PL240286B1 - Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements - Google Patents

Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements Download PDF

Info

Publication number
PL240286B1
PL240286B1 PL429253A PL42925319A PL240286B1 PL 240286 B1 PL240286 B1 PL 240286B1 PL 429253 A PL429253 A PL 429253A PL 42925319 A PL42925319 A PL 42925319A PL 240286 B1 PL240286 B1 PL 240286B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
hydraulic cylinder
hydraulic
compensating
mechanical
cylinder
Prior art date
Application number
PL429253A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL429253A1 (en
Inventor
Piotr Dudziński
Aleksander Skurjat
Original Assignee
Politechnika Wroclawska
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Wroclawska filed Critical Politechnika Wroclawska
Priority to PL429253A priority Critical patent/PL240286B1/en
Publication of PL429253A1 publication Critical patent/PL429253A1/en
Publication of PL240286B1 publication Critical patent/PL240286B1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Servomotors (AREA)

Abstract

Sposób adaptacyjnej kompensacji podatności hydraulicznych układów realizujących przy użyciu cylindrów hydraulicznych wzajemny ruch elementów mechanicznych, przeznaczony do stosowania w automatyce siłowej znajdującej zastosowanie we wszystkich dziedzinach przemysłu, w którym przy użyciu połączonego podatnymi przewodami hydraulicznymi z podzespołem zasilająco-sterującym (5) co najmniej jednego cylindra hydraulicznego (4) realizuje się, w przegubie, wzajemny skręt członów mechanicznych (1, 2), a po zakończeniu realizacji skrętu ustala się pozycję członów mechanicznych (1, 2). Zakłócane podatnością układu hydraulicznego, zadane algorytmem sterowania spozycjonowanie członów mechanicznych (1, 2) kompensuje się na bieżąco dodatkową, wprowadzaną do układu objętością cieczy którą do układu wtłacza się, w wyniku wzajemnego ruchu członów mechanicznych (1, 2), co najmniej jednym kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym (7).A method of adaptive compensation of hydraulic compliance of systems that use hydraulic cylinders to realize the mutual movement of mechanical elements, intended for use in force automation used in all areas of industry, in which at least one hydraulic cylinder is connected by flexible hydraulic lines to the power supply and control subassembly (5). (4) the mutual rotation of the mechanical members (1, 2) is performed in the joint, and after the rotation is completed, the position of the mechanical members (1, 2) is determined. The positioning of the mechanical members (1, 2) set by the control algorithm, disturbed by the compliance of the hydraulic system, is constantly compensated by the additional volume of liquid introduced into the system, which is injected into the system as a result of the mutual movement of the mechanical members (1, 2), with at least one compensating cylinder hydraulic (7).

Description

PL 240 286 B1PL 240 286 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób adaptacyjnej kompensacji podatności hydraulicznych układów realizujących przy użyciu cylindrów hydraulicznych wzajemny ruch elementów mechanicznych przeznaczony do stosowania w automatyce siłowej znajdującej zastosowanie we wszystkich dziedzinach przemysłu.The subject of the invention is a method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems that implement mutual movement of mechanical elements with the use of hydraulic cylinders, intended for use in power automation, applicable in all areas of industry.

Podatność układu hydraulicznego, w tym w szczególności podatnych przewodów hydraulicznych, wpływa negatywnie na dokładność pozycjonowania manipulatorów robotów czy też stabilność kierunkową pojazdów, w szczególności, pojazdów przegubowych. Znane w praktyce sposoby minimalizacji podatności układu hydraulicznego polegają z reguły na odpowietrzeniu tego układu lub stosowaniu, wszędzie gdzie jest to możliwe, sztywnych metalowych przewodów hydraulicznych. W układach hydraulicznych, które sterują, wzajemnie przemieszczającymi się elementami mechanicznymi, na przykład członami pojazdu przegubowego podczas skrętu lub członami manipulatora na przykład robota, muszą być stosowane podatne przewody hydrauliczne, które istotnie pogarszają założoną dokładność pozycjonowania. Również dobór geometrii cylindrów hydraulicznych wzajemnego obrotu elementów mechanicznych i ich sposób usytuowania w mechanicznych członach obrotowych oraz ciśnienia w komorze tłokowej lub komorze tłoczyskowej każdego z cylindrów hydraulicznych połączonych z linią zlewową w czasie realizacji skrętu, w praktyce nie jest optymalny z punktu widzenia minimalizacji globalnej podatności hydraulicznego układu sterowania.The flexibility of the hydraulic system, including, in particular, flexible hydraulic lines, negatively affects the positioning accuracy of robot manipulators or the directional stability of vehicles, in particular articulated vehicles. The methods known in practice to minimize the flexibility of a hydraulic system generally consist in venting the system or using, wherever possible, rigid metal hydraulic lines. In hydraulic systems that control mutually displaceable mechanical elements, for example articulated vehicle members during a turn, or members of a manipulator, for example a robot, flexible hydraulic lines must be used which significantly deteriorate the assumed positioning accuracy. Also, the selection of the geometry of the hydraulic cylinders for the mutual rotation of the mechanical elements and their location in the mechanical rotary members and the pressure in the piston chamber or the piston rod chamber of each of the hydraulic cylinders connected to the sink line during the turn is not optimal in practice from the point of view of minimizing global hydraulic susceptibility control system.

