RU2266234C1 - Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system - Google Patents
Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2266234C1 RU2266234C1 RU2004114577/11A RU2004114577A RU2266234C1 RU 2266234 C1 RU2266234 C1 RU 2266234C1 RU 2004114577/11 A RU2004114577/11 A RU 2004114577/11A RU 2004114577 A RU2004114577 A RU 2004114577A RU 2266234 C1 RU2266234 C1 RU 2266234C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- valve
- valves
- drive
- cylindrical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к резервированным следящим гидромеханическим многоканальным приводам, нашедшим широкое распространение в качестве исполнительных механизмов в системах управления летательных аппаратов, и может быть использовано в любой отрасли промышленности, где находят применение высоконадежные системы автоматического или механического (ручного) управления.The present invention relates to redundant tracking hydromechanical multi-channel drives, which are widely used as actuators in aircraft control systems, and can be used in any industry where highly reliable automatic or mechanical (manual) control systems are used.
Известен резервированный сервопривод, состоящий из двух независимых систем питания, подключенных к силовому двухкамерному гидродвигателю с тандемным расположением рабочих камер, и гидрораспределителя с системой качалок проводки управления цилиндрическим двухсистемным золотником (см. патент US №3398647 кл. 01-384 от 27.08.68 г.). При выходе из строя одной из систем питания сервопривод продолжает работать на другой системе питания, чем обеспечивается резервное управление летательным аппаратом.A redundant servo drive is known, consisting of two independent power systems connected to a power two-chamber hydraulic motor with a tandem arrangement of working chambers, and a hydraulic distributor with a rocking system for wiring to control a cylindrical two-system spool (see US patent No. 3398647 class 01-384 from 08.28.68. ) If one of the power supply systems fails, the servo-drive continues to work on a different power supply system, which provides backup control of the aircraft.
В известном приводе две системы коммутируются распределителем с общим двухсистемным цилиндрическим золотником, поэтому надежность управления летательным аппаратом всецело зависит от надежности работы нерезервированного золотникового гидрораспределителя, отказ которого (например, заклинивание) неизбежно приводит к отказу всего сервопривода.In the known drive, two systems are switched by a distributor with a common two-system cylindrical spool, so the reliability of controlling the aircraft entirely depends on the reliability of the unreserved spool valve, the failure of which (for example, jamming) inevitably leads to the failure of the entire servo drive.
Указанный недостаток устранен в известных гидроприводах по патентам Fr №1529793 кл. В 64 С от 08.05.67 г. и US №4079906 кл. 244/194 от 21.03.77 г., в которых каждый гидроцилиндр гидродвигателя работает от своего независимого гидрораспределителя с цилиндрическим золотником, что в целом вдвое повышает надежность управления.The specified disadvantage is eliminated in the known hydraulic drives according to the patents Fr No. 1529793 class. In 64 C dated 05/08/67 and US No. 4079906 class. 244/194 of 03/21/77, in which each hydraulic cylinder of the hydraulic motor operates from its own independent hydraulic distributor with a cylindrical spool, which generally doubles the reliability of control.
Качество следящего гидропривода во многом определяется свойствами дросселирующих золотниковых устройств, к которым предъявляются высокие требования по стабильности характеристик в различных условиях эксплуатации. Высокая надежность и долговечность, достаточно малые усилия управления, незначительные непроизводительные утечки - главные показатели качества гидрораспределителей.The quality of the follow-up hydraulic drive is largely determined by the properties of the throttling spool devices, which have high demands on the stability of characteristics in various operating conditions. High reliability and durability, fairly small control efforts, minor unproductive leaks are the main indicators of the quality of hydraulic valves.
Характеристики золотниковых гидрораспределителей зависят от точности изготовления перекрытий и величины зазоров. Золотниковые пары изготавливают с перекрытиями 0,005...0,01 мм, зазорами 2...4 мкм и очень незначительной шероховатостью (не более 0,16 мкм), а допуск нецилиндричности золотника не должен превышать 0,2 мкм. Только такое качество рабочих поверхностей золотниковых пар может обеспечивать необходимые характеристики гидропривода.The characteristics of the spool valves depend on the accuracy of the manufacture of ceilings and the size of the gaps. Spool pairs are made with overlaps of 0.005 ... 0.01 mm, gaps of 2 ... 4 microns and very slight roughness (not more than 0.16 microns), and the tolerance of the non-cylindrical nature of the spool should not exceed 0.2 microns. Only such quality of working surfaces of spool pairs can provide the necessary hydraulic drive characteristics.
С другой стороны, высокая точность изготовления золотниковых прецизионных пар для известных приводов-аналогов во многом обуславливает и большую вероятность «заклинивания» или «затяжеления» перемещений золотников в процессе работы (например, в случае возможного загрязнения рабочей жидкости), что может привести или к отказу привода или к нестабильности (увеличению) времени перекладки золотников, чем существенно снижается надежность привода в целом.On the other hand, the high accuracy of manufacturing spool precision pairs for known analog drives largely determines the likelihood of "jamming" or "tightening" of the movements of the spools during operation (for example, in the event of possible contamination of the working fluid), which can lead to failure drive or to instability (increase) of the spool shifting time, which significantly reduces the reliability of the drive as a whole.
Следует также отметить, что технологические возможности существующих производств реально не позволяют изготовить два золотниковых распределительных устройства с абсолютно одинаковыми геометрическими размерами, поэтому при малых перемещениях (рассогласованиях) золотников относительно нейтрального положения при попутных аэродинамических нагрузках рабочая полость одного из цилиндров двухкамерного гидродвигателя с определенной периодичностью оказывается запертой и за счет взаимонагружения гидроцилиндров в запертой (закрытой) полости гидроцилиндра возникает резкое повышение давления жидкости (заброс), чаще всего в несколько раз превышающий по своему значению номинальное рабочее давление, подводимое из гидросистемы питания. Забросы давлений в полостях гидроцилиндров ухудшают динамические характеристики привода и снижают усталостную прочность, долговечность и ресурс привода, приводят к увеличению размеров силовых элементов привода и, следовательно, к увеличению его габаритов и массы. Такой недостаток содержат все гидроприводы с многокамерными исполнительными гидродвигателями.It should also be noted that the technological capabilities of existing industries really do not allow manufacturing two spool-type switchgears with absolutely identical geometric dimensions, therefore, at small displacements (mismatches) of the spools relative to the neutral position at associated aerodynamic loads, the working cavity of one of the cylinders of the two-chamber hydraulic motor is locked with a certain frequency and due to the mutual loading of hydraulic cylinders in a locked (closed) floor A sharp increase in fluid pressure (overflow) occurs, often more than several times higher than the nominal operating pressure supplied from the hydraulic supply system, in the hydraulic cylinder’s spine. Pressure surges in the cavities of the hydraulic cylinders worsen the dynamic characteristics of the drive and reduce the fatigue strength, durability and service life of the drive, lead to an increase in the size of the power elements of the drive and, consequently, to an increase in its dimensions and mass. Such a drawback contains all hydraulic actuators with multi-chamber actuating hydraulic motors.
