RU214441U1

RU214441U1 - Electro-hydraulic servo drive

Info

Publication number: RU214441U1
Application number: RU2022122956U
Authority: RU
Inventors: Вячеслав Игоревич Грищенко; Дмитрий Владимирович Назаренко; Евгений Андреевич Ивлиев; Денис Дмитриевич Медведев
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2022-10-28

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидроприводам исполнительных и вспомогательных механизмов мобильных и стационарных машин. Технический результат - повышение точности управления скоростью и положением привода. Сущность полезной модели заключается в том, что электрогидравлический следящий привод, включающий гидродвигатель, выходное звено гидродвигателя, гидравлический распределитель, представляющий собой гидрозамок, гидролинии, систему управления, гидравлический реверсивный насос, вал которого механически связан с валом электродвигателя, два гидравлических распределителя снабжены электромагнитным управлением и связаны с гидравлическим компенсатором, крановый распределитель с автономным задатчиком положения, механически связанным с выходным звеном гидродвигателя, гидравлический распределитель системы грубого отсчета, соединенный своим входом через логический элемент ИЛИ с напорными линиями гидравлического реверсивного насоса и своим выходом с крановым распределителем, датчик системы грубого отсчета, установленный возле выходного звена гидродвигателя и соединенный с системой управления.

The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic actuators of actuating and auxiliary mechanisms of mobile and stationary machines. The technical result is an increase in the accuracy of controlling the speed and position of the drive. The essence of the utility model lies in the fact that an electro-hydraulic servo drive, including a hydraulic motor, an output link of a hydraulic motor, a hydraulic distributor, which is a hydraulic lock, hydraulic lines, a control system, a hydraulic reversible pump, the shaft of which is mechanically connected to the motor shaft, two hydraulic distributors are equipped with electromagnetic control and connected to a hydraulic compensator, a crane distributor with an autonomous positioner mechanically connected to the output link of the hydraulic motor, a coarse-reading system hydraulic distributor connected by its input through the OR logic element to the pressure lines of the hydraulic reversing pump and its output to the crane distributor, a coarse-reading system sensor, installed near the output link of the hydraulic motor and connected to the control system.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидроприводам исполнительных и вспомогательных механизмов технологического оборудования, и может быть использовано как в стационарных, так и мобильных машинах.The utility model relates to the field of mechanical engineering, in particular to hydraulic drives of actuating and auxiliary mechanisms of technological equipment, and can be used both in stationary and mobile machines.

Наиболее близким техническим решением является (см. RU 2458261 C2, F15B 11/12, опубл. 10.08.2012) гидравлический позиционный привод, содержащий напорную и сливную гидролинии, гидродвигатель с выходным звеном, кинематически связанным с крановым распределителем, управляемым распределителем грубого отсчета, датчик грубого отсчета, гидроуправляемый клапан, установленный в сливной гидролинии, и распределитель гидроуправляемого тормоза, при этом привод снабжен распределителем с электромагнитным управлением, установленным в напорной гидролинии, и трехпозиционным распределителем с гидроуправлением, один вход и первый управляющий элемент которого соединены посредством гидролиний с выходом распределителя с электромагнитным управлением, другой вход трехпозиционного распределителя соединен со сливной гидролинией гидродвигателя, а второй его управляющий элемент связан с выходом кранового распределителя, который своим входом соединен с выходом распределителя грубого отсчета, подключенного входом к напорной гидролинии, при этом выход трехпозиционного распределителя связан с заклапанной полостью гидроуправляемого клапана, а крановый распределитель снабжен кинематически связанным с ним автономным задатчиком перемещения.The closest technical solution is (see RU 2458261 C2, F15B 11/12, publ. 08/10/2012) a hydraulic positional drive containing pressure and drain hydraulic lines, a hydraulic motor with an output link kinematically connected to a crane distributor, a controlled coarse-reading distributor, a sensor coarse reading, a hydraulically controlled valve installed in the drain hydraulic line, and a hydraulically controlled brake distributor, while the drive is equipped with a solenoid controlled distributor installed in the pressure hydraulic line, and a three-position hydraulically controlled distributor, one inlet and the first control element of which are connected by means of hydraulic lines to the outlet of the distributor with electromagnetic control, the other input of the three-position distributor is connected to the drain hydraulic line of the hydraulic motor, and its second control element is connected to the output of the crane distributor, which is connected with its input to the output of the coarse-reading distributor connected by the input to the pressure hydraulic line, while the output of the three-position distributor is connected with the closed cavity of the hydraulically controlled valve, and the crane distributor is equipped with an autonomous displacement generator kinematically connected to it.

