RU2268400C1 - Electrohydraulic servo drive - Google Patents
Electrohydraulic servo drive Download PDFInfo
- Publication number
- RU2268400C1 RU2268400C1 RU2004111954/06A RU2004111954A RU2268400C1 RU 2268400 C1 RU2268400 C1 RU 2268400C1 RU 2004111954/06 A RU2004111954/06 A RU 2004111954/06A RU 2004111954 A RU2004111954 A RU 2004111954A RU 2268400 C1 RU2268400 C1 RU 2268400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plunger
- hydraulic
- pump
- spring
- spool
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
- Servomotors (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к машиностроительной гидроавтоматике и может быть использовано, например, в системах управления транспортных средств, дорожно-строительной технике, в авиа- и ракетостроении, судостроении и т.д. в качестве автономного электрогидравлического исполнительного механизма.The proposed device relates to hydraulic engineering and can be used, for example, in vehicle control systems, road-building equipment, in aircraft and rocket science, shipbuilding, etc. as an autonomous electro-hydraulic actuator.
Известен электрогидравлический следящий привод по патенту РФ №2052673, кл. F 15 B 9/00, 1982, содержащий размещенные в корпусе электродвигатель 1, регулируемый аксиально-плунжерный насос 2 с качающейся поворотной люлькой 9 с опорным шарикоподшипником внутри, шарнирно связанной с регулятором 10 в виде односторонне подпружиненного поршня, соединенного с нагнетающей гидролинией и с предохранительным клапаном 7. В приводе также имеется поршневой гидрокомпенсатор 6, штоковая полость которого соединена через редукционный клапан 3 с нагнетающей гидролинией, а подпоршневая - с гидролинией слива. Исполнительный механизм привода в виде гидроцилиндра 5 с потенциометром обратной связи 19 соединен гидролиниями с золотниковым двухкаскадным электрогидравлическим преобразователем-распределителем, при этом ход управляющей втулки 16 равен ходу распределительного золотника 4. Втулка 16 шарнирно соединена с якорем 15 электромеханического преобразователя 14. Золотник 4 соединен с нагнетающей гидролинией, гидролинией всасывания насоса 2, управляющей полостью регулятора 10 и с редукционным клапаном 3. Из-за большого количества подведенных гидролиний золотник 4 имеет на отсечных кромках среднего бурта по четыре щели, образованные рабочими окнами в распределительной втулке 17.Known electro-hydraulic servo drive according to the patent of the Russian Federation No. 2052673, class. F 15 B 9/00, 1982, comprising an electric motor 1 located in the housing, an adjustable axial plunger pump 2 with a swinging swivel cradle 9 with a thrust ball bearing inside, articulated with a
Наличие в приводе сложной кинематики регулятора 10 поворота люльки 9, образованного дифференциальным поршнем, управляемым золотником 4 и двухступенчатым предохранительным клапаном 7, сужает полосу пропускаемых приводом частот управляющих сигналов, приводит к завышенному энергопотреблению на холостом и тормозном режимах, повышенному теплонагреву.The presence in the drive of the complex kinematics of the
Наиболее близким прототипом предлагаемого изобретения по технической сущности и числу совпадающих признаков является электрогидравлический следящий привод по патенту РФ №2218486, кл. F 15 B 9/00, 2002, содержащий размещенные в корпусе электродвигатель 1, насос 2 регулируемой производительности с поворотной люлькой 3, шарнирно соединенной с пружиной 5 с одной стороны и с плунжером 6 регулятора производительности насоса с другой стороны, в котором посередине выполнен осевой продольный прямоугольный паз, а также компенсационно-поддавливающее устройство 16, редукционный клапан 23, золотник 39 ограничителя мощности с дросселем 40, клапан подпитки 36, гидродвигатель 18, ограничитель скорости 43 во всасывающем канале 21 насоса, двухкаскадный гидроусилитель в виде дифференциального трехбуртового полого следящего золотника 35 с электроуправляемой втулкой 33. Золотник 35 установлен в распределительной втулке, снабженной перегородкой на наружной поверхности, центральные окна которой разделены через одно этой перегородкой, образующей с корпусом две полости, одна из которых соединена с гидролинией нагнетания, а другая - с полостью управления плунжера 6 регулятора производительности насоса. Гидростатические башмаки качающего узла насоса 2 прижаты к рабочей поверхности поворотной люльки пружиной, установленной на валу насоса, опертой с одной стороны на ротор насоса, а с другой - на сепаратор, соединенный с валом через кардан, передающий на сепаратор и гидростатические башмаки вращающий момент. Плунжеры качающего узла насоса 2 соединены с гидростатическими башмаками через толкатели со сферическими шарнирами на концах.The closest prototype of the invention according to the technical nature and the number of matching features is an electro-hydraulic servo drive according to the patent of the Russian Federation No. 2218486, class F 15 B 9/00, 2002, comprising an electric motor 1 located in the housing, a variable displacement pump 2 with a swivel cradle 3 pivotally connected to a spring 5 on one side and with a plunger 6 of a pump capacity regulator on the other side, in which an axial longitudinal is made in the middle a rectangular groove, as well as a pressure-compensating device 16, a pressure reducing valve 23, a power limiter spool 39 with a throttle 40, a make-up valve 36, a hydraulic motor 18, a speed limiter 43 in the pump suction channel 21, two-stage th hydraulic booster in the form of a