W wyniku przeprowadzanych badań i analiz ustalono, iż globalna podatność hydraulicznych układów sterowania zależy istotnie przede wszystkim od struktury, materiału i geometrii przewodów hydraulicznych, modułu ściśliwości oleju hydraulicznego z uwzględnieniem powietrza rozpuszczonego i nierozpuszczonego w tym oleju, ciśnienia w komorze tłokowej i tłoczyskowej każdego z cylindrów hydraulicznych stabilizujących wymaganą pozycję członów mechanicznych po realizacji ich ruchu cylindrami hydraulicznymi, geometrii samych cylindrów hydraulicznych oraz ich geometrycznego usytuowania w mechanizmie realizującym wzajemny ruch.As a result of the research and analyzes, it was established that the global susceptibility of hydraulic control systems essentially depends primarily on the structure, material and geometry of hydraulic lines, the compressibility modulus of hydraulic oil, taking into account dissolved and undissolved air, pressure in the piston and piston rod chambers of each cylinder hydraulic stabilizing the required position of the mechanical members after their movement with hydraulic cylinders, the geometry of the hydraulic cylinders themselves and their geometric location in the mechanism that carries out mutual movement.

Celem wynalazku jest sposób pozwalający na eliminację podatności układu hydraulicznego sterującego złożonym układem mechanicznym wymagającym precyzji, na przykład pozycjonowania manipulatorów robotów lub też członów pojazdu przegubowego, co w efekcie będzie skutkowało istotną poprawą produktywności i bezpieczeństwa powyższych urządzeń.The object of the invention is a method that allows to eliminate the flexibility of a hydraulic system controlling a complex mechanical system requiring precision, for example the positioning of robotic manipulators or articulated vehicle members, which will result in a significant improvement in the productivity and safety of the above devices.

Sposób adaptacyjnej kompensacji podatności hydraulicznych układów realizujących wzajemny ruch elementów mechanicznych, w którym przy użyciu, połączonego podatnymi przewodami hydraulicznymi z podzespołem zasilająco-sterującym, co najmniej jednego konwencjonalnego cylindra hydraulicznego realizuje się, w przegubie, wzajemny skręt członów mechanicznych a po zakończeniu realizacji skrętu ustala się pozycję członów mechanicznych, według wynalazku charakteryzuje się tym, iż zakłócane podatnością układu hydraulicznego, zadane algorytmem sterowania spozycjonowanie członów mechanicznych kompensuje się na bieżąco dodatkową wprowadzaną do układu objętością cieczy, którą do układu wtłacza się, w wyniku wzajemnego ruchu członów mechanicznych, co najmniej jednym kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym.A method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems that implement mutual movement of mechanical elements, in which, by means of at least one conventional hydraulic cylinder connected by flexible hydraulic lines with the power supply and control sub-assembly, the mutual twisting of the mechanical members is made in the joint, and after the completion of the turn, the the position of the mechanical members, according to the invention, is characterized by the fact that the mechanical members positioning set by the control algorithm, disturbed by the flexibility of the hydraulic system, is compensated on an ongoing basis with an additional fluid volume introduced into the system, which is forced into the system by at least one compensating fluid as a result of the mutual movement of the mechanical members hydraulic cylinder.

Korzystnie, stosuje się jeden konwencjonalny cylinder hydrauliczny skrętu oraz jeden kompensacyjny cylinder hydrauliczny. W takim układzie do członów mechanicznych konwencjonalny cylinder hydrauliczny i kompensacyjny cylinder hydrauliczny mocuje się w przegubach rozmieszczonych w wierzchołkach połowy trapezów o znacznej różnicy podstaw.Preferably, one conventional hydraulic steering cylinder and one compensating hydraulic cylinder are used. In such an arrangement, a conventional hydraulic cylinder and a compensating hydraulic cylinder are attached to the mechanical members in joints arranged at the apexes of half the trapeziums with a significant difference of bases.

Korzystnie, stosuje się dwa konwencjonalne cylindry hydrauliczne skrętu oraz dwa kompensacyjne cylindry hydrauliczne. W takim układzie do członów mechanicznych konwencjonalne cylindry hydrauliczne i kompensacyjne cylindry hydrauliczne mocuje się w przegubach rozmieszczonych w wierzchołkach trapezów o znacznej różnicy podstaw.Preferably, there are two conventional hydraulic steering cylinders and two compensating hydraulic cylinders. In such an arrangement, conventional hydraulic cylinders and compensating hydraulic cylinders are attached to the mechanical members in joints arranged at the apexes of the trapeziums with a significant difference of bases.