Недостатком этого привода являетсяThe disadvantage of this drive is

- отсутствие автономности привода;- lack of drive autonomy;

- отсутствие функций следящего привода;- lack of servo drive functions;

- большое количество гидравлических элементов и линий связи в контуре управления приводит к дополнительным перетечкам рабочей жидкости и уменьшает гидравлическую жесткость привода, а также увеличивает массогабаритные параметры привода.- a large number of hydraulic elements and communication lines in the control loop leads to additional overflows of the working fluid and reduces the hydraulic stiffness of the drive, and also increases the weight and size parameters of the drive.

Задача полезной модели - повышение автономности, мобильности, точности управления скоростью и положением привода за счет обеспечения стабильной точности выбега вала гидродвигателя при максимальном быстродействии и управления частотой вращения вала реверсивного гидронасоса.The objective of the utility model is to increase the autonomy, mobility, and accuracy of control of the speed and position of the drive by ensuring stable accuracy of the run-out of the hydraulic motor shaft at maximum speed and by controlling the rotational speed of the shaft of the reversible hydraulic pump.

Сущность полезной модели заключается в том, что электрогидравлический следящий привод, включающий гидродвигатель, выходное звено гидродвигателя, гидравлический распределитель, представляющий собой гидрозамок, гидролинии, систему управления, гидравлический реверсивный насос, вал которого механически связан с валом электродвигателя, два гидравлических распределителя снабжены электромагнитным управлением и связанны с гидравлическим компенсатором, крановый распределитель с автономным задатчиком положения, механически связанным с выходным звеном гидродвигателя, гидравлический распределитель системы грубого отсчета, соединенный своим входом через логический элемент ИЛИ с напорными линиями гидравлического реверсивного насоса и своим выходом с крановым распределителем, датчик системы грубого отсчета, установленный возле выходного звена гидродвигателя и соединенный с системой управления.The essence of the utility model is that electro-hydraulic servo drive, including a hydraulic motor, an output link of the hydraulic motor, a hydraulic distributor, which is a hydraulic lock, hydraulic lines, a control system, a hydraulic reversible pump, the shaft of which is mechanically connected to the motor shaft, two hydraulic distributors are equipped with electromagnetic control and are connected to a hydraulic compensator, a crane distributor with an autonomous positioner mechanically connected to the output link of the hydraulic motor, a hydraulic distributor of the coarse reading system, connected by its input through the logic element OR to the pressure lines of the hydraulic reversible pump and its output to the crane distributor, a coarse reading system sensor installed near the output link of the hydraulic motor and connected to control system.

Технический результат - повышение точности управления скоростью и положением привода достигается за счет кранового распределителя и коротких гидравлических линий связи, позволяющих снизить разброс выбега выходного звена гидродвигателя, системы управления реверсивным гидравлическим насосом, позволяющей управлять скоростью и положением выходного звена гидродвигателя.EFFECT: increased accuracy of control of the speed and position of the drive is achieved by means of a crane distributor and short hydraulic communication lines, which make it possible to reduce the overrun of the output link of the hydraulic motor, a control system for a reversible hydraulic pump, which makes it possible to control the speed and position of the output link of the hydraulic motor.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена принципиальная гидрокинематическая схема предлагаемого электрогидравлического следящего привода.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a schematic hydrokinematic diagram of the proposed electro-hydraulic servo drive.