differential three-port hollow follow-up spool 35 with an electrically-controlled sleeve 33. The spool 35 is installed in a distribution sleeve provided with a partition on the outer surface, the central windows of which are separated through one of this partition, forming two cavities with the body, one of which is connected to the discharge hydraulic line and the other with a cavity for controlling the plunger 6 of the pump capacity controller. The hydrostatic shoes of the pumping pump assembly 2 are pressed against the working surface of the rotary cradle by a spring mounted on the pump shaft, supported on one side of the pump rotor, and on the other side of a separator connected to the shaft through a cardan, transmitting torque to the separator and hydrostatic shoes. The plungers of the pumping pump assembly 2 are connected to the hydrostatic shoes via pushers with spherical joints at the ends.
Недостатки известных электрогидравлических следящих приводов заключаются в следующем:The disadvantages of the known electro-hydraulic servo drives are as follows:
- для управления гидроусилителем необходимо мощное электромеханическое устройство, так как конструкция золотника с внутренней полостью и четырьмя щелями по среднему бурту обусловливает увеличение его диаметра, а размещение на золотнике управляющей втулки уравнивает ее ход с ходом золотника. Завышенный диаметр золотника и установленной на нем управляющей втулки при одинаковой величине их хода приводят к повышению мощности управляющего электромеханического устройства, снижению быстродействия гидроусилителя, сужению полосы пропускаемых частот, увеличению массы и габаритов, а также к необходимости повышения мощности электросигналов управления приводом. Люфт в соединении управляющей втулки с поводком электромеханического устройства снижает чувствительность и ухудшает динамику привода. Снижает работоспособность, быстродействие и динамичность привода также размещение электромеханического устройства в полости привода, заполненной гидрожидкостью,- to control the hydraulic booster, a powerful electromechanical device is necessary, since the design of the spool with an internal cavity and four slots along the middle shoulder causes an increase in its diameter, and the placement on the spool of the control sleeve equalizes its stroke with the stroke of the spool. An overestimated diameter of the spool and the control sleeve installed on it with the same value of their stroke leads to an increase in the power of the control electromechanical device, a decrease in the speed of the hydraulic booster, a narrowing of the pass-through frequency band, an increase in mass and dimensions, as well as a need to increase the power of the electric drive control signals. Backlash in the connection of the control sleeve with the leash of the electromechanical device reduces the sensitivity and affects the dynamics of the drive. Reduces the performance, speed and dynamism of the drive as well as the placement of an electromechanical device in the drive cavity filled with hydraulic fluid,
- завышенные габаритные размеры регулируемого аксиально-плунжерного насоса из-за необходимости размещения на валу кардана, соединяющего вал с сепаратором,- overestimated overall dimensions of the adjustable axial plunger pump due to the need to place on the shaft a cardan connecting the shaft to the separator,
- наличие в люльке насоса сепаратора с размещенным в нем карданом, передающим вращающий момент на сепаратор и установленные в нем башмаки с толкателями, приводит к повышению суммарной инерционной массы люльки и массы насоса в целом,- the presence of a separator in the cradle of the pump with a cardan placed in it, transmitting torque to the separator and shoes with pushers installed in it, leads to an increase in the total inertial mass of the cradle and the mass of the pump as a whole,
- шарнирное соединение люльки насоса с цилиндрическим плунжером 6 регулятора производительности через осевой продольный прямоугольный паз, выполненный посередине плунжера, в котором размещен один конец управляющего люлькой рычага, не обеспечивает полной шарнирной развязки последнего, так как ограничивает свободу вращения плунжера 6 относительно корпуса, приводит к необходимости расширения зазоров в соединении рычага с пазом плунжера, увеличения диаметра средней шейки и плунжера в целом. Отсутствие полной шарнирной развязки в соединении плунжера с рычагом не дает возможности выполнить минимальные зазоры (например, 0,003...0,005 мм) в соединении плунжера с гильзой, уменьшить утечки рабочей жидкости через зазоры, что особенно целесообразно для гидроприводов, работающих с повышенным самонагревом. Кроме этого, выполнение прямоугольного паза с высокой точностью и малой шероховатостью внутренних поверхностей в плунжере из твердого материала, необходимого для обеспечения стабильности зазоров, представляет значительную технологическую сложность и удорожает стоимость обработки детали в целом,- the swivel connection of the cradle of the pump with a cylindrical plunger 6 of the performance controller through an axial longitudinal rectangular groove made in the middle of the plunger, in which one end of the control cradle is placed, does not provide complete articulation of the latter, since it limits the freedom of rotation of the plunger 6 relative to the housing, leading to the need widening the gaps in the connection of the lever with the groove of the plunger, increasing the diameter of the middle neck and plunger as a whole. The absence of complete hinge isolation in the connection of the plunger with the lever does not make it possible to fulfill the minimum clearances (for example, 0.003 ... 0.005 mm) in the connection of the plunger with the sleeve, to reduce the leakage of the working fluid through the gaps, which is especially useful for hydraulic drives operating with increased self-heating. In addition, the execution of a rectangular groove with high accuracy and low roughness of the inner surfaces in the plunger made of solid material, necessary to ensure the stability of the gaps, is of considerable technological complexity and increases the cost of processing the part as a whole,