Наиболее близким по технической сущности является резервированный следящий гидромеханический привод для летательного аппарата (см. книгу Т.М.Башта «Гидравлические приводы летательных аппаратов», М., «Машиностроение», 1967 г., с.356, рис. 287). Известный резервированный следящий гидромеханический привод содержит максимальное количество сходных с заявляемым приводом признаков, а именно оба привода относятся к резервированным следящим гидромеханическим приводам для системы управления летательными аппаратами и содержат корпус с размещенными в нем двумя дросселирующими гидрораспределителями и каналами нагнетания и слива от двух независимых гидравлических источников питания, двухкамерный (двухцилиндровый) силовой исполнительный гидродвигатель двухстороннего действия, два гидроклапана разности давлений, каждый из которых сообщен с противоположными полостями управления одного из гидроцилиндров гидродвигателя, механизм передачи управляющего сигнала, состоящий из системы качалок, кинематически связанных между собой шарнирными соединениями в виде осей или пальцев вращения, и систему каналов или линий, соединяющих указанные элементы привода.The closest in technical essence is a redundant follow-up hydromechanical drive for an aircraft (see T. M. Basht’s book “Hydraulic Aircraft Drives”, M., “Mechanical Engineering”, 1967, p. 356, Fig. 287). The known redundant servo hydromechanical drive contains the maximum number of features similar to the claimed drive, namely, both drives belong to redundant servo hydromechanical drives for the aircraft control system and contain a housing with two throttling valves and discharge and discharge channels from two independent hydraulic power sources , two-chamber (two-cylinder) double-acting power actuating hydraulic engine, engine a pressure difference hydraulic valve, each of which is connected with opposite control cavities of one of the hydraulic cylinder cylinders, a control signal transmission mechanism consisting of a system of rocking chairs kinematically connected by swivel joints in the form of axes or fingers of rotation, and a system of channels or lines connecting these drive elements .
Достоинством известного привода является то, что в случае «заклинивания» («заедания») в процессе работы одного из золотников нагрузка от тяги управления (входного звена) передается на соответствующее встроенное в корпус привода устройство - шариковый фиксатор, открывающий специальный перепускной клапан, шунтирующий полости того гидроцилиндра, который управлялся «заклиненным» золотниковым устройством.The advantage of the known actuator is that in the case of “jamming” (“jamming”) during the operation of one of the spools, the load from the control rod (input link) is transferred to the corresponding device integrated in the actuator body - a ball lock that opens a special bypass valve that shunts the cavities that hydraulic cylinder which was controlled by the "stuck" spool device.
При небольших скоростях движения выходного звена, а следовательно, при малых отклонениях (рассогласованиях) золотников относительно нейтрального положения, в случаях когда давление в одном гидроцилиндре превышает давление в другом, указанные перепускные клапаны работают как переливные. Если одна из гидросистем питания выйдет из строя, исправный цилиндр начнет перемещать второй цилиндр, вышедший из строя, при этом рабочая жидкость будет проходить из одной полости через клапан разности давлений 17 и соответствующий шунтирующий перепускной клапан ко второй полости цилиндра.At low speeds of the output link, and therefore, at small deviations (mismatches) of the spools relative to the neutral position, in cases where the pressure in one hydraulic cylinder exceeds the pressure in the other, these bypass valves operate as overflow valves. If one of the hydraulic supply systems fails, a serviceable cylinder will begin to move the second cylinder that has failed, while the working fluid will pass from one cavity through the differential pressure valve 17 and the corresponding shunt bypass valve to the second cavity of the cylinder.
Известный привод отличает конструктивная сложность исполнения распределительных золотниковых устройств и всего механизма передачи управляющего сигнала, которая обусловлена введением специальных запорно-шунтирующих и блокировочных устройств с целью обеспечения надежного дублированного управления многоканальным гидроприводом при возможном «заедании» или «заклинивании» одного из золотников гидрораспределителя или отказе одной из гидросистем питания.The known drive is distinguished by the structural complexity of the execution of the spool distribution devices and the entire control signal transmission mechanism, which is caused by the introduction of special locking-shunting and blocking devices in order to ensure reliable duplicated control of the multi-channel hydraulic drive with the possible "jamming" or "jamming" of one of the valve spools or one failure from hydraulic power systems.
Однако следует отметить, что функциональные возможности известного привода достаточно ограничены. Так, например, в приводе не исключена возможность резкой просадки выходного звена под воздействием внешней нагрузки - шарнирного момента от действия аэродинамических нагрузок на рулевую поверхность в момент, когда они могут внезапно превысить максимальное усилие, развиваемое гидроприводом, или в момент внезапного отказа одной из гидросистем питания и при любом знаке внешней нагрузки, что, в свою очередь, сопровождается резким толчком (ударом) ручки управления (штурвала), который летчиком психологически воспринимается как отказ или как потеря управления летательным аппаратом.However, it should be noted that the functionality of the known drive is quite limited. So, for example, the drive does not exclude the possibility of a sharp subsidence of the output link under the influence of an external load - the articulated moment from the action of aerodynamic loads on the steering surface at the moment when they can suddenly exceed the maximum force developed by the hydraulic drive, or at the time of a sudden failure of one of the hydraulic power systems and at any sign of external load, which, in turn, is accompanied by a sharp push (stroke) of the control handle (helm), which the pilot psychologically perceives as a failure or as a loss of control of the aircraft.
Конструкцию прототипа отличает также несовершенство примененных резьбовых устройств для регулирования и фиксации положения каждого цилиндрического золотника (его отсечных кромок) относительно рабочих окон в корпусе с целью достижения симметричности скоростных характеристик выходного звена гидромеханического привода при работе от одной или от обеих гидросистем одновременно. Известные устройства не обладают высокой точностью регулирования положения золотника и надежностью фиксации его в кинематике управления приводом с помощью примененных контргаек, нередко отворачивающихся во время эксплуатации привода на летательном аппарате.The prototype design is also distinguished by the imperfection of the threaded devices used for regulating and fixing the position of each cylindrical spool (its cut-off edges) relative to the working windows in the housing in order to achieve the symmetry of the speed characteristics of the output link of the hydromechanical drive when operating from one or both hydraulic systems simultaneously. Known devices do not have high accuracy in controlling the position of the spool and its reliability in the kinematics of controlling the drive using the applied locknuts, which often turn away during operation of the drive on an aircraft.
Одним из основных требований, предъявляемых в следящему гидроприводу, является обеспечение точности и чувствительности, под которыми понимают комплекс качеств, характеризующих возможность привода воспроизводить с минимальной ошибкой перемещения выходного звена по времени (быстродействие) и по пути (точность) в соответствии с заданным перемещением входного звена. Точность, чувствительность и жесткость следящей системы управления напрямую зависит от герметичности привода (см. книгу Т.М.Башта «Гидравлические приводы летательных аппаратов», М., «Машиностроение», 1967 г., с.340, 343).One of the main requirements for a servo hydraulic drive is to ensure accuracy and sensitivity, which is understood as a set of qualities that characterize the ability of a drive to reproduce with a minimum error in the movement of the output link in time (speed) and along the path (accuracy) in accordance with the specified movement of the input link . The accuracy, sensitivity and rigidity of the tracking control system directly depends on the tightness of the drive (see T. M. Basht’s book “Hydraulic Aircraft Drives”, M., “Mechanical Engineering”, 1967, p. 340, 343).
Применяемая в гидроприводе-прототипе конструкция клапана разности давлений, включающих в себя два оппозитно расположенных обратных клапана с шаровыми запорными органами, отличается присущей для этой конструкции невысокой степенью герметичности и повышенной чувствительностью к загрязнению рабочей среды механическими частицами, что обусловлено наличием зоны, образуемой сферой запорного органа и направляющим конусом седла, попадание в которую посторонних частиц приводит к нарушению герметичности обратных клапанов и клапана разности давлений в целом.The design of the differential pressure valve used in the hydraulic prototype drive, which includes two opposed check valves with spherical locking elements, is characterized by a low degree of tightness and increased sensitivity to mechanical pollution of the working medium by this design, which is due to the presence of a zone formed by the sphere of the locking body and the guide cone of the seat, the ingress of foreign particles into it leads to a violation of the tightness of the check valves and the difference valve pressures in general.
