RU2183293C2

RU2183293C2 - Two-stage electrohydraulic amplifier

Info

Publication number: RU2183293C2
Application number: RU2000113907A
Authority: RU
Inventors: В.В. Васильев; П.Г. Редько; А.В. Амбарников; А.А. Шишулин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2002-06-10

Abstract

FIELD: amplification of power in hydraulic control systems of various machines. SUBSTANCE: amplifiers has following components arranged in common housing: electromechanical converter with polarizing permanent magnets, control coils, upper and lower pole plates, T-shaped armature with damper and feedback spring rigidly secured to it, first amplification stage made in form of hydraulic bridge with two liquid-flow restrictors and liquid-flow throttling valve, type "nozzle-damper" formed by two opposite nozzles located coaxially with damper of electromagnetic converter located between them; distributing spool valve performing function of second amplification stage is located in bridge diagonal; spool valve is articulated with armature of electromechanical converter by means of feedback spring; permanent magnet is located in hole of upper pole plate; it is mounted differentially relative to tail-piece of armature at upper air gap for turning relative to axis of armature tail-piece. EFFECT: enhanced reliability. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и может быть использовано в системах управления различных машин, судов, летательных аппаратов, технологического оборудования и др. The invention relates to the field of engineering hydraulics and can be used in control systems of various machines, ships, aircraft, technological equipment, etc.

Известны двухкаскадные электрогидравлические усилители, содержащие электромеханический преобразователь с постоянными поляризующими магнитами, катушками управления, верхней и нижней полюсными пластинами, Т-образным якорем, жестко закрепленными к нему заслонкой и пружиной обратной связи, гидроусилитель типа "сопло-заслонка", используемый в качестве первого каскада усиления, распределительный золотник, используемый в качестве второго каскада усиления. (См. авторские свидетельства СССР 234076, 478493, 631686, 723238, патенты США 3023782, 1357444, 3814131, 3331383, 422743, патенты Великобритании 1375517, 1580472, 2040509, 2123165, 2153110, 3455394, патент Франции 2362289, патент ФРГ 2032361). Known two-stage electro-hydraulic amplifiers containing an electro-mechanical converter with permanent polarizing magnets, control coils, upper and lower pole plates, a T-shaped armature, a shutter and feedback spring rigidly fixed to it, a nozzle-shutter type hydraulic booster used as the first stage amplification, spool valve used as a second amplification stage. (See USSR copyright certificates 234076, 478493, 631686, 723238, US patents 3023782, 1357444, 3814131, 3331383, 422743, UK patents 1375517, 1580472, 2040509, 2123165, 2153110, 3455394, French patent 2362289, patent FRG 2032361).

Наиболее близким к данному предлагаемому изобретению по технической сущности является электрогидравлический усилитель по авторскому свидетельству СССР 631686, который содержит электромеханический преобразователь с постоянными поляризующими магнитами, катушками управления, верхней и нижней полюсными пластинами, Т-образным якорем, с жестко закрепленными к нему заслонкой и пружиной обратной связи, электрогидравлический усилитель типа "сопло-заслонка", управляемый электромеханическим преобразователем и используемый в качестве первого каскада усиления, распределительный золотник, шарнирно связанный с якорем электромеханического преобразователя посредством пружины обратной связи и используемый в качестве второго каскада усиления. The closest to this proposed invention by technical essence is an electro-hydraulic amplifier according to USSR author's certificate 631686, which contains an electromechanical converter with permanent polarizing magnets, control coils, upper and lower pole plates, a T-shaped armature, with a shutter and a return spring rigidly fixed to it connection, electro-hydraulic amplifier of the "nozzle-flapper" type, controlled by an electro-mechanical converter and used as the first askada gain distribution valve pivotally connected with the armature of an electromechanical transducer by feedback spring and is used as a second stage of amplification.

Недостатком известных электрогидравлических усилителей является то, что у них при эксплуатации изменяются гидравлические сопротивления дросселей из-за засорения и износа их кромок, вследствие чего нарушается равновесие моста первого каскада усиления и увеличивается смещение нуля расходной характеристики гидроусилителя. A disadvantage of the known electro-hydraulic amplifiers is that they during operation change the hydraulic resistance of the chokes due to clogging and wear of their edges, as a result of which the equilibrium of the bridge of the first amplification stage is disturbed and the zero shift of the power amplifier’s flow rate increases.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей электрогидравлического усилителя с обеспечением регулировки смещения нуля его расходной характеристики. An object of the present invention is to expand the functionality of an electro-hydraulic amplifier while providing zero adjustment of its discharge characteristic.