Электрогидравлический следящий привод в корпусе (на чертеже не обозначен) содержит электродвигатель 1, гидравлический реверсивный насос 2, гидравлический логический элемент ИЛИ 3, гидравлические распределители с электромагнитным управлением 4, 5, гидравлический компенсатор 6, гидравлический распределитель, представляющий собой гидрозамок 7, связанный с гидродвигателем гидравлическими линиями 19 и 20, гидродвигатель 11 с выходным звеном 12, кинематически связанный с крановым распределителем 9 с поворотной и установочной втулками с окнами, автономный задатчик перемещения 8, гидравлический распределитель системы грубого отсчета 13, датчик системы грубого отсчета 10 и системы управления 21.The electro-hydraulic servo drive in the housing (not shown in the drawing) contains an electric motor 1, a hydraulic reversible pump 2, a hydraulic logic element OR 3, hydraulic valves with electromagnetic control 4, 5, a hydraulic compensator 6, a hydraulic distributor, which is a hydraulic lock 7 associated with the hydraulic motor hydraulic lines 19 and 20, a hydraulic motor 11 with an output link 12, kinematically connected with a crane distributor 9 with a rotary and mounting sleeve with windows, an autonomous displacement generator 8, a hydraulic distributor of the coarse reading system 13, a coarse reading system sensor 10 and control system 21.

Гидравлический компенсатор 6 связан с выходами гидравлических распределителей с электромагнитным управлением 4, 5, входы которых связаны с линиями 14, 15 соответственно, которые соединены с реверсивным насосом 2. Управляющий элемент гидроуправляемого гидрозамка 7 связан гидролинией связи 18 с выходом кранового распределителя 9, вход которого соединен с выходом распределителя системы грубого отсчета 13, слив которого соединен гидролинией 17 с гидравлическим компенсатором 6, а вход подключен гидролинией 16 к выходу гидравлического логического элемента ИЛИ 3, входы которого связаны с гидролиниями 14 и 15. Гидравлический распределитель системы грубого отсчета 13 с электромагнитным управлением, питание которого связано с выходом логического элемента ИЛИ 3. Угловые координатные перемещения выходного звена 12 обеспечивает гидродвигатель 11 (через передаточно-преобразующий механизм), управляемый крановым распределителем 9, кинематически связанным с валом гидродвигателя 11. Гидравлические линии 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 являются и напорными и сливными в зависимости от управления.The hydraulic compensator 6 is connected to the outputs of the hydraulic valves with electromagnetic control 4, 5, the inputs of which are connected to the lines 14, 15, respectively, which are connected to the reversible pump 2. with the output of the distributor of the coarse reading system 13, the drain of which is connected by a hydraulic line 17 to the hydraulic compensator 6, and the input is connected by a hydraulic line 16 to the output of the hydraulic logic element OR 3, the inputs of which are connected to the hydraulic lines 14 and 15. The hydraulic distributor of the coarse reading system 13 with electromagnetic control, the power of which is connected to the output of the logic element OR 3. The angular coordinate displacements of the output link 12 are provided by the hydraulic motor 11 (through a transmission-converting mechanism), controlled by a crane distributor 9, kinematically connected to the shaft of the hydraulic motor 11. Hydraulic lines 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 are both pressure and drain depending on the control.

Электрогидравлический следящий привод работает следующим образом.Electrohydraulic servo drive operates as follows.

Положение гидроуправляемого гидрозамка 7 определяется управляющим сигналом в гидравлической линии связи 18 при условии включения распределителя системы грубого отсчета 13 и при совмещении рабочих окон втулок кранового распределителя 9. Угловое перемещение выходного звена 12 задается автономным задатчиком перемещения 8.The position of the hydraulically controlled hydraulic lock 7 is determined by the control signal in the hydraulic communication line 18, provided that the distributor of the coarse reading system 13 is turned on and when the working windows of the bushings of the crane distributor 9 are aligned. The angular displacement of the output link 12 is set by an autonomous displacement generator 8.