Вследствие того, что клапан разности давлений во время работы привода постоянно находится под высоким давлением нагнетания, имеют место значительные непроизводительные перетоки рабочей жидкости из полостей высокого давления в полости низкого давления.Due to the fact that the pressure difference valve is constantly under high discharge pressure during operation of the actuator, there are significant unproductive flows of the working fluid from the high-pressure cavities in the low-pressure cavities.
Эти перетоки приводят к снижению объемного КПД привода, что выражается соотношением:These flows lead to a decrease in the volumetric efficiency of the drive, which is expressed by the ratio:
ηо=Qп/(Qп+Qн),ηо = Qп / (Qп + Qн),
где ηо - объемный КПД;where ηо is the volumetric efficiency;
Qп - полезный расход рабочей жидкости, л/мин;Qп - useful flow rate of the working fluid, l / min;
Qн - непроизводительные перетоки рабочей жидкости, л/мин.Qн - unproductive flows of working fluid, l / min.
Таким образом, невысокая герметичность клапана разности давлений помимо ухудшения динамических характеристик снижает и общий КПД следящего гидропривода. Вместе с тем только при соблюдении жестких требований по герметичности и предельно допустимым перетокам рабочей жидкости можно обеспечить необходимую надежность привода и его работоспособность в системе управления летательного аппарата.Thus, the low tightness of the differential pressure valve, in addition to the deterioration of the dynamic characteristics, also reduces the overall efficiency of the servo hydraulic drive. At the same time, only if strict requirements for tightness and maximum permissible overflows of the working fluid are observed, it is possible to ensure the necessary reliability of the drive and its operability in the control system of the aircraft.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности следящего гидромеханического привода для системы управления летательным аппаратом и, следовательно, надежности системы управления летательного аппарата за счет:The technical task of the invention is to increase the reliability of the tracking hydromechanical drive for the control system of the aircraft and, therefore, the reliability of the control system of the aircraft due to:
- упрощения и улучшения конструкции механизма передачи управляющего сигнала и привода в целом при максимальном сохранении функциональных возможностей привода-прототипа путем примененных в предлагаемом приводе наиболее надежных гидрораспределителей с плоским поворотным золотником и фильтрующих устройств для обеспечения контрольной очистки поступающей в привод рабочей жидкости;- simplification and improvement of the design of the transmission mechanism of the control signal and the drive as a whole while maintaining the functionality of the prototype drive by using the most reliable directional control valves with a flat rotary valve and filtering devices used in the proposed drive to ensure control cleaning of the working fluid entering the drive;
- исключения условий для возникновения ударной (толчковой) нагрузки на ручке управления летчика в момент отказа одной из гидросистем питания при любом знаке внешней нагрузки и применения для этих случаев противопросадочных демпфирующих устройств - гасителей аэродинамических ударов;- exclusion of conditions for the occurrence of shock (jerk) load on the pilot’s control handle at the time of the failure of one of the hydraulic power supply systems at any sign of external load and the use of anti-subsidence damping devices for these cases — dampers of aerodynamic shock;
- резервирования клапана разности давлений и повышение его герметичности, в том числе и при условиях возможного загрязнения рабочей среды, путем уменьшения контактной площади седел и притирки их к запорным органам.- redundancy of the differential pressure valve and increasing its tightness, including under conditions of possible contamination of the working medium, by reducing the contact area of the seats and grinding them to the locking elements.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом следящем гидромеханическом приводе (приводе), содержащем корпус с размещенными в нем четырехлинейными дросселирующими гидрораспределителями и каналами нагнетания и слива от двух независимых гидравлических источников питания, двухкамерный (двухцилиндровый) силовой исполнительный гидродвигатель двухстороннего действия, гидроклапаны разности давлений, каждый из которых сообщен с противоположными полостями управления одного из гидроцилиндров гидродвигателя, механизм передачи управляющего сигнала, состоящий из системы качалок, кинематически связанных между собой шарнирными соединениями в виде осей или пальцев вращения, и систему каналов или линий, соединяющих указанные элементы привода, согласно изобретению гидромеханический привод снабжен четырехлинейными дросселирующими гидрораспределителями с плоскими поворотными золотниками, управляющими валами и регулирующими устройствами - ручными приводами приведения плоских золотников в нейтральное положение, каждое из устройств встроено в шарнирное соединение элемента кинематики передачи управляющего сигнала к гидрораспределителю и выполнено в виде трехступенчатого цилиндрического стержня с кольцевым наружным буртом и резьбовым хвостовиком, размещенным своими крайними ступенями в соосных цилиндрических расточках приводной качалки или рычага с возможностью вращения вокруг своей оси и жесткой фиксации в осевом и окружном направлениях, а средняя цилиндрическая ступень стержня выполнена эксцентричной относительно оси поворота с возможностью взаимодействия с подшипником качения или скольжения сопряженного элемента кинематики передачи управляющего сигнала, кроме этого в линиях входов каналов нагнетания обеих гидросистем питания встроены противопросадочные демпферные устройства - гасители (компенсаторы) аэродинамических ударов, выполненные в виде уплотненных по внешней поверхности обратных клапанов с прямым направлением пропускания проводимой среды и с шаровыми запорными органами, осевые рабочие перемещения которых ограничиваются упорами в виде цилиндрических штифтов с бесконсольно закрепленными в корпусы клапанов концами, причем упор каждого клапана установлен перпендикулярно и со смещением относительно продольной оси клапана для подавления автоколебаний (самовозбуждения) запорного органа при прохождении через него потока рабочей среды, при этом величина смещения и диаметр расточки (камеры) размещения запорного органа в клапане связаны зависимостью:The problem is solved in that in the proposed follow-up hydromechanical actuator (actuator), comprising a housing with four-linear throttling valves and discharge and discharge channels from two independent hydraulic power sources, a two-chamber (two-cylinder) double-acting power actuator, differential pressure hydraulic valves, each of which communicates with opposite control cavities of one of the hydraulic cylinders of the hydraulic motor, the transmission mechanism of the control signal, consisting of a system of rockers kinematically connected by swivel joints in the form of axes or pins of rotation, and a system of channels or lines connecting these drive elements, according to the invention, the hydromechanical drive is equipped with four-line throttling valves with flat rotary slide valves, control shafts and control devices - manual drives for bringing flat spools into neutral position, each of the devices is integrated into the swivel joint kinematics of the transmission of the control signal to the control valve and is made in the form of a three-stage cylindrical rod with an annular outer collar and a threaded shank, placed with its extreme steps in the coaxial cylindrical bores of the drive rocker or lever with the possibility of rotation around its axis and rigid fixation in the axial and circumferential directions, and the middle cylindrical step of the rod is made eccentric relative to the axis of rotation with the possibility of interaction with the rolling bearing or sliding of the associated kinematics element of the control signal transmission, in addition, anti-subsidence damping devices - dampers (compensators) of aerodynamic shock, made in the form of check valves sealed on the outer surface with a direct transmission direction of the conducted medium and with ball shut-off bodies, are built in the input lines of the injection channels of both hydraulic power systems , the axial working displacements of which are limited by stops in the form of cylindrical pins with unconfinedly fixed in valve bodies ends, and the stop of each valve is installed perpendicularly and with a displacement relative to the longitudinal axis of the valve to suppress self-oscillations (self-excitation) of the shut-off element when the fluid flows through it, while the amount of displacement and the diameter of the bore (chamber) of the shut-off element in the valve are related by:
Е=(0,18...0,22)Dp,E = (0.18 ... 0.22) Dp,
где Е - величина смещения оси упорного штифта относительно продольной оси клапана, мм,where E is the displacement of the axis of the thrust pin relative to the longitudinal axis of the valve, mm,
Dp - диаметр расточки (гнезда) под шаровой запорный орган в корпусе клапана, мм,Dp - the diameter of the bore (socket) under the ball locking element in the valve body, mm,
согласно изобретению, в корпусе привода, в линиях подачи рабочей жидкости от обеих гидросистем питания к гидрораспределителям установлены фильтрующие устройства - средства очистки этой жидкости от механических частиц, каждое из которых выполнено в виде размещенных в общей цилиндрической расточке корпуса фильтрующего элемента и отсечного клапана в виде цилиндрического плунжера, препятствующего вытеканию рабочей жидкости из подводящей напорной системы питания и из привода одновременно во время демонтажа фильтроэлемента из корпуса привода, а гидроклапан разности давлений конструктивно и функционально сформирован в виде отдельного резервированного модуля с возможностью встраивания в одну цилиндрическую расточку корпуса привода и содержит корпус, выполненный в виде тонкостенной гильзы с уплотнениями на внешней установочной поверхности, на внутренней цилиндрической поверхности сквозного канала гильзы, в ее средней части образована кольцевая коллекторная проточка трапецеидальной формы, а в цилиндрический канал гильзы с оппозитным расположением встроены запорно-корректирующие устройства с запирающими элементами типа «клапан-седло», состоящие из герметично, соосно и неподвижно установленных в канале гильзы последовательно открываемых обратных клапанов с общей траекторией пропускания рабочей среды в направлении расположения кольцевой коллекторной проточки, в которой образованы радиальные каналы с возможностью ее постоянного соединения с подводящей напорной магистралью гидросистемы питания, при этом со стороны входов потоков пропускаемой среды из полостей гидроцилиндра во внутренние полости клапана разности давлений размещены обратные клапаны с подпружиненными плоскими (тарельчатыми) запирающими элементами (затворами) с наружной сферической направляющей частью и с возможностями ограниченного осевого перемещения запирающих элементов, а оппозитно расположенные и контактирующие между собой обратные клапаны, установленные в средней части корпуса-гильзы, выполнены с шаровыми запорными органами, с возможностью рабочего осевого перемещения последних до упоров, выполненных в виде цилиндрических штифтов с бесконсольно заделанными в седла клапанов концами, перпендикулярно расположенных к направлению движения потока и смещенных относительно продольных осей седел на величину Е, при этом внутренние камеры седел, в которых размещены шаровые запорные органы, соединены между собой и сообщены через радиально расположенные каналы с коллекторной проточкой гильзы и напорной магистралью, а у плоского (тарельчатого) затвора обратного клапана контактирующая поверхность притерта к уплотнительным кромкам седла, выполненным в виде кольцевых, концентрично расположенных ножевых выступов одинаковой высоты, при этом канавка между ножевыми выступами выполнена тороидальной с радиусом круга, образующего тор, равным высоте выступа, а центр тора расположен в плоскости уплотнительных кромок ножевых выступов.according to the invention, in the drive housing, in the supply lines of the working fluid from both hydraulic supply systems to the control valves, filtering devices are installed - means for cleaning this fluid from mechanical particles, each of which is designed as a filter element housed in a common cylindrical bore and a shut-off valve in the form of a cylindrical a plunger that prevents the flow of working fluid from the supply pressure supply system and from the drive at the same time as the filter element is removed from the housing and the pressure difference hydraulic valve is structurally and functionally formed as a separate redundant module with the possibility of embedding into one cylindrical bore of the actuator housing and comprises a housing made in the form of a thin-walled sleeve with seals on the external mounting surface, on the inner cylindrical surface of the through channel of the sleeve in a trapezoidal annular collector groove is formed in the middle part, and shut-off corrective devices with locking elements of the "valve-saddle" type, consisting of hermetically, coaxially and motionlessly installed in the sleeve channel of successively open check valves with a common path of transmission of the working medium in the direction of the arrangement of the annular collector groove in which radial channels are formed with the possibility of its constant connection with the supply pressure line of the hydraulic power system, while on the side of the inlet flows of the flowing medium from the cavities of the hydraulic cylinder into the inner bands These differential pressure valves are equipped with non-return valves with spring-loaded flat (plate) locking elements (closures) with an external spherical guide part and with the possibility of limited axial movement of the locking elements, and opposed valves located opposite and contacting each other, installed in the middle of the sleeve body, made with spherical locking bodies, with the possibility of working axial movement of the latter to the stop, made in the form of cylindrical pins with an uncontrolled rear ends in the valve seats, perpendicular to the direction of flow and offset relative to the longitudinal axis of the seats by an amount E, while the inner chambers of the seats, in which the ball valves are located, are interconnected and communicated through radially arranged channels with a collector groove of the sleeve and the pressure head the line, and in the case of a flat (poppet) valve of the non-return valve, the contacting surface is ground to the sealing edges of the seat, made in the form of annular, concentrically located of knife protrusions of the same height, while the groove between the knife protrusions is made toroidal with a radius of the circle forming the torus equal to the height of the protrusion, and the center of the torus is located in the plane of the sealing edges of the knife protrusions.
Применение в приводе четырехлинейных дросселирующих гидрораспределителей с плоским поворотным золотником позволяет значительно упростить конструкцию механизма передачи управляющего сигнала и одновременно обеспечить высокую надежность привода.The use of four-line throttling valves with a flat rotary valve in the drive can significantly simplify the design of the control signal transmission mechanism and at the same time ensure high reliability of the drive.
Распределители с плоским поворотным золотником имеют ряд преимуществ перед распределителями с цилиндрическим золотником. Главное их достоинство заключается в малой чувствительности к загрязнению рабочей жидкости, на которой они работают и, как следствие этого отсутствие опасности их заклинивания. Распределители с плоским поворотным золотником отличаются высоким быстродействием - время перемещения из нейтрального положения в любое крайнее не более 0,03 с.Valves with a flat rotary valve have several advantages over valves with a cylindrical valve. Their main advantage is their low sensitivity to contamination of the working fluid on which they work and, as a result, the absence of the danger of their jamming. Distributors with a flat rotary valve are characterized by high speed - the travel time from neutral to any extreme position is not more than 0.03 s.
Большим преимуществом распределителей с плоским поворотным золотником является высокая степень герметичности. Увеличение утечек в таких распределителях с повышением температуры происходит в 5...6 раз менее интенсивно по сравнению с цилиндрическими за счет автоматической компенсации зазора между перемещающимися деталями плоского распределителя. Упомянутый зазор мал (его величина определяется толщиной несущей масляной пленки), поэтому проникновение в зазор абразивных частиц затруднено.A big advantage of valves with a flat rotary valve is a high degree of tightness. An increase in leakage in such valves with increasing temperature occurs 5 ... 6 times less intensively compared with cylindrical ones due to automatic compensation of the gap between moving parts of the flat valve. The mentioned gap is small (its value is determined by the thickness of the carrier oil film), therefore, the penetration of abrasive particles into the gap is difficult.