Данная задача решается тем, что в электрогидравлическом усилителе, содержащем в общем корпусе электромеханический преобразователь с постоянными поляризующими магнитами, катушками управления, верхней и нижней полюсными пластинами, Т-образным якорем, жестко закрепленными к нему заслонкой и пружиной обратной связи, первый каскад усиления, представляющий собой гидравлический мост, состоящий из объединенных между собой гидролиниями напора и слива двух постоянных дросселей и дифференциального дросселя типа "сопло-заслонка", образованным двумя встречными соосно расположенными соплами, между которыми расположена заслонка электромеханического преобразователя. В диагональ моста включен шарнирно связанный с якорем электромеханического преобразователя посредством пружины обратной связи распределительный золотник, используемый в качестве второго каскада усиления. В отверстии верхней полюсной пластины электромеханического преобразователя расположен постоянный магнит, установленный дифференциально по отношению к хвостовику якоря и двум верхним рабочим воздушным зазорам с возможностью поворота относительно оси хвостовика якоря. This problem is solved in that in an electro-hydraulic amplifier containing an electromechanical transducer with permanent polarizing magnets, control coils, upper and lower pole plates, a T-shaped armature, a shutter and a feedback spring rigidly fixed to it, the first amplification stage, representing a hydraulic bridge, consisting of two constant-flow chokes connected to each other by discharge and discharge hydraulic lines and a nozzle-damper differential choke, formed by vumya counter coaxially arranged nozzles, between which the damper electromechanical transducer. The diagonal of the bridge includes a distributor valve pivotally connected to the armature of the electromechanical transducer by means of a feedback spring, which is used as a second amplification stage. A permanent magnet is located in the hole of the upper pole plate of the electromechanical transducer, which is installed differentially with respect to the armature shaft and two upper working air gaps with the possibility of rotation about the axis of the armature shaft.

Сущность заявляемого технического решения поясняется чертежами, где
- на фиг.1 изображена общая схема электрогидравлического усилителя;
- на фиг.2 показано расположение магнита, когда его силовые линии параллельны якорю;
- на фиг.3 показано расположение магнита, когда его силовые линии перпендикулярны якорю.The essence of the proposed technical solution is illustrated by drawings, where
- figure 1 shows a General diagram of an electro-hydraulic amplifier;
- figure 2 shows the location of the magnet when its lines of force are parallel to the anchor;
- figure 3 shows the location of the magnet when its lines of force are perpendicular to the anchor.

Электрогидравлический усилитель содержит корпус 1, электромеханический преобразователь с двумя постоянными поляризующими магнитами 2, двумя катушками управления 3, с верхней 4 и нижней 5 полюсными пластинами, Т-образным якорем 6, к которому жестко закреплены заслонка 7 и пружина обратной связи 8, соединенные между собой гидролиниями напора и слива два постоянных дросселя 9, которые вместе с дифференциальным дросселем типа "сопло-заслонка", образованным двумя встречными соосно расположенными соплами 10, между которыми располагается заслонка 7, образуют гидравлический мост, являющийся первым каскадом усиления. В диагональ моста включен шарнирно связанный с якорем 6 электромеханического преобразователя через пружину обратной связи 8 распределительный золотник 11, представляющий собой второй каскад усиления. The electro-hydraulic amplifier comprises a housing 1, an electromechanical converter with two permanent polarizing magnets 2, two control coils 3, with an upper 4 and lower 5 pole plates, a T-shaped armature 6, to which the shutter 7 and feedback spring 8 are rigidly fixed, interconnected the pressure and discharge hydraulic lines are two permanent throttles 9, which, together with a differential nozzle-throttle throttle, formed by two counter-aligned coaxially located nozzles 10, between which there is a throttle 7 form a hydraulic bridge, which is the first amplification stage. In the diagonal of the bridge is included pivotally connected to the armature 6 of the electromechanical converter through a feedback spring 8, a distribution valve 11, which is a second amplification stage.

В отверстии верхней полюсной пластины 4 электромеханического преобразователя расположен постоянный магнит 12, установленный дифференциально по отношению к хвостовику якоря и двум верхним рабочим зазорам δ₁ и δ₂ электромеханического преобразователя с возможностью поворота относительно оси хвостовика якоря.In the hole of the upper pole plate 4 of the electromechanical converter there is a permanent magnet 12 mounted differentially with respect to the armature shaft and two upper working gaps δ ₁ and δ _{2 of the} electromechanical converter with the possibility of rotation about the axis of the armature shaft.

Работает электрогидравлический усилитель следующим образом. The electro-hydraulic amplifier operates as follows.