Korzystnie, kompensacyjny cylinder hydrauliczny sytuuje się w pobliżu przegubu skrętu.Preferably, the compensating hydraulic cylinder is positioned close to the articulation.

Korzystnie, kompensacyjny cylinder hydrauliczny sytuuje się w poziomym i/lub pionowym kierunku, równolegle do konwencjonalnego cylindra hydraulicznego skrętu.Preferably, the compensating hydraulic cylinder is positioned in a horizontal and / or vertical direction parallel to a conventional hydraulic steering cylinder.

Korzystnie, hydrauliczne sterowanie kompensacyjnego cylindra hydraulicznego realizuje konwencjonalny cylinder hydrauliczny skrętu, z którym kompensacyjny cylinder hydrauliczny jest bezpośrednio połączony.Preferably, the hydraulic control of the compensating hydraulic cylinder is performed by a conventional steering hydraulic cylinder with which the compensating hydraulic cylinder is directly connected.

Korzystnie, hydrauliczne sterowanie kompensacyjnego cylindra hydraulicznego realizuje elektrohydrauliczny podzespół zasilająco-sterujący, do którego osobno przyłącza się konwencjonalny cylinder hydrauliczny i osobno kompensacyjny cylinder hydrauliczny.Preferably, the hydraulic control of the compensating hydraulic cylinder is performed by an electro-hydraulic power supply and control subassembly to which a conventional hydraulic cylinder and a separate compensating hydraulic cylinder are separately coupled.

PL 240 286 Β1PL 240 286 Β1

Korzystnie, elektrohydrauliczny podzespół zasil aj ąco-ste ruj ący zapewnia, po spozycjonowaniu członów mechanicznych, odpowiednio wysokie ciśnienia w komorach zlewowych konwencjonalnego cylindra hydraulicznego i kompensacyjnego cylindra hydraulicznego.Advantageously, the electro-hydraulic control and power supply unit provides, after the mechanical members have been positioned, sufficiently high pressures in the sink chambers of the conventional hydraulic cylinder and the compensating hydraulic cylinder.

Przedmiot wynalazku został objaśniony w przykładach realizacji uwidocznionych na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ hydrauliczny skrętu, w którym cylinder hydrauliczny skrętu jest połączony bezpośrednio z kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym, fig. 2 - układ hydrauliczny, w którym cylinder hydrauliczny skrętu oraz kompensacyjny cylinder hydrauliczny przyłączone są osobno do elektrohydraulicznego podzespołu zasilająco-sterującego, a fig. 3 - układ hydrauliczny skrętu z dwoma siłownikami hydraulicznymi skrętu i dwoma kompensacyjnymi siłownikami hydraulicznymi.The subject matter of the invention has been explained in the examples of embodiments shown in the drawing, in which Fig. 1 shows a steering hydraulic system in which a steering hydraulic cylinder is directly connected to a compensating hydraulic cylinder, Fig. 2 - a hydraulic system in which a steering hydraulic cylinder and a compensating hydraulic cylinder are connected separately to the electrohydraulic power supply and control unit, and fig. 3 - the steering hydraulic system with two steering hydraulic cylinders and two compensating hydraulic cylinders.