Поскольку рабочие отсечные кромки у взаимодействующих между собой деталей - распределительной плиты и плоского золотника - выполнены открытыми и при необходимости могут многократно доводиться (освежаться), то достигается больший по сравнению с распределителями с цилиндрическим золотником срок службы и ремонтопригодность.Since the working shut-off edges of the interacting parts - the distribution plate and the flat spool - are made open and, if necessary, can be refilled (refreshed) many times, a longer service life and maintainability compared to valves with a cylindrical spool are achieved.
Кроме того, благодаря свободной ориентации подвижного элемента относительно неподвижного полностью устраняется возможность заклинивания его даже при попадании в зазор твердых загрязнителей.In addition, due to the free orientation of the movable element relative to the stationary one, the possibility of jamming it even when solid contaminants enter the gap is completely eliminated.
Допустимые внутренние утечки в распределителе с плоским золотником обеспечиваются при зазорах по золотнику от 5 до 8 мкм, что почти в два раза выше, чем в цилиндрических золотниках. Одновременно с этим при таком зазоре обеспечивается «плавающий эффект» работы плоского гидростатически разгруженного золотника, при котором создается смазывающий слой рабочей жидкости, и тем самым обеспечивается минимальное трение (момент, необходимый для поворота золотника).Permissible internal leaks in a valve with a flat spool are provided with gaps on the spool from 5 to 8 μm, which is almost two times higher than in cylindrical spools. At the same time, with such a gap, a "floating effect" of the operation of a flat hydrostatically unloaded spool is provided, at which a lubricating layer of the working fluid is created, and thereby minimal friction is ensured (the moment required to rotate the spool).
Распределители с плоским поворотным золотником удобнее компонуются в кинематике привода, имеют меньшие потери на трение и находят все большее распространение в технике, особенно в гидромеханических рулевых приводах систем управления летательных аппаратов.Distributors with a flat rotary slide valve are more conveniently assembled in the drive kinematics, have lower friction losses and are increasingly used in technology, especially in hydromechanical steering drives of aircraft control systems.
Установка обратных клапанов с прямым направлением пропускания проводимой среды и шаровыми запорными органами в линиях нагнетания обеих гидросистем питания обеспечивает перекрытие каналов нагнетания на момент воздействия внешней нагрузки, превышающей максимальную, или на момент внезапного отказа одной из гидросистем питания при любом знаке внешней аэродинамической нагрузки, чем исключается резкая просадка выходного звена привода и возникновение удара (толчка) на ручке управления летчика. За счет смещения упорных штифтов клапанов относительно их продольных осей обеспечивается устойчивая и надежная работа шарового запорного органа в потоке проводимой среды под любым давлением (без автоколебаний и вибрации) и в целом работоспособность простой и технологичной конструкции клапана.The installation of check valves with a direct direction of transmission of the fluid and ball locking elements in the discharge lines of both hydraulic supply systems ensures that the discharge channels are blocked at the moment of exposure to an external load exceeding the maximum, or at the time of a sudden failure of one of the hydraulic systems for any sign of external aerodynamic load, which excludes sharp drawdown of the output link of the drive and the occurrence of a shock (push) on the pilot's control handle. Due to the displacement of the thrust pins of the valves relative to their longitudinal axes, stable and reliable operation of the ball locking element in the flow of the conducted medium under any pressure (without self-oscillations and vibration) and, in general, the operability of the simple and technological valve design are ensured.
Предложенное техническое решение по клапанам разности давлений обладает существенным преимуществом по отношению к прототипу и другим известным решениям, обеспечивающим достижение поставленной цели, - повышение надежности, герметичности, в том числе и при условиях возможного загрязнения рабочей жидкости, долговечности, технологичности и ремонтопригодности гидромеханического привода за счет:The proposed technical solution for pressure difference valves has a significant advantage in relation to the prototype and other known solutions that achieve this goal - improving reliability, tightness, including under conditions of possible contamination of the working fluid, durability, manufacturability and maintainability of the hydromechanical drive due to :
- резервирования - дополнительного введения в конструкцию клапана разности давлений со стороны сообщения с полостями гидродвигателя обратных клапанов с плоским запирающим элементом;- redundancy - an additional introduction to the valve design of the pressure difference from the side of communication with the cavities of the check valve hydraulic motor with a flat locking element;
- выполнения клапанов разности давлений в виде технологичного модуля с возможностью его встройки непосредственно в одну цилиндрическую расточку корпуса привода, что обеспечивает проведение автономной отработки технических характеристик клапанов, повышение качества и снижение сроков проведения ремонтно-восстановительных работ;- implementation of pressure difference valves in the form of a technological module with the possibility of its integration directly into one cylindrical bore of the actuator housing, which ensures autonomous testing of valve technical characteristics, improving quality and reducing the time for repair and restoration work;
- выполнения уплотнительной поверхности седла по запорному органу в виде кольцевых, притертых к плоской уплотняемой поверхности тарельчатого затвора ножевых выступов с минимальной контактной площадью.- perform the sealing surface of the saddle on the locking body in the form of an annular, rubbed against the flat sealing surface of the disk-shaped shutter of the blade protrusions with a minimum contact area.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:
На фиг.1 представлена общая схема резервированного следящего гидромеханического привода для системы управления летательным аппаратом, снабженного двумя четырехлинейными дросселирующими гидрораспределителями 2 и 3 с плоскими поворотными золотниками 4 и 5, управляющими двухкамерным (двухцилиндровым) гидродвигателем 11. Привод оснащен:Figure 1 shows the general scheme of the redundant follow-up hydromechanical drive for the aircraft control system, equipped with two four-linear throttling valves 2 and 3 with flat rotary spools 4 and 5, controlling a two-chamber (two-cylinder) hydraulic motor 11. The drive is equipped with:
- противопросадочными демпферными устройствами - обратными клапанами 18 и 19 с шаровыми запорными органами 20 и 21, установленными в линиях входов каналов нагнетания 6 и 8 двух независимых гидравлических источников питания;- anti-subsidence damping devices - check valves 18 and 19 with ball locking bodies 20 and 21 installed in the input lines of the pressure channels 6 and 8 of two independent hydraulic power sources;
- резервированными клапанами разности давлений 14 и 15;- redundant valves of
- фильтрующими устройствами 28 и 29 с отсечными клапанами 30 и 31.- filtering devices 28 and 29 with shut-off valves 30 and 31.
