 24.04. 81 (21) 3278449/27-11

В 63 Н 25/30 с присоединением заявки М

Государственный комитет

СССР ио делам . изобретений и открытий (23) Приоритет Опубликовано 301082 Бюллетень М 40

tS3) УДК 629.12.02/

/.09(088.8) Дата опубликования описания 30 ° 1Q 82 (72) Авторы изобретения

В.H,"Âèëü÷èíñêèé, A.Â.Киев и Л.Ф.Огарко (71) Заявитель (54 ) ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ РУЛЕВАЯ МАШИНА

Изобретение относится к судостроению, в частности к гидравлическим рулевым .машинам.

Известна гидравлическая рулевая машина, содержащая силовой исполнительный многокамерный механизм, связанный гидравлическими магистралями с насосом и электромагнитным распределителем, устройство управления распределителем, включающее блок питанияэлемент измерения перепада давления, компараторы максимального и минимального значения перепада давленйя, за держивающие цепочки и переключавщие блоки постоянного тока с силовыми тиристорами включения и выключения электромагнитов распределителя (11.

Недостатком известной гидравлической рулевой машины являются низ- 2() кие эксплуатационные качества вследствие малой скорости перекладки руля.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных качеств гидравлической рулевой машины путем повышения скорости .перекладки руля.

Поставленная цель достигается тем„ что в гидравлической, рулевой машине устройство управленйя ра спределите. лем содержит комиутатор уставок .пороговых уровней срабатывания компаратора минимальных значений давления и распределитель импульсов управленид силовыми тиристорами включе- ния и выключения электромагнитов распределителя,при этом входы коммутатора уставок уровней срабатывания компаратора минимальных значений перепада давления соединены с выходами переключающих блоков, а выход.коммутатора уставок подключен к прямому входу упомянутого компаратора минималь« ного значения перепада давления, причем выход .распределителя импульсов соединен с входамп переключаюшдх блоков, а его входы подключены к выходам задерживающих цепочек и к цепям управления силовых тиристоров включения и выключения электромагнитов распределителя.

Кроме того, коммутатор уставок пороговых уровней срабатывания компаратора минимальных значений пеперада давления содержит двухстабильный триггер с тиристорными Оптронеми. BpH 9ToM вхрды тирис» торных оптронов подключены к шунтовым резисторам, соединенным с анодными цепями силовик тиристоров включения и выключения электромаг969596 компаратора 23, силовые входы (ано- ды тиристоров оптронов ) распределителя 29 импульсов гсвязаны с выходами задер><ивавщих цепочек 24 и 25, а выходы (катоды тиристоров ) распределитлеля 29.. — с цепями управления силовых тиристоров включения и выключения электромагнитов и бесконтактных тириеторынх переключающих блоков 26 и 27.

Пороговый элемент перепада давления состоит из двух пропорциональных датчиков 30 и 31 давления, установленнгй< в трубопроводах 9 и 10, дифференциального измерительного усилителя 32 двухполупериодного выпрямителя 33, сигналы которого поступают на входы компараторов 22 и 23.

Сигналы максимального и минимального уровней перепада давления от компараторов 22 и 23 попадают на входы . задер><ивающих цепочек через токовые ключи 34 и 35, выполненные на тиристорных оптронах.

Бесконтактные переключающие блоки 26 и 27. постоянного тока включают в себя силовые тиристоры 36-39 включения и выключения, коммутирующие

40.и 41, пусковые 42 и 43 и развязывающие 44 - 47 конденсаторы, а также шунтовые резисторы 48-53, служащие для снятия падения напряжения в анодных цепях силовых тиристоров 36-39.

Коммутатор 28 устанок пороговых уровней срабатывания компаратора 23 выполнен на двух тиристорпых оптронах 54 и 55, по схеме двухстабильного триггера, при этом входы управподсоединены к шунтовым резисторам, включенным в силовые цепи тиристоров

36-39 включения и выключения электромагнитов:17 и 18, а выходы оптронов (аноды тиристоров ) подключены через дополнительный шунтовый резистор

56 к прямому входу компаратора 23.

Коммутатор 28 включает в себя коммутирующий конденсатор 57, установочные переменные резисторы .58 и 59, диод 60 и шунтовый резистор 61.