- наличие длинной последовательной цепочки элементов управления люлькой насоса, включающей золотники гидроусилителя 35, ограничителя мощности 39, регулятор с плунжером 6 снижает быстродействие и сужает полосу пропускаемых приводом частот.- the presence of a long sequential chain of controls for the cradle of the pump, including the spools of the hydraulic booster 35, power limiter 39, the regulator with the plunger 6 reduces speed and narrows the bandwidth of the frequencies passed by the drive.
Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а именно уменьшение массы и габаритов насоса и привода в целом, снижение затрат мощности на управление электрогидравлическим следящим приводом, повышение чувствительности, быстродействия, расширение полосы пропускаемых частот путем снижения инерционности звеньев-регуляторов, снижение непроизводительных энергозатрат, повышение технологичности кинематики соединения регулятора и люльки насоса и связанной с этим экономической эффективности.The technical task of the invention is to eliminate these drawbacks, namely, reducing the weight and dimensions of the pump and drive as a whole, reducing power costs for controlling an electro-hydraulic servo drive, increasing sensitivity, speed, expanding the bandwidth of the transmitted frequencies by reducing the inertia of the link-regulators, reducing unproductive energy costs, improving the manufacturability of the kinematics of the connection of the controller and the cradle of the pump and the associated economic efficiency.
Для достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи в предлагаемом электрогидравлическом следящем приводе, содержащем размещенные в корпусе электродвигатель и соединенные гидролиниями регулируемый аксиально-плунжерный насос с валом и поворотной двуплечей люлькой, подпружиненной с одного конца на угол максимальной производительности и взаимодействующей вторым концом с плунжером-регулятором, компенсационно-поддавливающее устройство с полостью-баком и камерой управления, гидродвигатель, клапан подпитки, ограничитель мощности, редукционный клапан, двухкаскадный электрогидравлический усилитель с регулируемым дросселем "сопло-заслонка" в первом каскаде и подпружиненным золотником второго каскада, соединенным с полостями гидродвигателя, а также с плунжером-регулятором через двухбуртовый двусторонне подпружиненный золотник, выполненный трехлинейным, подторцевые камеры которого соединены с соплами первого каскада и подторцевыми камерами золотника второго каскада, управляющие гидролинии которого, соединенные с рабочими полостями гидродвигателя, подведены также на бурты двухбуртового золотника, межбуртовая полость которого соединена с первой подторцевой полостью плунжера-регулятора, соединенного второй полостью с нагнетающей гидролинией насоса и поджатого одним из буртов, образованным проточкой, выполненной посередине плунжера-регулятора, к охватывающему его вильчатому второму концу люльки насоса, при этом в насосе плунжерные башмаки подпружинены со стороны ротора к люльке через бурт вала, выполненный посередине между его опорами, и сепаратор, установленный на сферический торец этого бурта, обращенный к люльке.To achieve the specified technical result and solve the problem in the proposed electro-hydraulic follow-up drive, containing an electric motor located in the housing and connected by hydraulic lines, an adjustable axial plunger pump with a shaft and a rotary two-arm cradle, spring-loaded from one end to the maximum performance angle and interacting the other end with the plunger regulator, compensation-crushing device with a cavity tank and a control chamber, hydraulic motor, make-up valve , power limiter, pressure reducing valve, two-stage electro-hydraulic amplifier with an adjustable throttle "nozzle-damper" in the first stage and a spring-loaded spool of the second stage connected to the hydraulic motor cavities, as well as with a plunger-regulator through a two-sided spring-loaded spool made by a three-line chamber connected to nozzles of the first cascade and sub-end chambers of the spool of the second cascade, the control hydraulic lines of which are connected to the working cavities by a guide rod, also brought to the shoulders of the double-flange spool, the double-flange cavity of which is connected to the first sub-end cavity of the plunger-regulator, connected by the second cavity to the pump discharge line and pressed by one of the collars, formed by a groove made in the middle of the plunger-regulator to the forked second end of the cradle pump, while in the pump the plunger shoes are spring-loaded from the rotor side to the cradle through the shaft shoulder, made in the middle between its bearings, and a separator mounted on ferichesky end of the collar facing the cradle.