Sposób adaptacyjnej kompensacji podatności hydraulicznych układów realizujących wzajemny ruch elementów mechanicznych w przykładzie wykonania według wynalazku polega na tym, iż w układ, w którym przy użyciu, połączonego podatnymi przewodami hydraulicznymi 6 z elektrohydraulicznym podzespołem zas ii aj ąco-ste ruj ący m 5, konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 realizuje się w przegubie 3 skręt członu mechanicznego 1 względem członu mechanicznego 2 oraz po zakończeniu realizacji skrętu ustala się wymaganą pozycję członów mechanicznych 1 i 2 względem siebie, instaluje się dodatkowy, kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7. W eksploatacji działające na człony mechaniczne 1 i 2, usytuowane względem siebie w ustalonej algorytmem sterowania pozycji, obciążenia generują moment Mw, który w wyniku przede wszystkim podatności przewodów hydraulicznych 6 i częściowo cieczy hydraulicznej powoduje przemieszczenie As tłoka w konwencjonalnym cylindrze hydraulicznym 4 i równocześnie kątowe przemieszczenie γ członów mechanicznych 1 i 2 zakłócające, ustalone algorytmem sterowania, wymagane spozycjonowanie członów mechanicznych 1,2. Zjawisko to wywołuje w dodatkowym kompensacyjnym cylindrze hydraulicznym 7 przemieszczenie ASk tłoka i dostarczenie objętości AVk cieczy hydraulicznej, zależnej od średnicy tłoka Dk i tłoczyska dk, do konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 skrętu kompensując „utraconą”, w wyniku podatności przewodów hydraulicznych 6 i częściowo cieczy hydraulicznej, objętość AV cieczy, zależnej od skoku As tłoka, jego średnicy D i średnicy tłoczyska dt. W wyniku tego potencjalny skręt γ członów mechanicznych 1 i 2, generowany przez obciążenia eksploatacyjne Mw, jest na bieżąco (adaptacyjnie) kompensowany i dzięki temu człony mechaniczne 1 i 2 zachowują ustaloną algorytmem sterowania pozycję. Średnica tłoka Dk i średnica tłoczyska dkjak również geometryczne parametry usytuowania ak, bk, Ck, dk kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 zależą od średnicy tłoka D, tłoczyska dt, geometrycznych parametrów usytuowania a, b, c, d konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 oraz względnego kąta skrętu γ członów mechanicznych 1 i 2. Zależność tą w ogólnym przypadku można wyznaczyć z równania:The method of adaptive compensation of the susceptibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements in an embodiment according to the invention consists in the fact that by using a conventional cylinder connected by flexible hydraulic lines 6 with an electro-hydraulic servo-control sub-assembly hydraulic 4, the mechanical part 1 turns in relation to the mechanical part 2 in the joint 3, and after completing the turn, the required position of the mechanical parts 1 and 2 is set in relation to each other, an additional, compensating hydraulic cylinder 7 is installed. , positioned in relation to each other in the position control algorithm established, the loads generate a moment Mw, which, due primarily to the flexibility of the hydraulic lines 6 and partly of the hydraulic fluid, causes the piston to be displaced As in the conventional hydraulic cylinder 4 and, at the same time, the angular displacement γ of mechanical members 1 and 2 disturbing, determined by the control algorithm, required positioning of mechanical members 1,2. This phenomenon causes in the additional compensating hydraulic cylinder 7 the displacement ASk of the piston and the delivery of the volume AVk of the hydraulic fluid, depending on the diameter of the piston Dk and the piston rod dk, to the conventional hydraulic cylinder 4 of turning, compensating for the "lost" due to the flexibility of the hydraulic lines 6 and partly of the hydraulic fluid, volume AV of the liquid, depending on the stroke As of the piston, its diameter D and the diameter of the piston rod dt. As a result, the potential torsion γ of the mechanical members 1 and 2, generated by the service loads Mw, is continuously (adaptively) compensated and thus the mechanical members 1 and 2 maintain their position determined by the control algorithm. Piston diameter Dk and piston rod diameter dk as well as the geometric positioning parameters ak, bk, Ck, dk of the compensating hydraulic cylinder 7 depend on the diameter of the piston D, the piston rod dt, the geometric positioning parameters a, b, c, d of the conventional hydraulic cylinder 4 and the relative steering angle γ mechanical parts 1 and 2. This dependence in the general case can be determined from the equation:

h(a,b,c,d,Y)h (a, b, c, d, Y)

A Az Kak,bklck,dkrY) przy czym t - 4 ' - 4 ‘AA with Ka k , b kl c k , d kr Y) where t - 4 '- 4 '

Usytuowanie kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 ustala się w zależności od konstrukcyjnych możliwości w konkretnym rozwiązaniu technicznym. Najlepszym rozwiązaniem z punktu widzenia wymiarowania kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 jest usytuowanie go dokładnie w pobliżu, „nad” lub „pod” konwencjonalnym cylindrem hydraulicznym 4, gdyż wówczas wymiary kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 i konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 będą identyczne, niemniej skuteczność działania układu kompensującego zależy od odległości ramienia hk działania siły generowanej w kompensacyjnym cylindrze hydraulicznym 7 układu sterowania względem przegubu 3 skrętu. Kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7 z realizującym skręt konwencjonalnym cylindrem hydraulicznym 4 może być połączony bezpośrednio, jak to przedstawiono na fig. 1. W takim układzie sterowanie kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym 7 inicjuje konwencjonalny cylinder hydrauliczny 4 skrętu. Sterowanie kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym 7 może być także inicjowane przez elektrohydrauliczny podzespół zas ii aj ąco-ste ruj ący 5. W takim układzie kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7The location of the compensating hydraulic cylinder 7 is determined depending on the design possibilities in a particular technical solution. The best solution from the point of view of the sizing of the compensating hydraulic cylinder 7 is to locate it exactly close to, "above" or "below" the conventional hydraulic cylinder 4, since then the dimensions of the compensating hydraulic cylinder 7 and the conventional hydraulic cylinder 4 will be identical, but the effectiveness of the compensation system depends on from the arm distance hk of the force generated in the compensating hydraulic cylinder 7 of the control system in relation to the articulation 3 of the steering system. The compensating hydraulic cylinder 7 with a conventional turning hydraulic cylinder 4 may be directly connected as shown in Fig. 1. In such an arrangement, control of the compensating hydraulic cylinder 7 initiates a conventional hydraulic turning cylinder 4. The control of the compensating hydraulic cylinder 7 can also be initiated by the electrohydraulic actuation and control unit 5. In such a system, the compensating hydraulic cylinder 7

