RU2220431C2

RU2220431C2 - Electrohydraulic drive unit

Info

Publication number: RU2220431C2
Application number: RU2001130365A
Authority: RU
Inventors: П.И. Валиков; В.Л. Думский; Н.Н. Кокошкин; А.И. Маныкин; М.А. Маранцев; Б.А. Хорохорин
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал"
Priority date: 2001-11-09
Filing date: 2001-11-09
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: hydraulic automatics, possibly powered tracking hydraulic drives having regulated pump with remote control. SUBSTANCE: electrohydraulic drive includes hydraulic motor hydraulically coupled with pump. Control mechanism of pump is connected with outlet of control unit connected with power supply system. Hydraulic actuator with electromechanical transducer having exciting system in the form of permanent magnet mounted in said electromechanical transducer is used as control mechanism. EFFECT: enhanced quick-action of arresting controlled object after breaking circuit of electric power supply. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области гидроавтоматики и может быть использовано в силовых следящих гидроприводах, содержащих дистанционно управляемый регулируемый насос. The invention relates to the field of hydraulic power and can be used in power servo hydraulic drives containing a remotely controlled variable pump.

К силовым следящим гидроприводам предъявляются высокие требования по быстродействию и обеспечению точности отработки управляющих сигналов, вырабатываемых системой управления. Например, реакция силового следящего гидропривода на сброс управляющего сигнала, вызванная обрывом цепи электропитания системы управления, должна быть такой, чтобы останов объекта управления был практически немедленным. Power tracking hydraulic drives are subject to high demands on speed and ensuring the accuracy of working out the control signals generated by the control system. For example, the reaction of a power servo hydraulic drive to a reset of a control signal caused by an interruption in the power supply circuit of the control system should be such that the shutdown of the control object is almost immediate.

Известны электрогидравлические автоматические приводы, управляемые дистанционно при помощи электрического сигнала [1, стр.23, 24]. В их состав входит регулируемый насос, гидравлически связанный с гидромотором, при этом управление регулируемым насосом осуществляется с помощью установленного на нем механизма управления, электрический управляющий сигнал на который поступает от усилителя. С учетом имеющихся в приводе компенсирующих и обратных связей он по технической сущности является силовой электрогидравлической следящей системой, обеспечивающей необходимые динамические свойства электрогидропривода. Known electro-hydraulic automatic drives remotely controlled by an electric signal [1, p.23, 24]. They include an adjustable pump hydraulically connected to the hydraulic motor, while the adjustable pump is controlled by a control mechanism installed on it, the electric control signal to which is supplied from the amplifier. Considering the compensating and feedback connections available in the drive, it is by its technical nature a power electro-hydraulic servo system that provides the necessary dynamic properties of an electro-hydraulic drive.

Известны также механизмы управления, предназначенные для управления регулируемыми насосами, которые содержат гидроусилитель с электромеханическим преобразователем, преобразующим электрический управляющий сигнал в поворот якоря и связанной с ним заслонки [1, стр.21-23]. Для обеспечения соответствия позиции заслонки величине и полярности управляющего сигнала электромеханический преобразователь выполняется с возбуждением или от постоянного магнита, или от источника постоянного тока. Выходные магистрали гидроусилителя подключены к гидроцилиндрам, изменяющим угол наклона люльки регулируемого насоса, от которого зависит частота вращения вала гидромотора. Also known are control mechanisms for controlling variable displacement pumps, which include a hydraulic booster with an electromechanical converter that converts the electrical control signal into rotation of the armature and the associated damper [1, p.21-23]. To ensure that the position of the damper corresponds to the magnitude and polarity of the control signal, the electromechanical converter is excited either from a permanent magnet or from a direct current source. The output lines of the hydraulic booster are connected to hydraulic cylinders that change the angle of the cradle of the adjustable pump, on which the frequency of rotation of the hydraulic motor shaft depends.

Обладая высокими динамическими характеристиками, описанные электрогидроприводы тем не менее не обеспечивают достаточно четкий останов вала гидромотора и связанного с ним объекта при резком сбросе управляющего сигнала, при обрыве сети электропитания. Из-за недостаточного быстродействия механизма нуль-установления во время перехода люльки из отклоненного в нулевое положение вал гидромотора и объект еще некоторое время продолжают вращаться. Having high dynamic characteristics, the described electrohydraulic actuators nevertheless do not provide a sufficiently clear stop of the hydraulic motor shaft and the associated object with a sharp reset of the control signal, when the power supply is cut off. Due to the insufficient speed of the zero-setting mechanism during the transition of the cradle from the deflected to the zero position, the hydraulic motor shaft and the object continue to rotate for some time.

