RU2309302C1

RU2309302C1 - Device for limiting power of electrohydraulic servo drive

Info

Publication number: RU2309302C1
Application number: RU2006105140/06A
Authority: RU
Inventors: Михаил Станиславович Бураков (RU); Михаил Станиславович Бураков; Сергей Владимирович Волков (RU); Сергей Владимирович Волков; Жорж Гавриилович Володин (RU); Жорж Гавриилович Володин; Александр Алексеевич Кабешкин (RU); Александр Алексеевич Кабешкин; Елена Никитична Лазаревич (RU); Елена Никитична Лазаревич
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2007-10-27

Abstract

FIELD: hydraulics.

SUBSTANCE: device comprises sleeve with step outer side and axial passage that receives two cylindrical collars of the step slide valve whose third collar is provided with face stop. The outer side of the smaller diameter of the sleeve is provided with the first and second grooves interconnected through the axial passage. The outer surface of greater diameter of the sleeve has two chamferings whose surfaces are connected with the axial passage through openings. The first collar is arranged near the face of the slide valve opposite to the stop to define a control chamber, is provided with two flat chamferings, and is made for permitting cooperation with the ports of the first groove in the sleeve. The second collar is separated from the third collar by a groove and is made for permitting cooperation with radial openings of the sleeve. The first groove is open from its face, and the ports of the second groove are connected with the space defined in the axial passage between the collars of the slide valve.

EFFECT: enhanced efficiency.

6 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в системах управления рабочими органами различных машин, например летательных аппаратов, в условиях ограниченной потребляемой мощности.The invention relates to the field of engineering and can be used in control systems of the working bodies of various machines, for example aircraft, in conditions of limited power consumption.

Из патентной литературы известен двухкаскадный ограничитель мощности, содержащий основной и дополнительный золотники и два регулируемых дросселя, связанных с регулирующим органом насоса [1].A two-stage power limiter is known from the patent literature, containing the main and additional spools and two adjustable chokes associated with the pump regulator [1].

Недостатками этого ограничителя являются большие габариты и масса, низкий КПД, высокая сложность изготовления и технического обслуживания, недостаточный диапазон пропускаемых частот сигнала управления, которые могут быть отработаны с достаточной точностью, низкая динамическая устойчивость и низкое качество переходного процесса, обусловленные неоптимальными схемными и конструктивными параметрами.The disadvantages of this limiter are the large dimensions and weight, low efficiency, high complexity of manufacture and maintenance, insufficient range of transmitted frequencies of the control signal that can be worked out with sufficient accuracy, low dynamic stability and low quality of the transition process due to non-optimal circuit and structural parameters.

Из патентной литературы известен ограничитель мощности электрогидравлического следящего привода, содержащий гильзу со ступенчатой наружной поверхностью и осевым каналом, в котором установлены два цилиндрических рабочих пояска ступенчатого золотника, на наружной поверхности меньшего диаметра гильзы выполнены первая и вторая проточки, соединенные окнами с осевым каналом [2].From the patent literature there is known a power limiter of an electro-hydraulic servo drive containing a sleeve with a stepped outer surface and an axial channel, in which two cylindrical working belts of a stepped spool are installed, on the outer surface of a smaller diameter of the sleeve, the first and second grooves are connected by windows with an axial channel [2] .

Недостатками данного ограничителя являются низкий КПД, обусловленный невозможностью обеспечения полного диапазона регулирования и снижения давления объемного регулирования до минимального значения, равного давлению всасывания, узость функциональных возможностей в связи с тем, что управление производится по давлению насоса (а не по давлению дроссельного регулирования электрогидравлического следящего привода, т.е. не обеспечивается объемно-дроссельное регулирование), а также связанные с этим недостаточный диапазон частот сигнала управления, которые могут быть отработаны с достаточной точностью, низкое качество переходного процесса и низкая динамическая устойчивость из-за неоптимального конструктивного решения золотника с двумя поясками и гильзы с тремя замкнутыми проточками.The disadvantages of this limiter are low efficiency, due to the inability to ensure the full control range and reduce the volume control pressure to a minimum value equal to the suction pressure, the narrowness of functionality due to the fact that the control is performed by the pump pressure (and not by the throttle pressure of the electro-hydraulic servo drive , i.e., volume-throttle regulation is not provided), as well as the insufficient signal frequency range equations that can be worked out with sufficient accuracy, low quality of the transition process and low dynamic stability due to the suboptimal design of the spool with two belts and sleeves with three closed grooves.

Технической задачей изобретения является создание эффективного ограничителя мощности и расширение арсенала ограничителей мощности.An object of the invention is the creation of an effective power limiter and the expansion of the arsenal of power limiters.

