RU220048U1 - Электрогидравлический сервоактуатор - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидроприводам исполнительных механизмов, и может быть использована для привода рабочих органов различных установок в энергомашиностроении, автомобилестроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях как в стационарных, так и мобильных комплексах.

Технический результат — снижение массогабаритных характеристик и повышение КПД гидравлической системы актуатора, а также снижения общей его стоимости за счет реализации алгоритмов, обеспечивающих управление тяговым усилием гидроцилиндра, минимизирующих нелинейные эффекты гидравлической системы путем введения обратных связей, а также обеспечивающих защиту гидравлической системы от перегрузок без применения предохранительных клапанов.

Сущность полезной модели заключается в том, что электрогидравлический сервоактуатор, включающий гидравлический цилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком, к одному из которых подключен датчик положения, объект управления, гидравлический реверсивный насос, вал которого механически связан с валом электродвигателя и датчиком скорости электродвигателя, два гидравлических замка, микропроцессорную систему управления, управляющую вращением электродвигателя и перемещением штока гидравлического цилиндра посредством регулятора по силе тока обмоток электродвигателя, регулятора по скорости вращения вала электродвигателя, регулятора по положению штока и связанную с датчиками положения и линий обратных связей, идущих от датчиков положения и скорости, обеспечивая защиту электрической, механической и гидравлической системы от перегрузок и устойчивость системы к внешним и внутренним воздействиям.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к гидроприводам исполнительных механизмов, и может быть использована для привода рабочих органов различных установок в энергомашиностроении, автомобилестроении, судостроении, самолетостроении и других отраслях как в стационарных, так и мобильных комплексах.

Наиболее близким техническим решением является (см. CN 202597325 U, F15B 15/18, опубл. 11.05.2012) электрогидравлический сервопривод с прямым приводом, включающий серводвигатель, реверсивный гидравлический насос, гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком, датчик положения, двухсторонний гидрозамок с управляющим воздействием, два предохранительных клапана, фильтр, гидравлический бак и корпус, в котором расположены контроллер с коммуникационным интерфейсом RS-485, блок индикации и переключатель управления.

Недостатком этого привода является необходимость использования предохранительных клапанов для защиты от перегрузок гидросистемы, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик и к уменьшению объемного КПД гидросистемы из-за дополнительных перетечек через предохранительные клапаны.

Задача полезной модели - повышение автономности и мобильности электрогидравлического сервоактуатора, снижение массогабаритных характеристик, повышение КПД и надежности гидравлической системы, а также общей его стоимости.

Сущность полезной модели заключается в том, что электрогидравлический сервоактуатор, включающий гидравлический цилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком, к одному из которых подключен датчик положения, объект управления, гидравлический реверсивный насос, вал которого механически связан с валом электродвигателя и датчиком скорости электродвигателя, два гидравлических замка, микропроцессорную систему управления, управляющую вращением электродвигателя и перемещением штока гидравлического цилиндра посредством регулятора по силе тока обмоток электродвигателя, регулятора по скорости вращения вала электродвигателя, регулятора по положению штока и связанную с датчиками положения и линий обратных связей идущих от датчиков положения и скорости обеспечивая защиту электрической, механической и гидравлической системы от перегрузок и устойчивость системы к внешним и внутренним воздействиям.

Технический результат - снижение массогабаритных характеристик и повышение КПД гидравлической системы актуатора, а также снижения общей его стоимости за счет реализации алгоритмов, обеспечивающих управление тяговым усилием гидроцилиндра, минимизирующих нелинейные эффекты гидравлической системы путем введения обратных связей, а так же обеспечивающих защиту гидравлической системы от перегрузок без применения предохранительных клапанов.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где приведена принципиальная гидрокинематическая схема предлагаемого электрогидравлического сервоактуатора.

Электрогидравлический сервоактуатор в своем составе содержит электродвигатель 13, гидравлический реверсивный насос 14, два гидрозамка 19 и 20 с управляющими каналами, механически связанные поршень 16 и шток 17 гидравлического цилиндра 15, датчик положения 11 штока 17, датчик скорости 12 электродвигателя 13, систему управления верхнего уровня 1, микропроцессорною систему управления 2, включающая: блок обработки управляющего сигнала 3, регулятор по положению 4 штока 17, регулятора по скорости 5 электродвигателя 13, регулятор по силе тока 6 и устройство измерения силы тока 7.

Гидравлический реверсивный насос 14 соединен гидравлическими линиями 23, 24 с входами гидрозамков 19, 20, выходы которых соединены с полостями гидравлического цилиндра 15 гидравлическими линиями 25, 26. Управляющее воздействие на гидрозамки 19, 20 осуществляется по пилотным линиям 21, 22 соответственно. Перемещение объекта управления 18 обеспечивает механически связанные поршень 16 и шток 17 гидравлического цилиндра 15. Гидравлические линии 23, 24, 25, 26, являются и напорными, и сливными в зависимости от направления движения поршня 16 гидроцилиндра 15.