PL 240 286 Β1 jest połączony tak jak konwencjonalny cylinder hydrauliczny 4 bezpośrednio z elektrohydraulicznym podzespołem zasil aj ąco-ste ruj ącym 5, fig. 2. W drugim wariancie połączenia podzespół zasilająco-sterujący 5 na podstawie odpowiedniego algorytmu zrealizuje funkcję adaptacyjną jak w rozwiązaniu przedstawioną na fig. 1. W drugim wariancie kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7 z podzespołem zasilająco-sterującym 5 połączonyjest przewodami 8. Elektrohydrauliczny podzespół zasilająco-sterujący 5, w chwili po zakończeniu sterowania i ustaleniu wymaganej pozycji względem siebie sterowanych członów mechanicznych 1 i 2, zapewnienia w komorze zlewowej konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 wysokie ciśnienie na takim poziomie, aby zapewnić równowagę sił generowanych przez ciśnienia w ko7 D2 λ morach tłocznej i zlewowej konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4, a mianowicie \n2-d2) oraz równocześnie zapewnia wysokie ciśnienie w komorze zlewowej kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 i na takim poziomie, aby zapewnić równowagę sił generowanych przez ciśnienia w komorach tłocznej / D2 \PL 240 286 Β1 is connected, just like a conventional hydraulic cylinder 4, directly with the electrohydraulic supply and control component 5, fig. Fig. 1. In the second variant, the compensating hydraulic cylinder 7 is connected to the power supply and control unit 5 by conduits 8. The electrohydraulic power supply and control unit 5, upon completion of control and establishing the required position in relation to each other, of the controlled mechanical members 1 and 2, ensure in the sink chamber a conventional hydraulic cylinder 4 high pressure at such a level as to ensure a balance of forces generated by the pressure in the discharge and discharge pressure of the conventional hydraulic cylinder 4, namely \ n 2 -d 2 ) and at the same time ensures high pressure in the sink chamber of the compensating cylinder hy hydraulic 7 and at such a level as to ensure the balance of forces generated by the pressures in the discharge chamber / D 2 \

Pt k I.........a.....~.......£ ł.Fri k I ......... a ..... ~ ....... £ ł.

i zlewowej tego kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7, a mianowicie ' dk‘and a sink of this compensating hydraulic cylinder 7, namely ' d k'

Takie rozwiązanie „usztywnia” oba, konwencjonalny i kompensacyjny cylinder hydrauliczny 4, 7, co dodatkowo wpływa istotnie na zmniejszenie globalnej podatności hydraulicznego układu sterowania. W rozwiązaniu dla istotnego zmniejszenia podatności hydraulicznego sterowania, ustala się optymalne geometryczne parametry usytuowania konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 - a, b, c, d i odpowiednio kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 - ak, bk, Ck, dk, które to parametry zapewniają tak zwaną strukturalną sztywność hydraulicznego układu sterowania. Przeprowadzone na potrzeby wynalazku analizy optymalizacji wielokryterialnej wykazały, że aby osiągnąć maksymalną sztywność strukturalną, wynikającą z usytuowania konwencjonalnych i kompensacyjnych cylindrów hydraulicznych 4, 7, geometryczne parametry a, b, c, d, usytuowania konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 i odpowiednio geometryczne parametry ak, bk, Ck, dk usytuowania kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 powinny obrazować, dla rozwiązania z jednym konwencjonalnym cylindrem hydraulicznym 4 i jednym kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym 7, połowy trapezów o znacznej różnicy podstaw. Konkretne wymiary takich trapezów zależą od parametrów konstrukcyjnych członów mechanicznych 1 i 2 oraz parametrów konstrukcyjnych konwencjonalnych (skrętu) i kompensacyjnych cylindrów hydraulicznych 4, 7. Takie rozwiązanie zapewnia istotnie duże tak zwane kąty przyłożenia w mechanizmie skrętu gwarantujące dużą trwałość przegubów 9, 10, 11, 12 mocujących cylindry hydrauliczne 4, 7 z członami mechanicznymi 1 i 2 oraz minimalizację chłonności cylindrów hydraulicznych 4, 7 przy zachowaniu niezbędnego momentu skręcającego. W efekcie takie usytuowanie cylindrów hydraulicznych 4, 7, oprócz maksymalizacji sztywności strukturalnej mechanizmu skrętu zapewnia jego dużą trwałość oraz energooszczędność.This solution "stiffens" both the conventional and the compensating hydraulic cylinder 4, 7, which additionally significantly reduces the global flexibility of the hydraulic control system. In a solution to significantly reduce the flexibility of hydraulic control, optimal geometric parameters of the positioning of the conventional hydraulic cylinder 4 - a, b, c, d and the corresponding compensating hydraulic cylinder 7 - ak, bk, Ck, dk are established, which parameters ensure the so-called structural rigidity of the hydraulic control system. The multi-criteria optimization analyzes carried out for the purposes of the invention showed that in order to achieve the maximum structural rigidity resulting from the location of conventional and compensating hydraulic cylinders 4, 7, geometric parameters a, b, c, d, the location of the conventional hydraulic cylinder 4 and the geometric parameters ak, bk, respectively , Ck, dk of the positioning of the compensating hydraulic cylinder 7 should illustrate, for a solution with one conventional hydraulic cylinder 4 and one compensating hydraulic cylinder 7, half of the trapeziums with a significant difference of bases. The specific dimensions of such trapeziums depend on the design parameters of the mechanical members 1 and 2 and the design parameters of the conventional (twist) and compensating hydraulic cylinders 4, 7. This solution provides significantly large so-called clearance angles in the turning mechanism ensuring long durability of the joints 9, 10, 11, 12 securing the hydraulic cylinders 4, 7 with the mechanical members 1 and 2 and minimizing the absorptive capacity of the hydraulic cylinders 4, 7 while maintaining the necessary torque. As a result, such a location of the hydraulic cylinders 4, 7, in addition to maximizing the structural rigidity of the steering mechanism, ensures its high durability and energy efficiency.