На фиг.2 показан узел А на фиг.1, общий вид, разрез резервированного модуля клапана разности давлений 14 с двумя запорно-корректирующими устройствами 39 и 40 с запирающими элементами типа «клапан-седло».Figure 2 shows the node And in figure 1, a General view, a section of a redundant valve module of the
На фиг.3 показан узел Б на фиг.2, разрез обратного клапана с плоским тарельчатым затвором 42 по месту прилегания последнего к седлу клапана.Figure 3 shows the node B in figure 2, a section of the check valve with a
На фиг.4 показан разрез В-В на фиг.1 регулирующего устройства - ручного привода приведения плоского золотника в нейтральное положение, встроенного в шарнирное соединение приводного рычага 64 гидрораспределителя 2.In Fig. 4, a section BB is shown in Fig. 1 of a control device - a manual actuator for bringing the flat spool to the neutral position, which is integrated in the articulated joint of the
Привод (фиг.1) содержит корпус 1 с размещенными в нем двумя четырехлинейными дросселирующими гидрораспределителями 2 и 3 с управляющими валами 2а и 3а и с плоскими поворотным золотниками 4 и 5 соответственно. Каждый гидрораспределитель сообщен с независимым гидравлическим источником питания. Гидрораспределитель 2 сообщен с первой гидросистемой питания через каналы напора 6 и слива 7. Гидрораспределитель 3 - со второй гидросистемой питания через каналы напора 8 и слива 9. Гидрораспределитель 2 управляет гидроцилиндром 10 двухкамерного гидродвигателя 11 двухстороннего действия с исполнительным силовым штоком-поршнем 12. Гидрораспределитель 3 управляет гидроцилиндром 13 гидродвигателя 11.В корпусе 1 привода размещены два клапана разности давлений 14 и 15 с возможностью сообщения первого из них с полостями гидроцилиндра 10 и напорным каналом 6, а второго - с полостями гидроцилиндра 13 и напорным каналом 8. Привод содержит также механизм 16 передачи управляющего сигнала на гидрораспределители 2 и 3. Механизм состоит из системы качалок, кинематически связанных между собой шарнирными соединениями в виде осей вращения, а также качалки 17 обратной связи для обеспечения следящего режима работы привода.The drive (figure 1) contains a housing 1 with two four-line throttling valves 2 and 3 located in it with control shafts 2a and 3a and with flat rotary spools 4 and 5, respectively. Each directional valve is in communication with an independent hydraulic power source. The control valve 2 communicates with the first hydraulic power supply system through the pressure channels 6 and discharge 7. The control valve 3 - with the second hydraulic power supply system through the pressure channels 8 and drain 9. The control valve 2 controls the hydraulic cylinder 10 of the two-chamber hydraulic motor 11 with double-acting actuator and piston rod 12. The control valve 3 controls the hydraulic cylinder 13 of the hydraulic motor 11. In the housing 1 of the actuator there are two valves of the
В корпусе 1 привода, в линиях входов каналов 6 и 8 обеих гидросистем питания встроены противопросадочные (демпферные) устройства - обратные клапаны 18 и 19 с шаровыми запорными органами 20 и 21, осевые рабочие перемещения которых ограничиваются упорами в виде цилиндрических штифтов 22 и 23, бесконсольно закрепленных в корпусах клапанов 18 и 19, причем штифт-упор каждого клапана установлен перпендикулярно и со смещением на величину «Е» относительно продольной оси клапана. В корпусе 1 привода, в линиях 24 и 25 подачи рабочей жидкости от двух гидравлических систем питания, в цилиндрических расточках 26 и 27 установлены фильтрующие устройства с фильтрующими элементами 28 и 29 и отсечными клапанами, выполненными в виде цилиндрических плунжеров 30 и 31, препятствующих вытеканию рабочей жидкости из подводящих гидросистем по линиям 24 и 25 и каналам 32 и 33 самого привода в момент демонтажа (снятия) фильтроэлементов 28 и 29, например при проведении регламентных осмотров или при промывках.In the drive housing 1, in the input lines of the channels 6 and 8 of both hydraulic supply systems, anti-subsidence (damper) devices are built-in: check valves 18 and 19 with ball locking elements 20 and 21, the axial working displacements of which are limited by stops in the form of cylindrical pins 22 and 23, without console fixed in the valve bodies 18 and 19, and the pin-stop of each valve is installed perpendicularly and with an offset of "E" relative to the longitudinal axis of the valve. In the drive housing 1, in the lines 24 and 25 for supplying the working fluid from two hydraulic power systems, filtering devices with filtering elements 28 and 29 and shut-off valves made in the form of cylindrical plungers 30 and 31 preventing the flow of the working fluid are installed in cylindrical bores 26 and 27 fluid from the hydraulic supply lines 24 and 25 and channels 32 and 33 of the drive itself at the time of dismantling (removal) of the filter elements 28 and 29, for example during routine inspections or flushing.
Гидроклапаны разности давлений 14, 15 конструктивно выполнены в виде блок-модулей с возможностью их легкой установки в корпус привода или демонтажа из него (фиг.2). Каждый гидроклапан содержит корпус 34, выполненный в виде гильзы с уплотнениями 35 и 36 на внешней установочной поверхности. На внутренней цилиндрической поверхности сквозного канала 37 образована кольцевая коллекторная проточка 38 трапецеидальной формы, а в самих каналах с оппозитным (встречным) расположением встроены два запорно-корректирующих устройства 39 и 40. Каждое из этих устройств состоит из герметично установленных в канале 37 двух обратных клапанов с возможностью последовательного прохождения рабочей жидкости через клапаны в направлении расположения кольцевой коллекторной проточки 38, в которой образованы радиальные каналы 41 для постоянного сообщения с напорной линией питающей гидросистемы.The hydraulic valves of the
Со стороны входов потоков пропускаемой среды из полостей гидроцилиндров 10 и 13 во внутренние полости клапанов разности давлений 14 и 15 (фиг.1 и 2) размещены обратные клапаны с подпружиненными плоскими тарельчатыми затворами 42, 43, 44 и 45 соответственно, имеющие ограниченные осевые рабочие перемещения. Оппозитно расположенные обратные клапаны, установленные в средних частях гильз 34, выполнены с шаровыми запорными 46, 47, 48 и 49, осевые рабочие перемещения которых ограничиваются упорами в виде цилиндрических штифтов 50, 51, 52 и 53 с бесконсольно заделанными в седла клапанов концами и смещенных относительно продольных осей седел на величину «Е» (фиг.2), обеспечивающую фиксацию и устойчивую работу шаровых запорных органов в потоке проводимой среды под давлением, чем устраняется шум, вибрация и значительный физический износ в процессе работы элементов клапанов.On the inlet side of the flows of the flowing medium from the cavities of the hydraulic cylinders 10 and 13 into the internal cavities of the valves of the
Внутренние камеры размещения шаровых запорных органов 46 и 47 клапана 14 (фиг.2) соединены между собой и сообщены через радиально расположенные каналы 54 и 55 с коллекторной проточкой 38 гильзы 34. В обратных клапанах каждый плоский тарельчатый затвор, например 42 (фиг.3), притерт к уплотнительным кромкам 56 и 57 седла клапана, выполненным в виде кольцевых концентрично расположенных ножевых выступов одинаковой высоты, при этом канавка 58 между этими выступами выполнена тороидальной с радиусом круга, образующего тор, равным высоте выступа, а центр тора расположен в плоскости уплотнительных кромок 56, 57 ножевых выступов.The inner chambers for locating the
Модульное исполнение клапана разности давлений обеспечивается путем установки по его обеим сторонам, в диаметральной плоскости, двух цилиндрических ограничительных штифтов 58 и 59 (фиг.2) и контровочных упругих колец 60 и 61, размещенных в кольцевых канавках 62 и 63, выполненных на внешней поверхности гильзы 34.The modular design of the differential pressure valve is provided by installing on its both sides, in the diametrical plane, two cylindrical