Распределитель 29 импульсов управления силовыми тиристорами Зб — 39 выполнен на тиристорных оптронах 6265, входы управления которых (диодн ) подключены к резисторам, входящим в силовые цепи тирйсторов.36 — 39, силовые выходы (катоды тиристоров ) к управляющим электродам упомянутых силовых тиристоров, а аноды — к выходам задерживающих цепочек. Напряжение на устройство 19 управления подается от блока 20 питания имеющего следующий ряд выходных напряу<ений: стабилизированное двухполярное напряжение для питания дифференциального измерительного усилителя 32 и компараторов 22 и 23 (клеммы а и б ) ; нестабилизированное напряжение, китов распределителя, а прямой вход упомянутого компаратора соединен с дополнительным шунтовым резистором, включения в обцую анодную цепь тиристорных оптронов коммутатора. 5

Кроме того, распределитель импульсов управления силовыми тиристорами включения и выключения электромагнитов распределителя содерх<ит тиристорные оптроны, входы которых подключены к упомянутым шунтовым резисторам, включенным в анодные цепи силовых тиристоров включения и выключения электромагнитов распределителя, а цепи управления силовых тиристоров через тиристорные оптроны распределителя импульсов подключены к выходам задер><ивающих цепочек.

На фиг. 1 представлена гидравлическая схегла предлагаемой рулевой машины; на фиг. 2 — электрическая схема устройства управления распределителем.

Гидравлическая рулевая машина (фиг. 1) содер:..<ит силовой исполнительный механизм 1 многокамерной .конструкции, включающий в себя цилиндры 2 и 3, подви><ной плунжер 4, взаимодействующий через шарнирную передачу с румпелем, и неподвижные плун><еры 5 и б, закрепленные в цилиндрах и установленные в расточки подвижного плунжера. Цилиндры, подвижный и неподвижные плунжеры обра9 зуют четыре рабочие камеры:.нешунти- 35 рованные 7 и 8, гидравлически связанные трубопроводами 9 и 10 с насо- ления тиристорных оптронов (диоды ) сом 11 и трехпозиционным распределителем 12, и шунтированные камеры 13 и 14, соединенные трубопроводами 40

15 и 16 также с трехпозиционным распределителем. Трехпозиционный распределитель выполнен с электромагнитами 17 и 18, электрически связанным с устройством 19 для управления их включением и выключением.

Устройство 19 управления содержит блок 20 питания, элемент 21 измерения перепада давления, компараторы 22 и 23 максимального и минимального значения перепада давления, задерживающие цепочки 24 и 25 и бесконтактные тиристорные переключающие блоки >

26 и 27 включения и выключения электромагнитов 17 и 18 распределителя 12.

Рулевая машина снабжена коммутатором 28 уставок пороговых уровней срабатывания компаратора 23 и распределителем 29 импульсов управления силовыми тиристорами включения и выключения электромагнитов 17 и 18, при этом управляющие входы коммутатора 28 соединены с выходами бесконтактных тиристорных переключающих блоков 26 и 27, а выход коммутатора 28 соединен с прямым входом 6S

969596 рали равно нулю. пбстоянного тока для питания переключающих блоков 26 и 27; стабилизированное однополярное напря>хение для питания коммутатора 28 (клеммы в и г); однополупериодное напря><ение для питания цепей управления силовых 5 тиристоров (клемма в) и стабилизированное напряжение для питания датчиков давления (клемма е )

Работа рулевой машины при перекладке руля из среднего в крайнее правое (левое ) положение происходит следующим образом.

При подаче питания на электродвигатель 11 насоса одновременно подается переменное напряжение в блок 20 питания, а нажатием кнопки "Пуск" подается сигнал на управляющий электрод тиристора 36 включения, которнй включается и подключает электромагнит

17 к блоку 20 питания. Кроме того, падение напряжения, снимаемое с ре зистора 48, поступает на диодные входы тиристорных оптронов 54 и б2, коммутатора 28;уставок и распределителя 29 импульсов управления соответственно. Протекание тока через диод тиристорного оптрона 54 проводит к включению его тиристора, величина .анодного тока которого определяется величиной сопротивления шунтового, резистора 61 и резисторов 56 и 58.

Величина этого тока выбирается таким образом, чтобы падение напряжения на шунте 61 соответствовало величине первой минимальной установки на компараторе 32, что в свою очередь, соответствует меньшему уровню минимального перепада давления.

При поступлении на прямой вход компаратора 23 йоложительного- нанря- 4О жения ниже уровня уставки на его выходе так><е появляется положительное напряжение, что приводит к открыванию ключа 35, так как по диоду оптрона протекает ток. От задерживающей 45 цепочки 25 на распределитель 29 импульсов начинают поступать импульсы управления, но в связи с тем, что оптроны 63 и 64 закрыты, дальше сигналы не поступают. Это исходное состояние схемы управления, соответствующее первой ступени регулирования.