Powyższy przykład realizacji ujawnia układ sterowania z jednym konwencjonalnym cylindrem hydraulicznym 4 skrętu oraz jednym kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym 7.The above embodiment discloses a control system with one conventional steering hydraulic cylinder 4 and one compensating hydraulic cylinder 7.

W innym przykładzie realizacji możliwe jest również rozwiązanie z dwoma kompensacyjnymi cylindrami hydraulicznymi 7 i z dwoma konwencjonalnymi cylindrami hydraulicznymi 4 skrętu, fig. 3. W takim układzie do członów mechanicznych 1,2 konwencjonalne cylindry hydrauliczne 4 i kompensacyjne cylindry hydrauliczne 7 mocuje się w przegubach rozmieszczonych w wierzchołkach trapezów o znacznej różnicy podstaw. W układzie z dwoma parami konwencjonalny cylinder hydrauliczny 4 skrętu/kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7, konwencjonalny cylinder hydrauliczny 4 skrętu, każdej pary, w połączeniu bezpośrednim (jak na fig. 1) inicjuje przynależny mu kompensacyjny cylinder hydrauliczny 7. Możliwe jest również, iż każdy z cylindrów hydraulicznych 4, 7 przyłączony jest osobno do podzespołu zasilająco-sterującego 5, który steruje ich pracą. Zasada działania jest analogiczna.In another embodiment, a solution is also possible with two compensating hydraulic cylinders 7 and with two conventional hydraulic steering cylinders 4, fig. the vertices of trapeziums with a significant difference of bases. In a two-pair system, the conventional steering hydraulic cylinder 4 / compensating hydraulic cylinder 7, the conventional steering hydraulic cylinder 4 of each pair, in direct connection (as in Fig. 1) initiates the associated compensating hydraulic cylinder 7. It is also possible that each of the of the hydraulic cylinders 4, 7 is connected separately to the power-control unit 5, which controls their operation. The principle of operation is analogous.

Wykaz oznaczeń:List of markings:

1,2- człon mechaniczny, 3 - przegub obrotowy/skrętu, 4 - konwencjonalny cylinder hydrauliczny - skrętu, 5 - elektrohydrauliczny podzespół zasilająco-sterujący, 6 - podatne przewody hydrauliczne, 7 - kompensacyjny cylinder hydrauliczny, 8 - podatne przewody hydrauliczne,1,2- mechanical member, 3 - swivel / turning joint, 4 - conventional hydraulic - steering cylinder, 5 - electro-hydraulic power supply and control unit, 6 - flexible hydraulic lines, 7 - compensating hydraulic cylinder, 8 - flexible hydraulic lines,

9, 10 - przeguby mocujące konwencjonalny cylinder hydrauliczny odpowiednio do członu mechanicznego 1 i członu mechanicznego 2,9, 10 - joints fastening a conventional hydraulic cylinder to the mechanical member 1 and the mechanical member 2, respectively,

Claims (6)