При поиске и анализе патентных материалов и технической литературы не обнаружено технических решений, признаки которых были бы сходны с признаками, отличающими предложенное устройство от прототипа. Таким образом, данное решение соответствует критерию "новизна". Поскольку предложенное устройство выполнено из известных составных частей, оно соответствует условию "промышленная применимость". А так как в результате неочевидным образом реализуется поставленная задача, то заявленное устройство соответствует условию "изобретательский уровень".When searching and analyzing patent materials and technical literature, no technical solutions were found whose features would be similar to those distinguishing the proposed device from the prototype. Thus, this solution meets the criterion of "novelty." Since the proposed device is made of known components, it meets the condition of "industrial applicability". And since the task is realized in an unobvious way, the claimed device meets the condition of "inventive step".
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where
- на фиг.1 показана принципиальная схема электрогидравлического следящего привода (привода);- figure 1 shows a schematic diagram of an electro-hydraulic servo drive (drive);
- на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.- figure 2 is a section along aa in figure 1.
Привод содержит размещенные в корпусе электродвигатель 1, вал которого соединен с валом 2, установленным на опорах (подшипниках) 3, аксиально-плунжерного насоса с ротором 4, плунжерами 5 с гидростатическими башмаками 6 и двуплечей поворотной люлькой 7. Люлька с одного конца пружиной 8 установлена на угол максимальной производительности насоса (до упора 9), второй конец 10 люльки, имеющий вильчатую форму, охватывает проточку 11 (фиг.2) посередине плунжера-регулятора 12, взаимодействуя с буртом 13. Пружиной 14, опертой одной стороной в ротор 4, а другой стороной в бурт 15 вала 2, башмаки 6 прижаты к люльке 7 при помощи сепаратора 16, установленного на сферический торец 17 бурта 15, обращенный к люльке 7. Бурт 15 выполнен между опорами 3 вала 2 и соединен при помощи шлиц с ротором 4 насоса. Подторцевые полости плунжера-регулятора 12, соединенные вторая с нагнетающей гидролинией 18 насоса, а первая гидролинией 19 - с двухбуртовым золотником 20, выполненным трехлинейным, имеющим межбуртовую полость 21, бурты 22 и 23, подторцевые пружинные камеры 24 и 25. Золотник 20 соединен гидролиниями 26 и 27, подведенными на его бурты 23 и 22, с полостями гидродвигателя 28 и с управляющими гидролиниями 29 и 30 золотника 31 двухкаскадного электрогидравлического усилителя, содержащего в первом каскаде регулируемый дроссель "сопло-заслонка" 32, постоянные дроссели 33 и 34 и синхронизирующие пружины в подторцевых камерах золотника 31. Подторцевые камеры 24 и 25 золотника 20 соединены с "соплом-заслонкой" 32 и подторцевыми камерами золотника 31. Нагнетающая гидролиния 18 насоса соединена со средним буртом золотника 31 и через редукционный клапан 35 с камерой управления 36 гидрокомпенсатора 37 и дросселями 33 и 34 электрогидравлического усилителя. Гидролиния всасывания 38 насоса соединена с полостью-баком 39 гидрокомпенсатора 37 через клапан подпитки 40 и с золотником 31 через ограничитель мощности 41, у которого камера управления 42 соединена с гидролинией 18.The drive contains an electric motor 1 located in the housing, the shaft of which is connected to a shaft 2 mounted on bearings (bearings) 3, an axial plunger pump with a rotor 4, plungers 5 with hydrostatic shoes 6 and a two-arm swivel cradle 7. The cradle is installed from one end by a spring 8 at an angle of maximum pump capacity (to the stop 9), the
Привод работает следующим образом.The drive operates as follows.