При включении электромагнита 17 золотник распределителя 12 занимает левое положение, при котором рабочие камеры 7 и 8, .13 и 14 соединяются с насосом 11 по дифференциальной схеме. При этом камеры. 13 и 14, которые по рабочей площади плунжера„. выполнены меньше камер 7 и б, подключаются к насосу 11 через трубопроводы 16 и распределитель 12, а камеры 7 и 8 — непосредственно к насосу трубопроводами 9 и 10. При среднем поло><ении руля и отсутствии подачи рабочей жидкости от насоса 65

11 давление в его нагнетающей магистПри задании угла перекладки руля на правый борт рабочая ><идкость, поступая от насоса 11 в камеры 7 и 14 и сливаясь из камер 8 и 13, пере- мешает плун>кер 4 вправо с максимальной скростью. При отклонении руля растет величина перепада давления и напря><ение на инвертирующем входе KQMпаратора 23,. который опрокидывается как только величина напряжения превышает уровень первой минимальной уставки. На выходе компаратора 23 присутствует отрицательное напряж ние и оптрон 35 закрывается, так как по его диоду ток не протекает, а тиристор запитан однополупериодным током.

При достижении на инвертирующем входе компаратора 22 величины напря><ения, равного максимальному уровню перепада давления, он опрокидывается, на его выходе появляется отрицательное напряжение, а диод on« трона 34 начинает обтекаться током.

Тиристор оптрона подключает эадер>хивающую цепочку 24 к блоку 20 питания и на ее выходе через определенную выдержку времени появляются импульсы сигнала максимального уровня перепада давления, которые поступают на распределитель 29 импульсов и через открытый оптрон 63 следуют на управляющий электрод тиристора 38 выключения электромагнита 17.

Перезаряд коммутирующего конденсатора 40 приводит к выключению тиристора 36, электромагнит 17 обесточивается и золотник распределителя 12 "-a «чмает среднее положение, шунтируя между собой камеры 13 и 14.

Рабочая жидкость от насоса 11 подается в камеру 7 (8 ), а сливается из камеры 8 (7 ). Вращение руля осуществляется с уменьшенной скоростью, соответствующей второй ступени регулирования рабочего объема исполнительного механизма 1.

Включение тиристора 38 приводит к тому, что падение напряжения на резисторе 52 прикладывается к диодам оптронов 62 и 64 распределителя 29 импульсов и их тиристоры готовы к работе.

Величина перепада давления в связи с переключением распределителя и увеличением рабочей площади плунжера падает и может быть на коксе-то время даже ниже минимально заданной.

В этом случае компаратор 23 выдает положительный сигнал, и оптрон 35 подключает задерживающую цепочку 25 к блоку 20 питания, однако включения тиристора. 36 не происходит, так как задерживающая цепочка 25 имеет выдержку времени.

При дальнейшем перекладке руля и вторичном достижении заданного

969596

40 максимального перепада давления от компаратора 22.снова поступает сигнал на включение оптрона 34, который подключает задерх<ивающую цепочку 24 к блоку 20 питания, и через определенную выдержку времени на 5 силовой тиристор 37 через включенный оптрон 64 распределителя 29 поступает сигнал управления.

Включение тиристора 37 вызывает перемещение золотника распредели- 1(} теля 12 в крайнее положение, так как по электромагниту 18 проходит ток. Рабочая жидкость от насоса 11 подается в:камеры 7 и 13 (8 и 14) и слива" ется из камер 8 и,14 (7 и 13),заставляя . g руль вращаться с минимальной угловой скоростью. С увеличением рабочей площади

, плунжера величина перепада давления может упасть ниже величины уставки по минимуму, однако отключения тиристора 37 не происходит,так как задерживающая цепочка 25, как уже отмечалось выше, срабатывает с выдержкой времени.

Дальнейшее увеличение нагрузки на руле и давления в нагнетающей магистрали насоса осуществляется на полной площади плунжера при минимальной угловой скорости вращения руля.

Включение тиристора 37 приводит к тому, что падение напрях<ения на шунтовом резисторе 50 прикладывается к оптронам 55 и 65 коммутатора 28 . уставок и распределителя 29 импульсов управления соответственно.

Включение оптрона 55 вызывает и переэаряд коммутирующего конденсатора

57, и он выключает тиристор оптрона

54, теперь ток протекает через шунт

61, диод 60, резистор 59, оптрон 55 и резистор 56. Величина этого тока выбрана таким образом, что падение напрях<ения на шунте 61 выше, чем в первом случае, это — вторая минималь ная уставка на компараторе 23. Протекание тока через диод оптрона 65 45 .подготавливает последний к работе °

При вращении руля из правого положения в среднее работа рулевой машины происходит в обратной последовательности.