PL 240 286 B1 11, 12 - przeguby mocujące kompensacyjny cylinder hydrauliczny odpowiednio do członu mechanicznego 1 i członu mechanicznego 2, Mw - moment obciążeń eksploatacyjnych członu mechanicznego 1 i członu mechanicznego 2, As - przemieszczenie tłoka w konwencjonalnym cylindrze hydraulicznym 4, Ask - przemieszczenie tłoka w kompensacyjnym cylindrze hydraulicznym 7, γ - względny kąt skrętu członów mechanicznych 1 i 2, AV - objętość cieczy w konwencjonalnym cylindrze hydraulicznym 4 „utracona” w wyniku podatności przewodów hydraulicznych 6 i częściowo cieczy hydraulicznej, AVk - objętość cieczy przekazana z kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 do konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 dla zrównoważenia „utraconej”, w wyniku podatności przewodów hydraulicznych 6 i częściowo cieczy hydraulicznej, objętości w konwencjonalnym cylindrze hydraulicznym 4, a, d, c, d - geometryczne parametry usytuowania konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 układu sterowania, ak, bk, ck, dk - geometryczne parametry usytuowania kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 układu sterowania, D, dt - średnica tłoka i tłoczyska konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4 układu sterowania, Dk, dk - średnica tłoka i tłoczyska kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7 układu sterowania, At, Ak.t - powierzchnie dna tłoków konwencjonalnego i kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 4, 7, Az, Ak.z. - powierzchnie czynne tłoków, po stronie z tłoczyskiem, konwencjonalnego i kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 4, 7, h - ramię działania siły generowanej w konwencjonalnym cylindrze hydraulicznym 7 układu sterowania, względem przegubu 3 skrętu, hk - ramię działania siły generowanej w kompensacyjnym cylindrze hydraulicznym 7 układu sterowania, względem przegubu 3 skrętu, pt - ciśnienie w komorze tłocznej konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4, pz - ciśnienie w komorze zlewowej konwencjonalnego cylindra hydraulicznego 4, pt,k - ciśnienie w komorze kompensacyjnej cylindra hydraulicznego 7, pz,k - ciśnienie w komorze zlewowej kompensacyjnego cylindra hydraulicznego 7. Zastrzeżenia patentowePL 240 286 B1 11, 12 - joints fixing the compensating hydraulic cylinder to the mechanical member 1 and the mechanical member 2, Mw - the moment of operating loads of the mechanical member 1 and the mechanical member 2, As - displacement of the piston in a conventional hydraulic cylinder 4, Ask - displacement of the piston in the compensating hydraulic cylinder 7, γ - the relative turning angle of the mechanical members 1 and 2, AV - the volume of the liquid in the conventional hydraulic cylinder 4 "lost" due to the compliance of the hydraulic lines 6 and partially of the hydraulic fluid, AVk - the volume of the liquid transferred from the compensating hydraulic cylinder 7 to the conventional hydraulic cylinder 4 to balance the "lost" due to the compliance of the hydraulic lines 6 and partially the hydraulic fluid, the volume in the conventional hydraulic cylinder 4, a, d, c, d - geometrical parameters of the positioning of the conventional hydraulic cylinder 4 of the control system, ak, bk , ck, dk - g eometric parameters of the positioning of the compensation hydraulic cylinder 7 of the control system, D, dt - diameter of the piston and piston rod of the conventional hydraulic cylinder 4 of the control system, Dk, dk - diameter of the piston and piston rod of the compensation cylinder of the hydraulic cylinder 7 of the control system, At, Ak.t - surfaces of the conventional piston bottom and compensating hydraulic cylinder 4, 7, Az, Ak.z. - active surfaces of the pistons, on the side with the piston rod, of the conventional and compensating hydraulic cylinder 4, 7, h - arm of the force generated in the conventional hydraulic cylinder 7 of the steering system, in relation to the articulation 3 of the steering system, hk - arm of the force generated in the compensating hydraulic cylinder 7 of the system steering, relative to the articulation 3 of the turn, pt - pressure in the pumping chamber of a conventional hydraulic cylinder 4, pz - pressure in the sink chamber of a conventional hydraulic cylinder 4, pt, k - pressure in the compensation chamber of the hydraulic cylinder 7, pz, k - pressure in the compensation catchment chamber hydraulic cylinder 7. Claims 1. Sposób adaptacyjnej kompensacji podatności hydraulicznych układów realizujących wzajemny ruch elementów mechanicznych, w którym przy użyciu połączonego podatnymi przewodami hydraulicznymi z podzespołem zasilająco-sterującym co najmniej jednego konwencjonalnego cylindra hydraulicznego realizuje się, w przegubie, wzajemny skręt członów mechanicznych, a po zakończeniu realizacji skrętu ustala się pozycję członów mechanicznych, znamienny tym, że zakłócane podatnością układu hydraulicznego, zadane algorytmem sterowania spozycjonowan ie członów mechanicznych (1, 2) kompensuje się na bieżąco dodatkową wprowadzaną do układu objętością cieczy, którą do układu wtłacza się, w wyniku wzajemnego ruchu członów mechanicznych (1, 2), co najmniej jednym kompensacyjnym cylindrem hydraulicznym (7).The method of adaptive compensation of the susceptibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements, in which, using at least one conventional hydraulic cylinder connected by flexible hydraulic lines with the power supply and control sub-assembly, the mutual twisting of the mechanical members is carried out in the joint, and after the completion of the turn, it is determined the position of the mechanical members is determined, characterized by the fact that the mechanical members positioning, set by the control algorithm (1, 2), is disturbed by the flexibility of the hydraulic system and is compensated on an ongoing basis with the additional volume of liquid introduced into the system, which is forced into the system as a result of the mutual movement of the mechanical members ( 1, 2), with at least one compensating hydraulic cylinder (7). 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się układ, w którym jest jeden konwencjonalny cylinder hydrauliczny (4) skrętu oraz jeden kompensacyjny cylinder hydrauliczny (7).2. The method according to p. A system according to claim 1, characterized in that there is one conventional hydraulic steering cylinder (4) and one compensating hydraulic cylinder (7). 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że do członów mechanicznych (1,2) konwencjonalny cylinder hydrauliczny (4) i kompensacyjny cylinder hydrauliczny (7) mocuje się w przegubach (9, 10, 11, 12) rozmieszczonych w wierzchołkach połowy trapezów o znacznej różnicy podstaw.3. The method according to p. A method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that to the mechanical members (1, 2) a conventional hydraulic cylinder (4) and a compensating hydraulic cylinder (7) are fastened in joints (9, 10, 11, 12) arranged at the vertices of the trapezoidal half of a significant difference scratch. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się układ, w którym są dwa konwencjonalne cylindry hydrauliczne (4) skrętu oraz dwa kompensacyjne cylindry hydrauliczne (7).4. The method according to p. A system according to claim 1, characterized in that there are two conventional steering hydraulic cylinders (4) and two compensating hydraulic cylinders (7). 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że do członów mechanicznych (1,2) konwencjonalne cylindry hydrauliczne (4) i kompensacyjne cylindry hydrauliczne (7) mocuje się w przegubach rozmieszczonych w wierzchołkach trapezów o znacznej różnicy podstaw.5. The method according to p. The method of claim 4, characterized in that to the mechanical members (1, 2) conventional hydraulic cylinders (4) and compensating hydraulic cylinders (7) are mounted in joints arranged at the apexes of the trapeziums with a significant difference of bases. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kompensacyjny cylinder hydrauliczny (7) w układzie sytuuje się w pobliżu przegubu (3) skrętu.6. The method according to p. The system as claimed in claim 1, characterized in that the compensating hydraulic cylinder (7) in the system is positioned in the vicinity of the steering joint (3).
PL429253A 2019-03-13 2019-03-13 Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements PL240286B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL429253A PL240286B1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL429253A PL240286B1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL429253A1 PL429253A1 (en) 2020-09-21
PL240286B1 true PL240286B1 (en) 2022-03-14