При подаче напряжения на клеммы электродвигателя 1 начинает раскручиваться вал 2 и соединенный с ним при помощи шлиц на бурте 15 ротор 4 насоса, люлька 7 которого установлена пружиной 8 на угол максимальной производительности. Плунжеры 5, гидростатические башмаки 6 которых прижаты к рабочей поверхности люльки 7 пружиной 14 при помощи сепаратора 16, установленного на сферический торец 17 бурта 15 вала 2, совершают возвратно-поступательное движение на максимальный рабочий ход. Заполнение гидрожидкостью подплунжерных камер насоса при этом происходит по гидролинии 38 из полости-бака 39 гидрокомпенсатора 37 через клапан подпитки 40. Из насоса гидрожидкость под давлением по гидролинии 18 подается через фильтр ко второй подторцевой полости плунжера-регулятора 12, редукционному клапану 35 и далее к дросселям 33 и 34 и к "соплу-заслонке" 32 двухкаскадного электрогидравлического усилителя. По мере роста частоты вращения вала 2 растет производительность насоса и давление в нагнетающей гидролинии 18, устанавливается редуцированное давление, например, 30 кгс/см2 на выходе редукционного клапана 35 и в соединенной с ним камере управления 36 гидрокомпенсатора 37, обеспечивая повышение давления в полости-баке 39, гидролинии всасывания 38 и за счет этого повышение эффективности работы насоса. При этом изменение объема жидкости в приводе, связанное с его работой, например, от нагрева, компенсируется изменением объема полости-бака 39 гидрокомпенсатора 37 за счет выдвижения (втягивания) его поршня.When voltage is applied to the terminals of the electric motor 1, the shaft 2 and the pump rotor 4 connected to it with the help of the slot on the shoulder 15 begin to spin, the cradle 7 of which is mounted by a spring 8 at the maximum productivity angle. Plungers 5, hydrostatic shoes 6 of which are pressed to the working surface of the cradle 7 by a spring 14 using a separator 16 mounted on the spherical end 17 of the shoulder 15 of the shaft 2, make a reciprocating movement at maximum stroke. The hydraulic fluid filling of the pump’s sub-plunger chambers occurs along the hydraulic line 38 from the tank cavity 39 of the hydraulic compensator 37 through the make-up valve 40. From the pump, the hydraulic fluid under pressure is fed through the hydraulic line 18 through the filter to the second end cavity of the plunger-
При нулевом сигнале управления в двухкаскадном электрогидравлическом усилителе обеспечивается баланс расходов гидрожидкости через дроссели 33, 34 и "сопло-заслонку" 32, а также баланс давлений в подторцевых камерах золотника 31 и соединенных с ним подторцевых камерах 24 и 25 золотника 20. Золотники 31 и 20 устанавливаются в среднее положение, перекрывая своими буртами гидролинии 18, 26, 27 и сохраняя за счет равенства давлений в полостях гидродвигателя 28 неподвижное состояние его выходного звена. При продолжающемся росте давления в нагнетающей гидролинии 18, соединенной с второй подторцевой полостью плунжера-регулятора 12, образующийся при этом перепад давлений перемещает этот плунжер-регулятор в направлении первой подторцевой полости, вытесняя из нее жидкость по гидролинии 19 через перекрытия щелей золотников 20 и 31 в гидролинию всасывания 38. Бурт 13 плунжера-регулятора 12, воздействуя на второй конец 10 люльки 7, размещенный в проточке 11 посередине плунжера-регулятора 12, поворачивает люльку 7 в направлении от упора 9, преодолевая усилие пружины 8 на первый конец люльки 7. Связанные с люлькой через башмаки 6 и сепаратор 16, установленный на сферический торец 17 бурта 15 вала 2, плунжеры в насосе совершают уменьшенный рабочий ход. Прекращается рост производительности насоса и повышение давления нагнетания в гидролинии 18 с выходом следящего привода на холостой режим работы, то есть режим работы при отсутствии сигналов управления в электрогидравлическом усилителе и нагрузки на выходном звене гидродвигателя 28.With a zero control signal in a two-stage electro-hydraulic amplifier, a flow of fluid flows through the throttles 33, 34 and the “nozzle-damper” 32, as well as the pressure balance in the second-end chambers of the spool 31 and the connected second-end chambers 24 and 25 of the spool 20. The spools 31 and 20 are installed in the middle position, blocking with their collars the hydraulic lines 18, 26, 27 and keeping at the expense of the equal pressure in the cavities of the hydraulic motor 28 the stationary state of its output link. With a continued increase in pressure in the discharge hydraulic line 18 connected to the second sub-end cavity of the plunger-