Наибольшее сходство с изобретением по признакам имеет аксиально-поршневой регулируемый насос [2]. Он содержит механизмы регулирования и нуль-установителя с выполненными заодно исполнительными цилиндрами, подключенными к двухкаскадному гидроусилителю, связанному линией гидропитания с вспомогательным насосом, а также электромеханический преобразователь для управления гидроусилителем, подключенный к цепи электропитания и к цепи обратной связи по положению механизма регулирования. Кроме того, в нем имеется гидравлический автомат разгрузки с электромагнитом, подключенный к гидроусилителю и к исполнительным цилиндрам. The greatest similarity to the invention in terms of features has an axial piston variable pump [2]. It contains control mechanisms and a zero-installer with executive cylinders made at the same time connected to a two-stage hydraulic booster connected by a hydraulic power line with an auxiliary pump, as well as an electromechanical converter for controlling the hydraulic booster, connected to the power supply circuit and to the feedback circuit by the position of the control mechanism. In addition, it has a hydraulic unloading machine with an electromagnet connected to the hydraulic booster and to the executive cylinders.

При обрыве сети электропитания электромеханического преобразователя и связанного с ней электромагнита переключения автомата разгрузки происходит перемещение золотника гидрораспределителя, через который исполнительные цилиндры замыкаются друг с другом, и механизм нуль-установителя устанавливает люльку насоса в нейтральное положение. When the power supply network of the electromechanical converter and the associated electromagnet of the unloading switch are cut off, the valve spool moves, through which the actuating cylinders are closed to each other, and the null-installer mechanism sets the pump cradle to the neutral position.

Недостатком насоса по [2] является медленная установка люльки насоса в нейтральное положение и связанная с ней задержка остановки объекта управления после снятия управляющего сигнала. Это происходит из-за замедленного перемещения люльки к нейтральному положению под воздействием механизма нуль-установителя после срабатывания электромагнита автомата разгрузки. Время установления люльки насоса в нейтральное положение только механизмом нуль-установления на порядок больше, чем время возвращения ее с помощью механизма управления. The disadvantage of the pump according to [2] is the slow installation of the cradle of the pump in the neutral position and the associated delay in stopping the control object after removing the control signal. This is due to the slow movement of the cradle to a neutral position under the influence of the zero-installer mechanism after the operation of the electromagnet of the unloading machine. The time for the pump cradle to be in a neutral position only by the zero-setting mechanism is an order of magnitude longer than the time it was returned using the control mechanism.

Изобретение направлено на повышение быстродействия электрогидропривода по останову объекта регулирования после обрыва сети электропитания. Это достигается тем, что в электрогидравлнческом приводе, содержащем гидродвигатель, гидравлически связанный с регулируемым насосом, к механизму управления которым подключен выход блока управления, связанного с сетью электропитания, причем в качестве механизма управления насоса применен гидроусилитель с электромеханическим преобразователем, содержащим систему возбуждения, выходные магистрали которого подключены к цилиндрам управления люлькой насоса с нуль-установителями, с которыми также гидравлически связан автомат разгрузки с электромагнитом, электромагнит автомата разгрузки подключен к сети электропитания блока управления, а в качестве системы возбуждения в электромеханическом преобразователе установлен постоянный магнит. The invention is aimed at increasing the speed of the electrohydraulic drive to stop the control object after a power outage. This is achieved by the fact that in an electrohydraulic drive containing a hydraulic motor hydraulically connected to an adjustable pump, to the control mechanism of which is connected the output of a control unit connected to the power supply network, and a hydraulic booster with an electromechanical converter containing an excitation system is used as output control mechanism, output lines which are connected to the cradle control cylinders of the pump with zero-installers, with which an unloading machine is also hydraulically connected lektromagnitom electromagnet unloading machine is connected to the power supply control unit, and as the excitation system in the electromechanical transducer is mounted a permanent magnet.