Шарнирное соединение приводного рычага 64 (фиг.4), поворачивающего управляющий вал 2а (фиг.1) гидрораспределителя 2, включает в себя регулирующее устройство - ручной привод приведения плоского золотника 4 в нейтральное положение, выполненное в виде трехступенчатого цилиндрического стержня 65 с кольцевым наружным буртом 66 и резьбовым хвостовиком 67, размещенным своими крайними ступенями 68 и 69 в соосных цилиндрических расточках 70 и 71 приводного рычага 64 с возможностью жесткой фиксации в окружном направлении с помощью штифта 72, запрессованного в торец бурта 66 стержня 65, и в аксиальном направлении с помощью затяжной гайки 73, навернутой на резьбовой хвостовик 67 стержня 65.The swivel connection of the drive lever 64 (Fig. 4), which rotates the control shaft 2a (Fig. 1) of the control valve 2, includes an adjusting device — a manual drive to bring the flat spool 4 to the neutral position, made in the form of a three-stage
Средняя цилиндрическая ступень 74 стержня 65 выполнена с эксцентриситетом «Е1» относительно оси вращения стержня 65 в соосных расточках 70 и 71 рычага 64 и с возможностью взаимодействия с поверхностью внутреннего диаметра подшипника 75, запрессованного по наружному диаметру в отверстие тяги 76 механизма 16 (фиг.1) передачи управляющего сигнала.The middle
При повороте стержня 65 (например, при проведении регулировочных работ в составе привода) рычаг 64 за счет эксцентриситета Е1 средней части стержня 65 будет поворачивать относительно неподвижной тяги 76 управляющий вал 2а гидрораспределителя 2 на определенный угол, чем обеспечивается поворот плоского золотника 4 и его отсечных кромок относительно неподвижных распределительных окон корпуса 1.When the
Предлагаемая конструкция регулирующего устройства по ручной коррекции и приведению плоского золотника в нейтральное положение с необходимой точностью, определяемой (задаваемой) величиной Е1 эксцентриситета средней части стержня 65, позволяет получить оптимальные выходные параметры гидрораспределителя, необходимые для его работы в составе следящего гидромеханического привода.The proposed design of the control device for manual correction and bringing the flat spool to the neutral position with the necessary accuracy, determined by the (set) value E1 of the eccentricity of the middle part of the
Привод в режиме ручного управления работает следующим образом (см. фиг.1):The drive in manual control mode operates as follows (see figure 1):
Летчик через механизм передачи управляющего сигнала 16 одновременно перемещает два плоских золотника 4 и 5 гидрораспределителей 2 и 3. Золотники, перемещаясь (поворачиваясь на определенный от нейтрального положения угол в ту или другую сторону), сообщают соответствующие две полости двух гидроцилиндров 10 и 13 гидродвигателя 11 с напорными 6 и 8 и сливными 7 и 9 каналами двух независимых гидравлических источников питания - первой и второй гидросистем.The pilot through the control signal transmission mechanism 16 simultaneously moves two flat spools 4 and 5 of the hydraulic distributors 2 and 3. The spools, moving (turning to a certain angle from a neutral position in one direction or another), communicate the corresponding two cavities of the two hydraulic cylinders 10 and 13 of the hydraulic motor 11 s pressure 6 and 8 and drain 7 and 9 channels of two independent hydraulic power sources - the first and second hydraulic systems.
Под действием рабочих давлений общий исполнительный шток-поршень 12 поступательно перемещается и отклоняет рулевые поверхности летательного аппарата от нейтрального положения в ту или другую стороны. При этом рабочая жидкость в приводе в нагнетательных системах, проходя через обратные клапаны 18 и 19, аксиально перемещает их шаровые запорные органы 20 и 21 до упоров в перпендикулярно установленные цилиндрические штифты 22 и 23.Under the action of working pressures, the common actuating rod-piston 12 translationally moves and deflects the steering surfaces of the aircraft from a neutral position in one direction or another. In this case, the working fluid in the drive in the discharge systems, passing through the check valves 18 and 19, axially moves their ball locking elements 20 and 21 to the stops in the perpendicularly mounted cylindrical pins 22 and 23.
Благодаря выполненным смещениям указанных штифтов от продольных осей клапанов на величину «Е» равнодействующая сил потока, действующая на шаровой запорный орган каждого клапана, надежно фиксирует его в зоне между стенкой расточки и штифтом, образуемой в стороне, противоположной смещению штифта, чем обеспечивается свободный проход рабочей среды и исключаются автоколебания запорного органа в потоке, являющиеся, как правило, источником автоколебаний и вибраций гидропривода или гидросистемы в целом, особенно в гидроприводах большой мощности.Due to the displacements of these pins from the longitudinal axes of the valves by an amount of "E", the resultant flow forces acting on the ball locking element of each valve securely fixes it in the area between the wall of the bore and the pin formed in the side opposite to the pin offset, which ensures free passage of the working environments and excludes self-oscillations of the shut-off body in the flow, which are, as a rule, a source of self-oscillations and vibrations of the hydraulic actuator or the hydraulic system as a whole, especially in hydraulic drives of large power awns.
Работа привода в момент воздействия максимальных аэродинамических нагрузок на рулевые поверхности летательного аппарата или при внезапном отказе одной из гидросистем источника питания в момент воздействия максимальных аэродинамических нагрузок (см. фиг.1).The operation of the drive at the time of exposure to maximum aerodynamic loads on the steering surfaces of the aircraft or in the event of a sudden failure of one of the hydraulic systems of the power source at the time of exposure to maximum aerodynamic loads (see figure 1).
Рабочие полости цилиндров 10 или 13 гидродвигателя 11 соединены через систему канализации корпуса и гидрораспределители 2 и 3 с входными обратными клапанами 18 и 19 с шаровыми запорными органами 20 и 21. В момент воздействия максимальных аэродинамических нагрузок любого знака или при полном отказе одной из гидросистем питания обратный клапан - шаровой запорный орган функционирующей системы управления - запирает рабочую жидкость в работающей полости гидроцилиндра, благодаря чему ударная нагрузка от максимального шарнирного момента будет восприниматься запертой в цилиндре жидкостью.The working cavities of the cylinders 10 or 13 of the hydraulic motor 11 are connected through the sewerage system of the housing and the control valves 2 and 3 with the inlet check valves 18 and 19 with the ball shut-off bodies 20 and 21. When the maximum aerodynamic loads of any sign are applied or when one of the hydraulic power supply systems completely fails, the return the valve - a ball locking element of a functioning control system - locks the working fluid in the working cavity of the hydraulic cylinder, so that the shock load from the maximum articulated moment will play to get into the fluid locked in the cylinder.
В связи с тем, что обратные клапаны с шаровыми запорными органами не обладают достаточной герметичностью и всегда допускают противоположное пропускание рабочей среды, привод в этом случае работает как демпфер, обеспечивая плавную просадку исполнительного штока до момента уравновешивания внешних аэродинамических сил и максимально развиваемой силы (мощности) привода.Due to the fact that the non-return valves with ball locking elements do not have sufficient tightness and always allow the opposite transmission of the working medium, the drive in this case works as a damper, providing a smooth subsidence of the actuating rod until the balance of external aerodynamic forces and the maximum developed force (power) drive.
Работа привода в момент возникновения в полостях гидроцилиндров забросов давлений, превышающих по своему значению номинальные значения подводимых к приводу давлений нагнетания:The operation of the drive at the time of the occurrence of pressure overshoots in the cavities of the hydraulic cylinders exceeding in their value the nominal values of the discharge pressures supplied to the drive:
В случаях, когда давление в одной из полостей гидроцилиндра начинает превышать давление нагнетания, подводимое к гидроприводу, в работу автоматически включается подключенный к этому цилиндру клапан разности давлений, который снижает пик заброса давления до значений давлений нагнетания, подводимых к приводу.In cases where the pressure in one of the cavities of the hydraulic cylinder begins to exceed the discharge pressure supplied to the hydraulic actuator, the differential pressure valve connected to this cylinder is automatically turned on, which reduces the peak of pressure overshoot to the values of the discharge pressure supplied to the actuator.