Технический результат изобретения состоит в повышении КПД, расширении функциональных возможностей, расширении диапазона пропускаемых частот, улучшении динамических характеристик - запаса устойчивости и качества переходного процесса при объемно-дроссельном регулировании привода с использованием заявляемого ограничителя мощности.The technical result of the invention consists in increasing the efficiency, expanding the functionality, expanding the range of transmitted frequencies, improving the dynamic characteristics - margin of stability and quality of the transition process with volume-throttle regulation of the drive using the inventive power limiter.

Сущность изобретения состоит в том, что ограничитель мощности электрогидравлического следящего привода содержит гильзу со ступенчатой наружной поверхностью и осевым каналом, в котором установлены два цилиндрических рабочих пояска подпружиненного ступенчатого золотника, третий поясок которого снабжен торцевым упором и выполнен с диаметром, большим диаметра осевого канала гильзы, на наружной поверхности меньшего диаметра которой выполнены первая и вторая проточки, соединенные с осевым каналом, а наружная поверхность большего диаметра гильзы выполнена с двумя плоскими срезами, поверхности которых соединены радиальными отверстиями с осевым каналом, при этом первый поясок расположен у торца золотника, противоположного упору с образованием камеры управления, выполнен шириной, меньшей ширины второго пояска, с двумя плоскими срезами на наружной поверхности и с возможностью взаимодействия с окнами первой проточки гильзы, имеющими длину больше ширины этого пояска; второй поясок отделен проточкой на золотнике от третьего пояска, расположен на расстоянии от последнего меньшем, чем от первого, и выполнен с возможностью взаимодействия с радиальными отверстиями гильзы, первая проточка которой открыта с ее торца, а окна второй проточки соединены с рабочей полостью, образованной в осевом канале между первым и вторым поясками золотника.The essence of the invention lies in the fact that the power limiter of the electro-hydraulic servo drive contains a sleeve with a stepped outer surface and an axial channel, in which two cylindrical working belts of a spring-loaded stepped spool are installed, the third belt of which is equipped with an end stop and made with a diameter larger than the diameter of the axial channel of the sleeve, on the outer surface of a smaller diameter which is made of the first and second grooves connected to the axial channel, and the outer surface of a larger diameter and the sleeves are made with two flat sections, the surfaces of which are connected by radial holes with an axial channel, while the first belt is located at the end of the spool opposite to the stop with the formation of the control chamber, made smaller than the width of the second belt, with two flat sections on the outer surface and with the possibility of interaction with the windows of the first groove of the sleeve having a length greater than the width of this girdle; the second belt is separated by a groove on the spool from the third belt, located less than the first from the last, and is configured to interact with the radial holes of the sleeve, the first groove of which is open from its end, and the windows of the second groove are connected to the working cavity formed in axial channel between the first and second zones of the spool.

Предпочтительно второй поясок расположен на расстояниях от первого и третьего поясков, отношение длин которых составляет 10.Preferably, the second belt is located at distances from the first and third belts, the ratio of the lengths of which is 10.

Первая проточка гильзы соединена с осевым каналом двумя окнами прямоугольной формы с длиной, превышающей в 2±0,1 раза ширину первого пояска.The first groove of the sleeve is connected to the axial channel by two rectangular windows with a length exceeding 2 ± 0.1 times the width of the first girdle.

Вторая проточка гильзы соединена с осевым каналом четырьмя окнами в форме окружности с диаметром, составляющим 0,5±0,05 диаметра осевого канала.The second groove of the sleeve is connected to the axial channel by four circular windows with a diameter of 0.5 ± 0.05 of the diameter of the axial channel.

Радиальные отверстия гильзы выполнены в форме соединенных между собой окружности и прямоугольного паза, ширина которого составляет 0,1÷0,3 диаметра этой окружности, расположенного со стороны наружной поверхности гильзы меньшего диаметра.The radial holes of the sleeve are made in the form of a connected circle and a rectangular groove, the width of which is 0.1 ÷ 0.3 of the diameter of this circle, located on the side of the outer surface of the sleeve of a smaller diameter.

Первая проточка и осевой канал гильзы со стороны первого пояска золотника соединены с гидролинией дроссельного регулирования привода, вторая проточка - с гидролинией объемного регулирования привода, а наружная поверхность гильзы - с двумя плоскими срезами - со сливом.The first groove and the axial channel of the sleeve from the side of the first spool belt are connected to the throttle control line of the drive, the second groove to the volumetric control line of the drive, and the outer surface of the sleeve with two flat sections with a drain.

Ограничитель предпочтительно выполнен с возможностью регулируемого соединения гидролинии дроссельного регулирования с гидролинией объемного регулирования, разобщения их при повышении давления в гидролинии дроссельного регулирования с одновременным их соединением через срезы на поверхности первого пояска золотника и соединения гидролинии объемного регулирования со сливом при дальнейшем увеличении давления.The limiter is preferably configured to connect the throttle control line to the volume control line, disconnect them when the pressure increases in the throttle control line, and simultaneously connect them through sections on the surface of the first spool zone and connect the volume control line to the drain with a further increase in pressure.