Family

ID=72561409

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL429253A PL240286B1 (en) 2019-03-13 2019-03-13 Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL240286B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL429253A1 (en) 2020-09-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112061980B (en) Erecting device and crane for rocket erecting
EP3100881B1 (en) Independent suspension system and crane having same
CN109501881A (en) A kind of quadruped robot walking mechanism
CN103189297B (en) Fluctuation compensation hoisting crane
CN102059707A (en) Finger-simulating self-adaptive flexible fixture assembly
EP2065233A1 (en) Active roll stabilization assembly and vehicle suspension provided therewith
CN107962590B (en) Robot and load balancing device for robot
CA2243734C (en) Structure for supporting cylinders
US5791233A (en) Lifting column with telescoping guides
JP2017115992A (en) Hydraulic system of work machine
CN108688430A (en) Stabilization connecting rod for automotive suspension
PL240286B1 (en) Method of adaptive compensation of the flexibility of hydraulic systems implementing mutual movement of mechanical elements
JP2015071343A (en) Suspension device for amphibian motor car
US7600770B2 (en) Suspension system
US20120274040A1 (en) Steerable suspension system with centering actuator
US20230191609A1 (en) Multiple Hydraulic Robot System for Precisely Mounting Girder
CZ103096A3 (en) Hydraulic rack device
EP3067167B1 (en) Tool-inclining system
AU2018204761B2 (en) Control system for actuating drill pipe rack
US20060027094A1 (en) Industrial truck having a piston/cylinder arrangement and improved cylinder mounting
EP2472128A1 (en) Fluid pressure cylinder
RU2323154C2 (en) Hydraulic drive of loader swivel column
EP1866547B1 (en) Device for adjusting the piston stroke at a pressure medium-activated piston-cylinder means
RU176269U1 (en) 3-HYDRAULIC CRANE MANIPULATOR
RU217687U1 (en) Articulated Vehicle Steering System