Система управления 21 (программируемый логический контроллер) производит управление электродвигателем 1, управляет распределителями с электромагнитным управлением 4, 5 в зависимости от направления вращения при заданной точке перемещения.The control system 21 (programmable logic controller) controls the electric motor 1, controls the valves with electromagnetic control 4, 5 depending on the direction of rotation at a given point of movement.

Система управления 21 следит по сигналу от датчика системы грубого отсчета 10 за поворотом вала гидродвигателя 11 при прохождении «точки замедления» и отключает электромагнит гидравлического распределителя системы грубого отсчета 13.The control system 21 follows the signal from the sensor of the coarse reading system 10 for the rotation of the shaft of the hydraulic motor 11 when passing the "deceleration point" and turns off the electromagnet of the hydraulic distributor of the coarse reading system 13.

При подаче сигнала на новое положение выходного звена 12 происходит переключение гидравлического распределителя системы грубого отсчета 13 в исходное положение, что приводит к отключению управляющего сигнала в гидравлической линии связи 18 и переключает гидроуправляемый гидрозамок 7 в исходное положение, тем самым соединяет линию 14 с линией 19 и линию 15 с линией 20, приводящие в движение гидродвигатель 11.When a signal is applied to a new position of the output link 12, the hydraulic distributor of the coarse reading system 13 switches to its original position, which leads to the control signal being turned off in the hydraulic line 18 and switches the hydraulically controlled hydraulic lock 7 to its original position, thereby connecting line 14 to line 19 and line 15 with line 20, driving the hydraulic motor 11.

Переключение распределителя с электромагнитным управлением 5 в открытое положение при прямом вращении гидравлического насоса 2 способствует уменьшению давления разрежения в линии 15 и повышении давления в линии 14.Switching the solenoid valve 5 to the open position with the direct rotation of the hydraulic pump 2 helps to reduce the vacuum pressure in line 15 and increase the pressure in line 14.

Переключение распределителя с электромагнитным управлением 4 в открытое положение при реверсивном вращении гидравлического насоса 2 способствует уменьшению давления разрежения в линии 14 и повышении давления в линии 15.Switching the solenoid valve 4 to the open position with the reverse rotation of the hydraulic pump 2 helps to reduce the vacuum pressure in line 14 and increase the pressure in line 15.

Распределитель системы грубого отсчета 13 управляет подачей рабочей жидкости к крановому распределителю от гидравлического логического элемента ИЛИ 3. За один оборот поворотной втулки кранового распределителя 9 до «останова» включается электромагнит распределителя системы грубого отсчета 13. При движении с замедлением происходит совмещение рабочих окон втулок кранового распределителя 9, что соответствует координате, заданной автономным задатчиком перемещения 8. В гидролинии 18 формируется сигнал управления, переключающий гидравлический распределитель гидроуправляемый гидрозамок 7. При этом запираются линии 19 и 20 и гидродвигатель 11 останавливается.Coarse reading system distributor 13 controls the supply of working fluid to the crane distributor from the hydraulic logic element OR 3. For one revolution of the rotary sleeve of the crane distributor 9 before the "stop", the electromagnet of the coarse reading system distributor 13 is switched on. 9, which corresponds to the coordinate set by the autonomous displacement generator 8. In the hydraulic line 18, a control signal is generated that switches the hydraulic distributor of the hydraulically controlled hydraulic lock 7. At the same time, lines 19 and 20 are locked and the hydraulic motor 11 stops.