Датчик положения 11 штока 17 связан с регулятором по положению 4 штока 17 линией обратной связи 8 по положению штока 17; датчик скорости 12 электродвигателя 13 связан с регулятором по скорости 5 электродвигателя 13 линией обратной связи по скорости 9 электродвигателя 13; устройство измерения силы тока 7 связано с регулятором по силе тока 6 линией обратной связи по силе тока 10.

Электрогидравлический сервоактуатор работает следующим образом.

Из системы управления верхнего уровня 1 по интерфейсу на микропроцессорную систему управления 2 задается траектория перемещения или положение штока 17.

Задаваемая координата положения штока 17, получаемая из блока обработки управляющего сигнала 3 и текущее положение штока 17 получаемое по линии обратной связи 8 формируют сигнал ошибки по положению, которая поступает в регулятор 4 по положению штока 17, на выходе которого формируется задаваемая скорость вращения электродвигателя 13. На регулятор по скорости 5 электродвигателя 13 вычисляется сигнал ошибки по скорости электродвигателя, получаемой из разности задаваемой скорости вращения электродвигателя и текущей скорости, поступающей по линии обратной связи по скорости 9 электродвигателя 13. На выходе регулятора по скорости 5 формируется задающая величина по силе тока, которая сравнивается со значением, полученным по линии обратной связи по силе тока 10 и результат сравнения поступает на регулятор по силе тока 6, на выходе которого формируется напряжение, поступающее на электродвигатель 13 по линии 27 и обеспечивающий вращение вала гидравлического реверсивного насоса 14.

При прямом вращении вала гидравлического реверсивного насоса 14 обеспечивается повышение давления в линии 23, что приводит к открытию гидрозамка 19 и заполнению левой штоковой полости, а также открывается гидрозамок 20 через пилотную линию 22, что способствует высвобождению жидкости из правой штоковой полости и перемещению штока 17 вправо минимизируя ошибку рассогласования от датчика положения 11 штока 17 и задаваемой координаты из блока обработки управляющего сигнала 3.

При обратном вращении гидравлического реверсивного насоса 14 обеспечивается повышение давления в линии 24, что приводит к открытию гидрозамка 20 и заполнению правой штоковой полости, а также открывается гидрозамок 19 через пилотную линию 21, что способствует высвобождению жидкости из левой штоковой полости и перемещению штока 17 влево минимизируя ошибку рассогласования от датчика положения 11 штока 17 и задаваемой координаты из блока обработки управляющего сигнала 3.

При отсутствии вращения гидравлического реверсивного насоса 14 давление в линиях 23, 24 уменьшается, что приводит к запиранию гидрозамков 19 и 20, и блокировке гидроцилиндра 15.

В качестве системы управления верхнего уровня 1 может использоваться персональный компьютер, бортовой компьютер в составе мобильной или стационарной техники, или другое устройство с совместимым интерфейсом ввода вывода информации.

Микропроцессорная система управления 2 обеспечивает контроль позиции объекта управления 18 посредством анализа данных датчика положения штока 11, датчика скорости 12 электродвигателя 12 и контроль силы тока посредством датчика 7 для ограничения силы тока электродвигателя 13, давления масла в системе и силы на объекте управления 18. Ограничение силы тока электродвигателя 13 приводит к ограничению момента на валу электродвигателя 13 и насоса 14, ограничивая давление масла в гидросистеме, что реализует функцию управления нагрузкой на объект управления 18.

Наличие обратных связей по силе тока, скорости электродвигателя и положению штока позволяет снижать эффекты, вызванные нелинейными свойствами гидросистемы.

Предлагаемый привод может найти применение в мобильной и стационарной технике, например, для исполнительных и вспомогательных механизмов технологического оборудования и сельскохозяйственной техники.

Claims (1)

1. Электрогидравлический сервоактуатор, включающий гидравлический цилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком, к одному из которых подключен датчик положения, объект управления, гидравлический реверсивный насос, вал которого механически связан с валом электродвигателя и датчиком скорости электродвигателя, два гидравлических замка, микропроцессорную систему управления, управляющую вращением электродвигателя и перемещением штока гидравлического цилиндра посредством регулятора по силе тока обмоток электродвигателя, регулятора по скорости вращения вала электродвигателя, регулятора по положению штока и связанную с датчиками положения и линий обратных связей, идущих от датчиков положения и скорости, обеспечивая защиту электрической, механической и гидравлической системы от перегрузок и устойчивость системы к внешним и внутренним воздействиям.