Во время работы электрогидравлнческого привода после отключения сети электропитания прекращает действовать обратная связь по положению люльки, якорь электромеханического преобразователя за счет собственных сил постоянного магнита с большой скоростью устанавливается в нейтральную позицию, золотник гидрораспределителя автомага разгрузки в связи с обесточиванием электромагнита пружиной с задержкой, связанной с инерционностью и трением золотника, переключается в положение, при котором полости цилиндров управления люлькой регулируемого насоса сообщаются друг с другом, а механизм нуль-установителя приводит люльку к нейтральному положению. При этом вспомогательный насос продолжает подавать рабочую жидкость, что позволяет механизму управления насоса в процессе приведения к нейтрали гидроусилителя и переключения золотника автомата разгрузки, дополнительно к механизму нуль-установителя принудительно приводить люльку к нейтральному положению. Вал гидромотора останавливается, движение связанного с ним объекта возможно только за счет срабатывания предохранительных клапанов. During operation of the electrohydraulic drive, after disconnecting the power supply, feedback on the position of the cradle ceases to operate, the anchor of the electromechanical converter is set to a neutral position due to the self-forces of the permanent magnet at high speed, the spool of the unloading valve of the unloading magnet due to the blackout of the electromagnet with a delay due to inertia and friction of the spool, switches to a position in which the cavity of the cylinder My pump communicates with each other, and the mechanism of the zero-installer leads the cradle to a neutral position. At the same time, the auxiliary pump continues to supply the working fluid, which allows the pump control mechanism to force the cradle to the neutral position in addition to the zero-installer mechanism to bring the hydraulic booster to neutral and switch the spool of the unloading machine. The motor shaft stops, the movement of the object associated with it is possible only due to the operation of the safety valves.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема электрогидравлического привода. The essence of the alleged invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of an electro-hydraulic drive.

Электрогидравлический привод содержит гидродвигатель 1, который рабочими магистралями 2 и 3 связан с регулируемым насосом 4. К магистралям 2 и 3 подключены подпиточные клапаны 5 и 6, своими входами подключенные к вспомогательному насосу (на чертеже не показан), а также предохранительные клапаны 7 и 8. Механизм 9 управления насоса 4 связан с люлькой 10, к которой нуль-установителями 11 и 12 поджаты плунжеры 13 и 14 цилиндров 15 и 16 управления. The electro-hydraulic actuator contains a hydraulic motor 1, which is connected by an operating line 2 and 3 to an adjustable pump 4. The make-up valves 5 and 6 are connected to the lines 2 and 3 and connected to the auxiliary pump (not shown) with their inputs, as well as safety valves 7 and 8 The control mechanism 9 of the pump 4 is connected to the cradle 10, to which the plungers 13 and 14 of the control cylinders 15 and 16 are pressed by the zero-installers 11 and 12.

К электромеханическому преобразователю 17 механизма 9 управления подключена электрическая цепь 18 от блока 19 управления, который электрической цепью 20 связан с сетью электропитания (на чертеже не показана). Электромеханический преобразователь 17 связан с гидроусилителем 21, который через магистрали 22 и 23 подключен к цилиндрам 15 и 16, а линией 24 питания соединен с автоматом 25 разгрузки. Магистралью 26 автомат 25 разгрузки подключен к вспомогательному насосу. Электромагнит 27 автомата 25 разгрузки подключен к электрической цепи 20. An electric circuit 18 is connected to the electromechanical converter 17 of the control mechanism 9 from the control unit 19, which is connected by an electric circuit 20 to the power supply network (not shown in the drawing). The electromechanical converter 17 is connected to the hydraulic booster 21, which is connected through the lines 22 and 23 to the cylinders 15 and 16, and the power supply line 24 is connected to the unloading machine 25. By line 26, the discharge unloading machine 25 is connected to the auxiliary pump. The electromagnet 27 of the automatic unloading device 25 is connected to the electric circuit 20.

Механизм управления 9 содержит электромеханический преобразователь 17 с системой возбуждения, выполненной в виде постоянного магнита 28. Якорь с заслонкой электромеханического преобразователя 17 магнитными силами постоянного магнита 28, а также люлька 10 насоса 4 нуль-установителями 11 и 12 удерживаются в нейтральном положении. The control mechanism 9 comprises an electromechanical transducer 17 with an excitation system made in the form of a permanent magnet 28. An anchor with a shutter of the electromechanical transducer 17 by the magnetic forces of the permanent magnet 28, as well as the cradle 10 of the pump 4 by the null-installers 11 and 12 are held in neutral position.

При включении электрогидравлического привода (сеть электропитания включена, вспомогательный насос задействован, вал насоса 4 вращается) золотник автомата 25 разгрузки электромагнитом 27 переключается и сообщает магистраль 26 с линией 24, запитывая гидроусилитель 21, и разобщает гидроцилиндры 15 и 16. When the electro-hydraulic drive is turned on (the power supply is turned on, the auxiliary pump is activated, the pump shaft 4 rotates), the spool of the unloading machine 25 by the electromagnet 27 switches and communicates the line 26 with line 24, supplying the hydraulic booster 21, and disconnects the hydraulic cylinders 15 and 16.