Например, при возникновении заброса давления в левой полости гидроцилиндра 10 гидродвигателя 11 это давление, действуя с левой стороны клапана разности давлений 14, последовательно открывает сначала обратный клапан с плоским тарельчатым запорным органом 43, а затем - обратный клапан с шаровым запорным органом 47 запорно-корректирующего устройства 40 (фиг.2), преодолевая усилие сопротивления пружины плоского затвора и давления нагнетания, действующего на шаровой запорный орган 47 со стороны коллекторной проточки 38.For example, when pressure build-up occurs in the left cavity of the hydraulic cylinder 10 of the hydraulic motor 11, this pressure, acting on the left side of the
При открытии указанных запорных органов возникший заброс давления в левой полости цилиндра 10 сообщается с напорной полостью системы гидропривода и гасится до его номинального значения, чем предохраняются силовые элементы гидропривода от перегрузок.When these shut-off bodies are opened, the resulting pressure build-up in the left cavity of the cylinder 10 communicates with the pressure cavity of the hydraulic drive system and is extinguished to its nominal value, thereby protecting the hydraulic drive power elements from overloads.
Оснащение привода четырехлинейными дросселирующими гидрораспределителями с плоскими поворотными золотниками, фильтрующими устройствами, обратными клапанами с шаровыми запорными органами, установленными на входах каналов нагнетания, и резервированными модулями клапанов разности давлений, сообщенными с полостями гидроцилиндров силового гидродвигателя, позволило повысить надежность и эффективность работы привода, а следовательно, надежность системы управления летательным аппаратом, за счет:Equipping the actuator with four-line throttling directional valves with flat rotary spools, filtering devices, check valves with ball valves mounted at the inlet of the discharge channels, and redundant pressure difference valve modules communicated with the hydraulic cylinder cavities of the power hydraulic motor, made it possible to increase the reliability and efficiency of the drive, and therefore , the reliability of the aircraft control system, due to:
- исключения возникновения ударной нагрузки на ручке управления летчика в момент воздействия максимальных аэродинамических нагрузок на рулевые поверхности летательного аппарата или в момент внезапного отказа одной из гидросистем питания привода;- elimination of the occurrence of shock load on the pilot's control stick at the moment of the maximum aerodynamic load impact on the steering surfaces of the aircraft or at the moment of a sudden failure of one of the drive's hydraulic power systems;
- исключения возникновения сверхдопустимых забросов давлений в полостях гидроцилиндра многоканального гидропривода и сведения до минимума непроизводительных утечек;- eliminating the occurrence of super-permissible pressure overshoots in the cavities of the hydraulic cylinder of a multi-channel hydraulic actuator and minimizing unproductive leaks;
- исключения из конструкции привода прецизионных цилиндрических золотниковых пар, склонных к заклиниванию в случаях работы на загрязненной рабочей жидкости и перехода на работу гидрораспределителей с плоскими поворотными золотниками, что позволило упростить конструкцию механизма передачи входного сигнала.- exceptions from the design of the drive of precision cylindrical spool pairs, which are prone to jamming in cases of work on contaminated working fluid and the transition to the operation of directional control valves with flat rotary spools, which made it possible to simplify the design of the input signal transmission mechanism.
Проведенные сравнительные испытания многоканальных гидромеханических приводов с цилиндрическими золотниками, совершающими поступательные рабочие перемещения, и с плоскими золотниками, совершающими поворотные рабочие движения при прочих равных условиях, включая и условия искусственного загрязнения рабочей среды, полностью подтвердили преимущество последних по сравнению с известными гидромеханическими приводами с цилиндрическими золотниковыми гидрораспределителями. Поэтому гидроприводы с цилиндрическим золотником в отечественной практике дополнительно резервируют, применяя кроме основных золотников еще и дублирующие золотники, выполненные в виде гильз, охватывающих основные золотники, что намного усложняет и удорожает конструкцию гидропривода в целом (см. книгу В.И.Гониодский и др. «Привод рулевых поверхностей самолетов», М., «Машиностроение», 1974 г., с.179).Comparative tests of multichannel hydromechanical actuators with cylindrical spools making translational working movements and with flat spools making rotary working movements, ceteris paribus, including conditions of artificial pollution of the working medium, fully confirmed the advantage of the latter compared with the known hydromechanical actuators with cylindrical spools hydrodistributors. Therefore, hydraulic drives with a cylindrical spool in domestic practice are additionally reserved, using, in addition to the main spools, duplicate spools made in the form of sleeves covering the main spools, which greatly complicates and increases the cost of the hydraulic drive design as a whole (see the book by V.I. Goniodsky and others. “Aircraft steering surfaces drive”, M., “Mechanical Engineering”, 1974, p. 179).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114577/11A RU2266234C1 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004114577/11A RU2266234C1 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2266234C1 true RU2266234C1 (en) | 2005-12-20 |
Family
ID=35869663
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004114577/11A RU2266234C1 (en) | 2004-05-12 | 2004-05-12 | Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2266234C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445517C2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Hydraulic drive of discrete angular movement |
| RU2497027C1 (en) * | 2012-10-31 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") | Hydraulic drive of discrete angular displacement |
| RU2504695C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") | Hydroelectric drive |
-
2004
- 2004-05-12 RU RU2004114577/11A patent/RU2266234C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Т.М.Башта. Гидравлические приводы летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1967, с.356, рис.287. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445517C2 (en) * | 2010-06-10 | 2012-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" | Hydraulic drive of discrete angular movement |
| RU2504695C1 (en) * | 2012-10-25 | 2014-01-20 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") | Hydroelectric drive |
| RU2497027C1 (en) * | 2012-10-31 | 2013-10-27 | Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" (ОАО "ЦНИИАГ") | Hydraulic drive of discrete angular displacement |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6981439B2 (en) | Redundant flow control for hydraulic actuator systems | |
| US5494256A (en) | Dual seal ball valve | |
| US4436279A (en) | Stem connection for gate valve | |
| US5624101A (en) | Dual seal valve | |
| US8763989B2 (en) | Three-way poppet valve with internal check feature | |
| US9638295B2 (en) | Friction-ring transmission having two roller bodies spaced apart from one another by a gap | |
| US5442993A (en) | Self-aligning piston | |
| WO2012121410A1 (en) | Gate valve and slide valve | |
| RU2266234C1 (en) | Redundant hydromechanical servo drive for flying vehicle control system | |
| US6923212B2 (en) | Fail safe apparatus for a direct-drive servovalve | |
| WO1991018229A1 (en) | Arrangement in closing valves | |
| US4286625A (en) | Four-way plug valve | |
| US3207180A (en) | Pressure fluid distributors | |
| CN110603396B (en) | Gate valve | |
| WO2023150455A1 (en) | Sequence valve with a reverse free flow configuration integrated therewith | |
| US4128047A (en) | Actuator with locking valves | |
| RU2250405C1 (en) | Check valve | |
| US5540258A (en) | Holding check control valve | |
| US4466597A (en) | Electro-mechanical direct drive valve servo system with rotary to linear valve drive mechanism | |
| RU2261195C1 (en) | Self-contained hydraulic drive- electrohydraulic servo unit module | |
| US4884401A (en) | Three position dual failure shut-off valve system | |
| RU2237826C2 (en) | Backed-up electrohydraulic drive | |
| RU2241143C1 (en) | Electrohydraulic redundant servo drive | |
| CN110785592B (en) | Sliding valve | |
| US7571794B2 (en) | Hydraulic clutch actuation system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20070817 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090513 |