Автономный задатчик перемещения 8 адаптирует гидравлический привод к меняющимся скоростным характеристикам, обеспечивает смещение координаты позиционирования в зависимости от скорости подхода к координате. Датчик грубого отсчета 10 дает информацию о скорости подхода к координате, а электронная система управления 21 обеспечивает согласование сигналов датчика грубого отсчета 10 и автономного задатчика перемещения 8. Автономный задатчик перемещения 8 - устройство, управляющее поворотной втулкой кранового распределителя 9 и корректирующее момент совмещения его рабочих окон при подходе к координате позиционирования. В качестве автономного задатчика перемещения 8 может быть использован шаговый электродвигатель.Autonomous displacement generator 8 adapts the hydraulic drive to changing speed characteristics, provides a displacement of the positioning coordinate depending on the speed of approach to the coordinate. Coarse reading sensor 10 provides information about the speed of approach to the coordinate, and the electronic control system 21 ensures the coordination of the signals of the coarse reading sensor 10 and the autonomous displacement generator 8. The autonomous displacement generator 8 is a device that controls the rotary sleeve of the crane distributor 9 and corrects the moment of combining its working windows when approaching the positioning coordinate. A stepper motor can be used as an autonomous displacement generator 8.

Измерение величины перемещения выходного звена 12 гидродвигателя 11 осуществляется в заявляемом приводе по двух отсчетной системе - грубого и точного отсчета.The measurement of the displacement of the output link 12 of the hydraulic motor 11 is carried out in the inventive drive according to two reference systems - coarse and fine reading.

Система грубого отсчета (распределитель грубого отсчета 13 и датчик грубого отсчета 10) фиксирует количество дискрет, соответствующих количеству оборотов поворотной втулки кранового распределителя 9, имеющего кинематическую связь с гидродвигателем 11.The coarse reading system (coarse reading distributor 13 and coarse reading sensor 10) captures the number of discretes corresponding to the number of revolutions of the rotary sleeve of the crane distributor 9, which has a kinematic connection with the hydraulic motor 11.

Распределитель грубого отсчета 13 - это устройство, включение которого происходит в момент подачи сигнала на его управляющий элемент (электромагнит). Датчик грубого отсчета 10 представляет собой дискретный датчик, срабатывающий на каждом обороте поворотной втулки кранового распределителя 9.Distributor rough reading 13 is a device, the inclusion of which occurs at the time of the signal to its control element (electromagnet). Coarse reading sensor 10 is a discrete sensor that is triggered on each revolution of the rotary bushing of the crane distributor 9.

Сигнал от датчика грубого отсчета 10 поступает в систему управления, которая обрабатывает его и преобразует в управляющее воздействие для автономного задатчика перемещения 8. Данная задача решается на базе программируемого логического контроллера.The signal from the coarse sensor 10 enters the control system, which processes it and converts it into a control action for an autonomous displacement generator 8. This problem is solved on the basis of a programmable logic controller.

Система точного отсчета перемещения срабатывает при совмещении рабочих окон втулок кранового распределителя 9 в пределах заданной угловой дискреты. The system of accurate reading of the movement is triggered when the working windows of the bushings of the crane distributor 9 are aligned within a given angular discrepancy.

Предлагаемый привод может найти применение в мобильной и стационарной технике, например, для исполнительных и вспомогательных механизмов технологического оборудования и сельскохозяйственных машин.The proposed drive can be used in mobile and stationary equipment, for example, for actuating and auxiliary mechanisms of technological equipment and agricultural machines.

Claims

Electrohydraulic servo drive, including a hydraulic motor, an output link of the hydraulic motor, a hydraulic distributor, which is a hydraulic lock, hydraulic lines, a control system, a hydraulic reversible pump, the shaft of which is mechanically connected to the motor shaft, two hydraulic distributors are equipped with electromagnetic control and are connected to a hydraulic compensator, a crane distributor with an autonomous positioner mechanically connected to the output link of the hydraulic motor, a hydraulic distributor of the coarse reading system, connected by its input through the logic element OR to the pressure lines of the hydraulic reversible pump and its output to the crane distributor, a coarse reading system sensor installed near the output link of the hydraulic motor and connected to control system.