В этом положении привод находится в состоянии готовности к отработке сигналов управления, поступающих из внешнего (на чертеже не показан) электронного блока управления. Скорость выхода на холостой режим или время "готовности" привода зависят, в частности, от инерционности вала 2, ротора 4 и других вращающихся частей насоса, инерционности поворотной люльки и находящихся в ней элементов связи с качающими плунжерами 5 насоса, а также от легкости перемещения (трения) плунжера-регулятора 12 и т.д. Уменьшение времени "готовности" до 1 секунды или даже десятых долей секунды для современных быстродействующих следящих приводов представляет актуальную задачу, решаемую в предложенном устройстве за счет снижения инерционности упомянутых выше подвижных частей насоса, уменьшения посадочного зазора плунжера-регулятора 12, при обеспечении полной шарнирной развязки в соединении плунжера-регулятора с люлькой 7 и повышении гидравлической жесткости его подторцевых полостей. Потребляемая следящим приводом мощность от источника питания электродвигателя 1 (на чертеже не показан) определяется в основном расходом жидкости через дроссели 33, 34 и "сопло-заслонку" 32 и перепадом давления между гидролиниями 18 и 38 в зависимости от настройки редукционного клапана 35.In this position, the drive is in a state of readiness for testing control signals coming from an external (not shown) electronic control unit. The speed at which the drive goes to idle mode or the drive “standby” time depends, in particular, on the inertia of the shaft 2, rotor 4 and other rotating parts of the pump, the inertia of the swivel cradle and the elements of communication with pump swinging plungers 5 in it, as well as ease of movement ( friction) of the plunger-
При поступлении из электронного блока управления приводом сигналов управления в двухкаскадный электрогидравлический усилитель из-за смещения заслонки нарушается баланс расходов через дроссели 33, 34 и сопла в элементе "сопло-заслонка" 32, а также давлений в подторцевых камерах золотников 31 и 20. Происходит перемещение этих золотников в направлении, зависящем от полярности сигналов управления, на величину хода, пропорциональную величине сигналов. Перепады давлений уравновешиваются усилиями пружин в подторцевых камерах золотников 31, 20 и перемещение золотников прекращается, при этом кромки буртов золотников открывают пропорциональные ходу золотников щели. Обеспечивается соединение нагнетающей гидролинии 18 с одной из управляющих гидролиний 29 (или 30) и с полостью гидродвигателя 28. При этом противоположная полость гидродвигателя 28 соединяется с гидролинией всасывания 38. Обеспечивается перемещение выходного звена гидродвигателя 28 со скоростью, пропорциональной расходу протекающей через его полости гидрожидкости. Одновременно управляющая гидролиния 29 (или 30) соединяется с межбуртовой полостью 21 золотника 20 и по гидролинии 19 с первой подторцевой полостью плунжера-регулятора 12, в которую начинает поступать гидрожидкость под давлением из нагнетающей гидролинии 18. Перепад давлений в подторцевых полостях плунжера-регулятора 12 уменьшается и под действием пружины 8 люлька 7 насоса поворачивается в направлении упора 9, обеспечивая увеличение производительности насоса в соответствии с необходимым расходом жидкости через полости гидродвигателя 28.Upon receipt of control signals from the electronic control unit of the drive to the two-stage electro-hydraulic amplifier, the flow balance through the throttles 33, 34 and nozzles in the "nozzle-damper" 32 element, as well as the pressures in the sub-valve chambers of the slide valves 31 and 20, are disrupted due to the displacement of the damper of these spools in a direction depending on the polarity of the control signals by a stroke proportional to the magnitude of the signals. The pressure differences are balanced by the efforts of the springs in the sub-end chambers of the spools 31, 20 and the movement of the spools is stopped, while the edges of the spool collars open slots proportional to the stroke of the spools. The injection hydraulic line 18 is connected to one of the control hydraulic lines 29 (or 30) and to the hydraulic motor cavity 28. The opposite hydraulic motor cavity 28 is connected to the suction hydraulic 38. The output link of the hydraulic motor 28 is displaced at a speed proportional to the flow rate of the hydraulic fluid flowing through it. At the same time, the control hydraulic line 29 (or 30) is connected to the overboard cavity 21 of the slide valve 20 and along the hydraulic line 19 with the first sub-end cavity of the plunger-
Поворот люльки 7 насоса прекращается при достижении баланса моментов от усилия пружины 8 и усилия на плунжере-регуляторе 12 от перепада давлений между его под торцевыми полостями или между гидролиниями 18 и 19, который пропорционален ходу золотников 31 и 20, то есть сигналу управления, а также величине перепада давления между полостями гидродвигателя 28, то есть и нагрузке на его выходном звене.The rotation of the cradle 7 of the pump stops when the moment balance is reached from the force of the spring 8 and the force on the plunger-
