RU2103564C1

RU2103564C1 - Hydraulic drive

Info

Publication number: RU2103564C1
Application number: RU96103031A
Authority: RU
Inventors: В.В. Чеканов
Original assignee: Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им.С.П.Королева
Priority date: 1996-02-20
Filing date: 1996-02-20
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: automatic control of working members and processes under extreme conditions. SUBSTANCE: hydraulic drive has digital-to-analog converter with piston circuit and rod engaging with spool type distributing device. Digital-to-analog converter is coupled by hydraulic main lines with slave motor setting into operation output shaft of drive. Feedback cam with involute generatrix is secured on drive output shaft, involute circumference being coaxial with drive output shaft. Roller is installed on rod of digital-to-analog converter. Axis of roller is parallel to output shaft of drive and is arranged in plane passing through axis of output rod of digital-to-analog converter and roller-to-cam contact line. Axis of output rod of digital-to-analog converter is arranged tangentially to circumference of cam involute. Making of involute circumference coaxially with drive output shaft, arrangement of roller axis in plane passing through axis of output rod of digital-to-analog converter and roller-to-cam contact line and arrangement of axis of output rod of digital-to-analog converter tangentially to feedback cam involute circumference make it possible to eliminate out-of-center clamping of output shaft of digital-to-analog converter which decreases friction of output rod of converter in housing owing to decreasing radial component of effort during its engagement with feedback cam. EFFECT: improved reliability of operation. 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам автоматического управления рабочими органами и процессами преимущественно при воздействии экстремальных условий, например, в системах управления ракетой. The invention relates to devices for automatic control of working bodies and processes mainly when exposed to extreme conditions, for example, in missile control systems.

Известен гидравлический привод, включающий управляющий элемент, гидравлический усилитель, силовой гидравлически цилиндр и устройство обратной связи, включающее ролик, связанный со штоком управляющего элемента и кулачок, связанный с выходным валом привода [1 с. 68-69]. Known hydraulic drive, including a control element, a hydraulic amplifier, a hydraulic power cylinder and a feedback device that includes a roller associated with the rod of the control element and a cam associated with the output shaft of the drive [1 p. 68-69].

Недостатком указанной конструкции является возможность поворота ролика вокруг оси штока управляющего элемента, при том возникает трение скольжения вместо трения качения при обкатке ролика по кулачку и появляется радиальная составляющая усилия на штоке управляющего элемента, что ведет к повышенному трению в приводе и ухудшению его эксплуатационных характеристик. The disadvantage of this design is the possibility of rotation of the roller around the axis of the rod of the control element, while sliding friction occurs instead of rolling friction when rolling the roller around the cam and a radial component of the force appears on the rod of the control element, which leads to increased friction in the drive and the deterioration of its operational characteristics.

Наиболее близким к предложенному способу устройству-прототипу является гидравлический привод (авт.св. СССР N 1791625), содержащий цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) со штоком, соединенный с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен кулачок обратной связи с эвольвентной образующей наружной поверхности, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке ЦАП с помощью оси, параллельной выходному валу привода. Closest to the proposed method, the prototype device is a hydraulic drive (ed. St. USSR N 1791625), containing a digital-to-analog converter (DAC) with a rod connected to the floating pistons of the dispenser moving mechanism connected to the actuator connected to the drive output shaft , on which a feedback cam is mounted with an involute generatrix of the outer surface, supported on a roller mounted rotatably on the DAC stem using an axis parallel to the drive output shaft .

Недостатком указанной конструкции является повышенное трение выходного штока ЦАП из-за возникновения радиальной составляющей усилия на нем при взаимодействии с кулачком обратной связи. The disadvantage of this design is the increased friction of the output rod of the DAC due to the occurrence of the radial component of the force on it when interacting with the feedback cam.

Техническим результатом использования изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик привода путем уменьшения трения. The technical result of using the invention is to improve the operational characteristics of the drive by reducing friction.

Технический результат достигается тем, что в предложенном гидравлическом приводе, содержащем ЦАП со штоком, соединенным с плавающими поршнями механизма перемещения распределителя, подключенного к исполнительному двигателю, связанному с выходным валом привода, на котором закреплен кулачок обратной связи с эвольвентной образующей наружной поверхности, опертый на ролик, установленный с возможностью вращения на штоке ЦАП с помощью оси, параллельной выходному валу привода, в отличие от прототипа, в нем окружность эвольвенты соосна с выходным валом привода, ось ролика размещена в плоскости, проходящей через ось выходного штока ЦАП и линию касания ролика с кулачком, при этом ось выходного штока ЦАП размещена по касательной к окружности эвольвенты кулачка обратной связи. The technical result is achieved by the fact that in the proposed hydraulic drive containing a DAC with a rod connected to the floating pistons of the movement mechanism of the distributor connected to an actuator connected to the output shaft of the drive, on which a feedback cam is mounted with an involute forming outer surface, supported on a roller mounted rotatably on the DAC rod using an axis parallel to the output shaft of the drive, in contrast to the prototype, in it the circumference of the involute is aligned with the output with the drive shaft, the axis of the roller is placed in a plane passing through the axis of the DAC output rod and the contact line of the roller with the cam, while the axis of the output DAC is placed tangential to the circumference of the feedback cam involute.