Как только величина перепада давления достигает заданной величины уставки — второго минимального перео пада давления, срабатывает компаратор 23 и через оптрон 35 задерживающая цепочка 25 подключается к блоку питания. Импульсы управления с нее поступают через открытый оптрон 65 на управляющий. электрод тиристора

39 выключения, и он включается. Коммутирующий конденсатор 41, переэаряжаясь, выключает тиристор 37, и элек-, тромагнит 18 отключается. Золотник распределителя возвращается в среднее положение, скорость перекладки руля возрастает. В случае, если 6$ величина перепада давления возрастает выше максимальной уставки, то задерживающая цепочка 24 исключает ложное срабатывание устройства благодаря выдержке времени.

Включение .тиристора 39 приводит к тому, что падение напряжения на шун- . товом резисторе 53 прикладывается оптроном 54 и 62.

Протекание тока через диод оптрона 54 вызывает открывание его тиристора, а переэаряд коммутирующего конденсатора 57 выключает тиристор оптрона 55 . Это переключение приводит к тому, что на компаратор 23 с

-шунта 61 подается напряжение, соответствующее первой минимальной уставке напрях<ения. Протекание тока через диод оптрона 62 подготавливает его к работе, При дальнейшем сни><ении перепада давления и достих<ении величины устанки компаратор 23 срабатывает, опт рон 35.опять подключает задерживающую цепочку 25 к блоку питания и импульсы управления через .открытый тиристор оптрона 62 поступают на управляющий электрод тиристора 36, он включается и электромагнит 17 переводит золотник распределителя 12 в левое положение. Скорость перекладки руля возрастает и будет максимальной. Дальнейшее смещение величины перепада давления не вызовет изменений в режиме работы схемы.При возвращении руля в нулевое положение схема также остается в описанном состоянии

Техника-экономическая эффективность рулевой машины заключается в повыше- . нии на 20-ЗОЪ быстродействия перекладки руля или таком же уменьшении установочной мощности насосного агрегата и достигается путем оптимального выбора уставок уровней срабаты1 вания минимальных пороговых значений перепада давления в магистралях исполнительного механизма в различных режимах нагружения рулевой машины.

Формула изобретения

1. Гидравлическая рулевая машина, содержащая силовой исполнительный многокамерный механизм, связанный гидравлическими магистралями с насосом и электромагнитным распределителем, устройство управления ðàñпределителем, включающее блок питания, элемент измерения перепада давления, компараторы максимального и минимального значений .перепада давлений, задерживающие цепочки и пере.ключающие блоки постоянного тока с силовыми тиристорами включения и вы", ключения электромагнитов распределителя, отличающаяся тем, 96959б.

10 что, с целью улучшения эксплуатационных качеств путем повышения скорости перекладки руля, устройство управления распределителем.содержит коммутатор уставок пороговых уровней срабатывания компаратора

5 минимальных значений перепада давления и распределитель импульсов управления силовыми тиристорами включения и выключения электромагнитов распределителя, при этом входы коммутатора уставок уровней срабатывания компаратора минимальных значений перепада давления соединены с выходами переключающих блоков, а выход коммутатора уставок подключен к прямому 15 входу упомянутого компаратора минимального значения перепада давления, прк чем выход распределителя импульсов соединен с входами переключающих блоков, а его входы подклю- 20 чены к выходам задерживающих". цепочек и к цепям управления силовых тиристоров включения и выключения электромагнитов распределителя.

2. Машина по п. 1, о т л и ч а - 25 ю щ а я с я тем, то коммутатор.уставок пороговых уровней срабатывания компаратора минимальных значений перепада давления содержит двухстабильный триггер с тиристорными оптронами, при этом входы тиристорных оптронов подключены к шунтовым резисторам,.соединенным с анодными цепями силовых .тиристоров включения и выключения электромагнитов распределителя, а прямой вход упомянутого компаратора соединен с дополнительным шунтовым резистором, включенным. в общую анодную цепь тиристорных оптронов коммутатора.

3. Машина по п.1, о т л и ч а и— щ а я с я тем, что,распределитель импульсов управления силовыми тиристорами включения и выключения электромагнитов распределителя содержит тиристорные оптроны, входы которых подключены к упомянутым шунтовым резисторам, включенным в анодные цепи силовых тиристоров включения и вы- ключения электромагнитов распредели- . теля, а цепи управления силовых тирис-. .торов через тиристорные оптроны распределителя импульсов подключены к выходам задерживающих цепочек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,Р 770927, кл. В 63 H 25/30, 03.07.78 (прототип).

969596

Составитель В. Старых

Редактор Ю. Середа Техред С.Мигунова Корректор F). Макаренко

Заказ 8296/21 Тирам 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Уятород, ул. Проектная, 4