Перемещение выходного звена гидродвигателя 28 преобразуется связанным с ним кинематически электрическим датчиком обратной связи (на чертеже не показан) в пропорциональный сигнал обратной связи, поступающий в электронный блок управления приводом. После перемещения выходного звена гидродвигателя 28 на заданный ход в результате обработки сигналов в электронном блоке управления приводом сигнал управления двухкаскадным электрогидравлическим усилителем обнуляется, золотники 31 и 20 под действием пружин в их подторцевых камерах возвращаются в среднее положение, и выходное звено гидродвигателя 28 вместе с присоединенной к нему нагрузкой останавливается в заданном положении.The movement of the output link of the hydraulic motor 28 is converted by a kinematically connected electric feedback sensor (not shown) to a proportional feedback signal fed to the electronic drive control unit. After moving the output link of the hydraulic motor 28 to a given stroke as a result of processing the signals in the electronic control unit of the drive, the control signal of the two-stage electro-hydraulic amplifier is reset, the spools 31 and 20 are returned to the middle position under the action of the springs in their second-end chambers, and the output link of the hydraulic motor 28 together with the load stops at a given position.
Режим работы электрогидравлического привода близок к вышеописанному режиму холостого хода с отличием лишь в величине давления в нагнетающей гидролинии 18, которая поддерживается насосом в соответствии с нагрузкой на выходном звене гидродвигателя 28 или перепадом давления между его полостями. На случай, если эта нагрузка превысит максимальную величину, либо при выходе гидродвигателя на упор, так как его ход ограничен, для ограничения повышения давления в гидролинии 18 в приводе предусмотрен ограничитель мощности с золотником 41, прекрывающим поступление гидрожидкости в насос по гидролинии всасывания 38 по мере роста давления в управляющей камере 42, соединенной с гидролинией 18. Производительность насоса уменьшается, одновременно снижается и величина потребляемого приводным электродвигателем 1 тока.The operation mode of the electro-hydraulic drive is close to the above-described idle mode with a difference only in the pressure in the discharge hydraulic line 18, which is supported by the pump in accordance with the load on the output link of the hydraulic motor 28 or the pressure drop between its cavities. In case this load exceeds the maximum value, or when the hydraulic motor reaches the stop, since its stroke is limited, to limit the increase in pressure in the hydraulic line 18, the drive has a power limiter with a spool 41, which blocks the flow of hydraulic fluid into the pump through the suction 38 as the pressure increase in the control chamber 42 connected to the hydraulic line 18. The pump performance decreases, while the current consumed by the drive motor 1 decreases.
При действии сопутствующей движению выходного звена гидродвигателя 28 нагрузки в связи с изменением знака перепада давления между его полостями изменяются давления в соединенных с ними через золотники 31 и 20 гидролиниях 18, 38 и 19. Изменяется и перепад давления между подторцевыми полостями плунжера-регулятора 12 насоса, который перемещается, поворачивая люльку 7 в сторону упора 9 на уменьшение производительности насоса и снижение токопотребления электродвигателя 1.Under the action of the load accompanying the movement of the output link of the hydraulic motor 28, due to a change in the sign of the pressure drop between its cavities, the pressures in the hydraulic lines 18, 38 and 19 connected to them through the spools 31 and 20 change, and the pressure drop between the end-to-end cavities of the pump regulator-
Таким образом, преимущество предлагаемого привода состоит в возможности применения в нем двухкаскадного электрогидравлического усилителя, управляемого изолированным от гидрожидкости электромеханическим устройством - преобразователем сигналов уменьшенной мощности. Исключается возможность влияния на его работоспособность попадающих в гидрожидкость ферромагнитных продуктов износа, улучшаются динамические свойства. Другое преимущество заключается в возможности управления золотниками малорасходным регулируемым дросселем "сопло-заслонка" и снижения непроизводительных энергозатрат. Сами золотники, выполненные без внутренних каналов, могут быть минимизированы по размерам и массе, а также по гидродинамическому воздействию протекающего потока гидрожидкости.Thus, the advantage of the proposed drive lies in the possibility of using a two-stage electro-hydraulic amplifier in it, controlled by an electromechanical device isolated from hydraulic fluid — a signal converter of reduced power. It excludes the possibility of influence on its performance of the ferromagnetic wear products falling into the fluid, and the dynamic properties are improved. Another advantage is the ability to control spools with a low-flow adjustable throttle "nozzle-damper" and reduce unproductive energy consumption. The spools themselves, made without internal channels, can be minimized by size and weight, as well as by the hydrodynamic effects of the flowing fluid stream.