Центр кривизны эвольвенты лежит на касательной к окружности эвольвенты [2 с. 112], т.е. касательная к окружности эвольвенты в месте пересечения перпендикулярна эвольвентной кривой. Совпадение оси выходного штока ЦАП с нормалью к эвольвенте, а также размещение оси выходного штока ЦАП в плоскости, проходящей через ось ролика и линию касания ролика с кулачком, устраняет внецентренное сжатие выходного штока ЦАП, т.е. уменьшает трение выходного штока ЦАП в корпусе за счет снижение радиальной составляющей усилия при взаимодействии его с кулачком обратной связи. The center of curvature of the involute lies on a tangent to the circumference of the involute [2 p. 112], i.e. the tangent to the circumference of the involute at the intersection is perpendicular to the involute curve. The coincidence of the axis of the DAC output rod with the normal to the involute, as well as the placement of the axis of the DAC output rod in the plane passing through the roller axis and the line of contact of the roller with the cam, eliminates eccentric compression of the output DAC rod, i.e. reduces friction of the DAC output rod in the housing due to a decrease in the radial component of the force when it interacts with the feedback cam.

На фиг. 1 представлен общий вид гидравлического привода; на фиг. 2 - место контакта ролика и кулачка обратной связи. In FIG. 1 shows a general view of a hydraulic actuator; in FIG. 2 - the contact point of the roller and cam feedback.

Гидравлический привод включает цифро-аналоговый преобразователь 1 с поршневой цепочкой 2 и штоком 3, взаимодействующим с золотниковым распределительным устройством 4. ЦАП 1 связан гидравлическими магистралями с исполнительным двигателем 5, приводящим в движение выходной вал 6 привода. The hydraulic drive includes a digital-to-analog converter 1 with a piston chain 2 and a rod 3, interacting with the spool switch 4. DAC 1 is connected by hydraulic lines to the actuating motor 5, which drives the output shaft 6 of the drive.

На выходном валу 6 привода закреплен кулачок 7 с эвольвентной образующей наружной поверхности, причем окружность эвольвенты соосна с выходным валом 6 привода, на штоке 3 ЦАП установлен ролик 8. Ось ролика 8 параллельна выходному валу 6 привода и размещена в плоскости, проходящей через ось выходного штока 3 ЦАП и линию касания ролика с кулачком, т.е. ось выходного штока 3 ЦАП проходит через точки А и Б (фиг. 2). Кроме того, ось выходного штока 3 ЦАПа размещена по касательной к окружности Г эвольвенты кулачка в точке В (фиг. 2). A cam 7 is fixed on the output shaft 6 of the drive with an involute forming outer surface, and the circumference of the involute is coaxial with the output shaft 6 of the drive, a roller 8 is installed on the DAC rod 3. The axis of the roller 8 is parallel to the output shaft 6 of the drive and is placed in a plane passing through the axis of the output rod 3 DACs and a line of contact of a roller with a cam, i.e. the axis of the output rod 3 of the DAC passes through points A and B (Fig. 2). In addition, the axis of the output rod 3 of the DAC is placed tangent to the circle G of the cam involute at point B (Fig. 2).

При подаче электрического сигнала на ЦАП 1 поршневая цепочка 2, размещенная между штоком 3 ЦАП и золотниковым распределительным устройством 4, приходит в движение и открывает щели в золотниковом распределительном устройстве. Эти щели связывают линии слива и нагнетания с цилиндром исполнительного двигателя 5, который приводит во вращение выходной вал 6 привода. Кулачок 7 поворачивается вместе с выходным валом 6, при этом ролик 8 обкатывается по кулачку 7, поворачиваясь вокруг своей оси, заставляя шток 3 перемещаться в сторону закрытия щелей в золотниковом распределительном устройстве 4. When applying an electrical signal to the DAC 1, the piston chain 2, placed between the DAC rod 3 and the spool switch 4, starts to move and opens the slots in the spool switch. These slots connect the drain and discharge lines with the cylinder of the actuator 5, which drives the output shaft 6 of the drive. The cam 7 rotates with the output shaft 6, while the roller 8 rolls around the cam 7, turning around its axis, forcing the rod 3 to move towards the closing of the slots in the spool switch 4.

Выполнение окружности Г эвольвенты соосно с выходным валом привода, размещение оси ролика в плоскости, проходящей через ось выходного штока ЦАП и линию касания ролика с кулачком, а также размещение оси выходного штока ЦАП по касательной к окружности Г эвольвенты кулачка обратной связи позволяет устранить внецентренное сжатие выходного штока ЦАП, что уменьшает трение выходного штока ЦАП в корпусе за счет снижения радиальной составляющей усилия при взаимодействии его с кулачком обратной связи. Уменьшение трения позволяет улучшить характеристики привода. The execution of the circumference Г of the involute coaxially with the output shaft of the drive, the placement of the axis of the roller in the plane passing through the axis of the output shaft of the DAC and the touch line of the roller with the cam, as well as the placement of the axis of the output shaft of the DAC along the tangent to the circle G of the involute of the feedback cam, eliminates the eccentric compression of the output DAC rod, which reduces the friction of the output DAC rod in the housing by reducing the radial component of the force when it interacts with the feedback cam. Friction reduction improves drive performance.

Литература:
1. Библиотека по автоматике. Вып. 180. Темный В.П. Гидравлические регуляторы. М-Л: Энергия, 1966.Literature:
1. Automation library. Vol. 180. Dark V.P. Hydraulic regulators. ML: Energy, 1966.

2. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике, М: Физматгиз, 1962. 2. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. Handbook of Mathematics, M: Fizmatgiz, 1962.

Claims

A hydraulic actuator comprising a digital-to-analog converter with a rod connected to floating pistons of a distributor movement connected to an actuator connected to an output shaft of a drive on which a feedback cam is mounted with an involute forming outer surface, supported on a roller mounted to rotate on the rod digital-to-analog converter using an axis parallel to the output shaft of the drive, characterized in that in it the circumference of the involute is aligned with the output th drive shaft, the roller axis positioned in a plane passing through the axis of the output shaft analog converter and a line of contact with the cam roller, wherein the output shaft axis to-analog converter is placed at a tangent to the involute feedback cam circumference.