При подаче от блока 19 на электромеханический преобразователь 17 электрического управляющего сигнала его заслонка поворачивается и занимает позицию в соответствии с величиной и фазой управляющего сигнала. В выходных магистралях гндроусилителя 21 создается перепад давлений, пропорциональный управляющему сигналу. Люлька 10 плунжерами 13 и 14 цилиндров 15 и 16 поворачивается и занимает угол в соответствии с величиной управляющего сигнала. Вал гидродвигателя 1 вращается с частотой согласно углу люльки 10. При снижении управляющего сигнала люлька 10 движется к нейтральному положению, обороты вала гидродвигателя 1 снижаются. When applying from the block 19 to the electromechanical transducer 17 of the electrical control signal, its damper rotates and takes a position in accordance with the magnitude and phase of the control signal. In the output lines of the power amplifier 21, a pressure differential is created proportional to the control signal. The cradle 10 with the plungers 13 and 14 of the cylinders 15 and 16 rotates and occupies an angle in accordance with the magnitude of the control signal. The shaft of the hydraulic motor 1 rotates with a frequency according to the angle of the cradle 10. When the control signal decreases, the cradle 10 moves to the neutral position, the speed of the shaft of the hydraulic motor 1 decreases.

При внезапном несанкционированном отключении сети электропитания, например при ее обрыве, якорь электромеханического преобразователя 17 с помощью магнитного поля постоянного магнита 28 устанавливается в нейтральное положение, люлька 10 в процессе движения якоря отклоняется к нулевому положению, а после срабатывания золотника автомата 25 разгрузки, которое происходит с задержкой по отношению к срабатыванию электромеханического преобразователя 17, нуль-установителями 11 и 12 устанавливается в нулевое положение, вал гидродвигателя 1 останавливается. Движение объекта, связанного с валом, возможно только при срабатывании предохранительных клапанов 7 и 8. In the event of a sudden unauthorized disconnection of the power supply network, for example, when it is cut off, the armature of the electromechanical transducer 17 is set to the neutral position using the magnetic field of the permanent magnet 28, the cradle 10 deviates to the zero position during the movement of the armature, and after the spool of the unloading machine 25, which occurs with the delay with respect to the actuation of the electromechanical converter 17, the zero-setters 11 and 12 is set to zero, the shaft of the hydraulic motor 1 stops ivaetsya. The movement of the object associated with the shaft is possible only when the safety valves 7 and 8 are triggered.

В ГУП "ВНИИ "Сигнал" был изготовлен образец электрогидравлического привода в соответствии с предложением и проведены его испытания в сравнении с электрогидроприводом, в котором использовался насос согласно [2]. При максимальном начальном управляющем сигнале останов объекта в первом случае происходил на угле 11 град, а во втором случае - на угле 120 град. In the State Unitary Enterprise "Research Institute" Signal "a sample of the electro-hydraulic drive was made in accordance with the proposal and tested in comparison with the electro-hydraulic drive in which the pump was used according to [2]. With the maximum initial control signal, the object stopped in the first case at an angle of 11 degrees, and in the second case - at an angle of 120 degrees.

Библиография
1. Машиностроительный гидропривод. /Под ред. В. Н. Прокофьева, М., "Машиностроение", 1978 г. , 496 с. Авт: Л.А. Кондаков, Г.А. Никитин, В.Н. Прокофьев и др.Bibliography
1. Engineering hydraulic drive. / Ed. V.N. Prokofiev, M., "Engineering", 1978, 496 p. Auth: L.A. Kondakov, G.A. Nikitin, V.N. Prokofiev et al.

2. Патент РФ 1828945. Бюл. 27, 1993 г. 2. RF patent 1828945. Bull. 27, 1993

Claims

An electro-hydraulic drive comprising a hydraulic motor hydraulically connected to an adjustable pump, to the control mechanism of which is connected the output of a control unit connected to the power supply network, moreover, a hydraulic booster with an electro-mechanical converter containing an excitation system is used as a pump control mechanism, the output lines of the hydraulic booster are connected to the cradle control cylinders pump, to which the plungers of control cylinders are pressed by zero-installers, and the control cylinders are they are hydraulically connected to an unloading machine with an electromagnet, characterized in that in it the electromagnet of the unloading machine is connected to the power supply network of the control unit, and a permanent magnet is installed as an excitation system in the electromechanical converter.