Кроме этого, повышению динамических характеристик следящего привода способствует снижение инерционности звеньев-регуляторов примененного в нем малогабаритного регулируемого аксиально-плунжерного насоса.In addition, an increase in the dynamic characteristics of the servo drive is facilitated by a decrease in the inertia of the control links of the small-sized adjustable axial-plunger pump used in it.
Исследовательские работы, проведенные с электрогидравлическими следящими приводами, выполненными в соответствии с предлагаемым техническим решением и работающими при частоте вращения вала насоса до 16000 об/мин и более, давлении в гидросистеме до 220 кгс/см2, частоте изменения электросигналов управления до 100 Гц, полностью подтвердили вышеуказанные преимущества, что позволяет широко использовать заявленное устройство во многих отраслях машиностроения, связанных с гидравликой.Research work carried out with electro-hydraulic follow-up drives, performed in accordance with the proposed technical solution and operating at a pump shaft speed of up to 16,000 rpm or more, a hydraulic pressure of up to 220 kgf / cm 2 , a frequency of control electric signals of up to 100 Hz, fully confirmed the above advantages, which allows the widespread use of the claimed device in many engineering industries related to hydraulics.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111954/06A RU2268400C1 (en) | 2004-04-19 | 2004-04-19 | Electrohydraulic servo drive |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004111954/06A RU2268400C1 (en) | 2004-04-19 | 2004-04-19 | Electrohydraulic servo drive |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004111954A RU2004111954A (en) | 2005-10-10 |
| RU2268400C1 true RU2268400C1 (en) | 2006-01-20 |
Family
ID=35850934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004111954/06A RU2268400C1 (en) | 2004-04-19 | 2004-04-19 | Electrohydraulic servo drive |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2268400C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467205C1 (en) * | 2011-07-22 | 2012-11-20 | ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики"(ОАО "ЦНИИАГ") | Hydraulic drive power source |
| RU2671928C1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-11-07 | Валерий Владимирович Бодров | Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive |
-
2004
- 2004-04-19 RU RU2004111954/06A patent/RU2268400C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2467205C1 (en) * | 2011-07-22 | 2012-11-20 | ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики"(ОАО "ЦНИИАГ") | Hydraulic drive power source |
| RU2671928C1 (en) * | 2017-12-18 | 2018-11-07 | Валерий Владимирович Бодров | Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004111954A (en) | 2005-10-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11536265B2 (en) | Torque control system for a variable displacement pump | |
| CN107787421B (en) | A kind of control system for stepless transmission | |
| US2768585A (en) | Pump control mechanism | |
| JPH0122507B2 (en) | ||
| US3398650A (en) | Apparatus for regulating fluid flow with respect to a hydraulic load | |
| CN111396279B (en) | Force balance type two-dimensional plunger pump | |
| JPH0147668B2 (en) | ||
| US4625513A (en) | Controlled flow hydraulic system | |
| EP3111087A1 (en) | Axial piston device | |
| CA2996159C (en) | Pressure amplifier | |
| US4173152A (en) | Continuously variable speed converter for cooperative use with a fluid pump | |
| US2400119A (en) | Variable displacement pump | |
| US10794512B2 (en) | Electrically-driven flow rate control valve | |
| RU2268400C1 (en) | Electrohydraulic servo drive | |
| US4041843A (en) | Axial-piston variable-delivery pump with valve directional control of pressure fluid | |
| US2916927A (en) | Variable speed belt drive | |
| US3150599A (en) | Hydraulic power conversion device | |
| JPH01364A (en) | power transmission device | |
| US3155047A (en) | Power transmission | |
| JPH0830504B2 (en) | Hydro motor | |
| US2566418A (en) | Stroke control means for hydraulic pumps and motors | |
| US3570523A (en) | Self-regulating reciprocator device | |
| US3026854A (en) | Pump control | |
| US3177734A (en) | Variable-speed transmissions utilizing belts and pulleys | |
| US3362340A (en) | Three-area vane type pressure energy translating device having shock absorbing valve means |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100420 |