При подаче тока управления в катушки 3 в якоре 6 образуется магнитный поток управления Ф_У, при взаимодействии которого с поляризующими магнитными потоками Ф_П, создаваемыми постоянными магнитами 2, возникает момент, действующий на якорь, под действием которого якорь отклоняется от среднего положения. Равновесие гидравлическою моста нарушается и появляется разница давлений в рабочих камерах 13 и 14. Золотник перемещается в сторону камеры с меньшим давлением, прогибая пружину обратной связи 8 до тех пор, пока моменты, создаваемые якорем и пружиной обратной связи, не уравновесятся. Золотник займет новое устойчивое положение, соответствующее величине и полярности тока управления. Таким образом, каждому значению тока управления и его полярности соответствует определенное положение золотника.When the control current is supplied to the coils 3 in the armature 6, a magnetic control flux Ф _{У is formed} , which, when interacting with the polarizing magnetic fluxes Ф _П created by the permanent magnets 2, creates a moment acting on the armature, under the influence of which the armature deviates from the middle position. The balance of the hydraulic bridge is violated and there is a pressure difference in the working chambers 13 and 14. The slide valve moves towards the chamber with lower pressure, bending the feedback spring 8 until the moments created by the armature and the feedback spring are balanced. The spool will occupy a new stable position corresponding to the magnitude and polarity of the control current. Thus, each value of the control current and its polarity corresponds to a certain position of the spool.

Постоянный магнит 12 создает магнитный поток смещения Ф₁, который замыкается по якорю и верхним рабочим воздушным зазорам, и, взаимодействуя с поляризующими потоками Ф_П, вызывает отклонение якоря от нейтрального положения, причем наибольшее значение Ф_1МАХ наступает при расположении магнита, когда его силовые линии параллельны якорю (см. фиг.2). При расположении магнита, когда его силовые линии перпендикулярны якорю, (см. фиг.3) Ф₁=0. Таким образом, при повороте магнита 12 относительно оси хвостовика якоря от 0^o до ±90^o магнитный поток смещения Ф₁ изменяется от 0 до Ф_1МАХ, что равносильно изменению тока управления в катушках от 0 до 50% от номинального тока управления для магнитов с высокой коэрцитивной силой, например, для редкоземельных магнитов, а это в свою очередь позволяет производить регулировку смещения нуля расходной характеристики электрогидравлического усилителя.The permanent magnet 12 creates a magnetic bias flux Ф ₁ , which closes along the armature and the upper working air gaps, and interacting with the polarizing fluxes Ф _П , the armature deviates from its neutral position, and the greatest value Ф _1МАХ occurs when the magnet is located when its field lines parallel to the anchor (see figure 2). With the location of the magnet, when its lines of force are perpendicular to the anchor, (see figure 3) Ф ₁ = 0. Thus, when the magnet 12 is rotated relative to the axis of the armature shaft from 0 ^° to ± 90 ^{°, the} magnetic flux of the bias Ф ₁ changes from 0 to Ф _1МАХ , which is equivalent to a change in the control current in the coils from 0 to 50% of the nominal control current for magnets with high coercive force, for example, for rare-earth magnets, and this, in turn, allows you to adjust the zero offset flow characteristics of the electro-hydraulic amplifier.

Работоспособность данной конструкции подтверждена натурными испытаниями опытных образцов на гидронажимных устройствах листопрокатных станов 1700, 2000 на предприятии ОАО "Северсталь" г. Череповец, выправочно-рихтовочных машинах ВПР-1500 на предприятиях MПC. The operability of this design is confirmed by full-scale tests of prototypes on hydraulic pressing devices of sheet rolling mills 1700, 2000 at the enterprise of OJSC Severstal in Cherepovets, straightening and leveling machines VPR-1500 at MPC enterprises.

Claims

A two-stage electro-hydraulic power amplifier comprising an electromechanical converter with permanent polarizing magnets, control coils, upper and lower pole plates, a T-shaped armature, with a shutter and feedback spring rigidly fixed to it, the first amplification stage, which is a hydraulic bridge with two permanent throttles and a differential nozzle-throttle throttle formed with two counter-aligned coaxially located nozzles between which there are the flap of the electromechanical converter is laid, and in the diagonal of the bridge there is a distribution spool that acts as a second amplification stage, the spool is pivotally connected to the armature of the electromechanical converter using a feedback spring, characterized in that it is located in the hole of the upper pole plate to enable zero offset adjustment Permanent magnet mounted differentially with respect to the shank of the armature and the upper air gaps with possible rotation about the axis of the shank of the anchor.