На фиг.1 изображена конструктивная схема ограничителя мощности, на фиг.2 - гильза ограничителя мощности, на фиг.3 - поперечный разрез гильзы ограничителя мощности, на фиг.4 - поперечное сечение радиального отверстия, на фиг.5 - золотник ограничителя мощности, на фиг.6 - разрез первого пояска ограничителя мощности, на фиг.7 - принципиальная схема электрогидравлического следящего привода объемно-дроссельного регулирования, на фиг.8 - логарифмические амплитудно-частотные характеристики разомкнутого привода при номинальной нагрузке, на фиг.9, 10 - переходные характеристики привода и его звеньев в режиме холостого хода и при номинальной нагрузке соответственно.Figure 1 shows a structural diagram of the power limiter, figure 2 - sleeve power limiter, figure 3 is a cross section of the sleeve of the power limiter, figure 4 is a cross section of a radial hole, figure 5 is a spool of the power limiter, Fig.6 is a section of the first belt power limiter, Fig.7 is a schematic diagram of an electro-hydraulic servo drive volume-throttle control, Fig.8 is a logarithmic amplitude-frequency characteristics of an open drive at rated load, Fig.9, 10 - per Travel characteristics of the drive and its links in idle mode and at rated load, respectively.

Ограничитель мощности электрогидравлического следящего привода содержит гильзу 1 со ступенчатой наружной поверхностью и осевым каналом 2, в котором установлены два цилиндрических рабочих пояска 3, 4 ступенчатого подпружиненного золотника 5, третий поясок 6 которого снабжен коническим или полусферическим торцевым упором 7 и выполнен с диаметром, большим диаметра осевого канала 2. На наружной поверхности меньшего диаметра гильзы 1 выполнены первая и вторая проточки 8, 9, соединенные окнами с осевым каналом 2. Наружная поверхность большего диаметра гильзы 1 выполнена с двумя плоскими срезами (не обозначены), поверхности которых соединены радиальными отверстиями 10, 11 с осевым каналом 2. Первый поясок 3 расположен у торца золотника 5, противоположного упору 7 с образованием на его свободном торце камеры управления 39. Поясок 3 выполнен с шириной 1,5 мм, меньшей ширины 2,5 мм второго пояска 4, с двумя плоскими срезами на наружной поверхности и с возможностью взаимодействия с окнами первой проточки 8 гильзы 1, имеющими длину 3 мм, большую ширины пояска 3. Второй поясок 4 расположен на расстоянии 1,5 мм от третьего пояска 6, т.е. меньшем, чем его расстояние 16 мм от первого пояска 3, и выполнен с возможностью взаимодействия с радиальными отверстиями гильзы 1, а окна второй проточки 9 последней соединены с рабочей полостью 12, образованной в осевом канале 2 между первым и вторым поясками 3, 4 золотника 5.The power limiter of the electro-hydraulic follow-up drive contains a sleeve 1 with a stepped outer surface and an axial channel 2, in which two cylindrical working belts 3, 4 of a stepped spring-loaded spool 5 are installed, the third belt 6 of which is equipped with a conical or hemispherical end stop 7 and is made with a diameter larger than the diameter axial channel 2. On the outer surface of the smaller diameter of the sleeve 1, the first and second grooves 8, 9 are made, connected by windows to the axial channel 2. The outer surface of the larger diameter the meter 1 of the sleeve 1 is made with two flat sections (not marked), the surfaces of which are connected by radial holes 10, 11 with the axial channel 2. The first belt 3 is located at the end of the spool 5, opposite the stop 7 with the formation of the control chamber 39 on its free end. Belt 3 made with a width of 1.5 mm, a smaller width of 2.5 mm of the second girdle 4, with two flat sections on the outer surface and with the possibility of interaction with the windows of the first groove 8 of the sleeve 1, having a length of 3 mm, greater than the width of the girdle 3. The second girdle 4 located at a distance 1.5 mm from the third belt 6, i.e. less than its distance 16 mm from the first belt 3, and is configured to interact with the radial holes of the sleeve 1, and the windows of the second groove 9 of the latter are connected to the working cavity 12 formed in the axial channel 2 between the first and second belts 3, 4 of the spool 5 .

При этом золотник 5 выполнен с третьим пояском 6, отделенным от второго пояска 4 проточкой на золотнике 5. Второй поясок 4 расположен на расстояниях от первого и третьего поясков 3, 6, составляющих 16 мм и 1,5 мм, т.е. отношение расстояний (длин) находится в пределах 10-12. Первая проточка 8 гильзы 1 соединена с осевым каналом 2 двумя окнами 13, 14 прямоугольной формы с длиной 3 мм, превышающей в 2±0,1 раза ширину 1,5 мм первого пояска 3.In this case, the spool 5 is made with a third band 6, separated from the second band 4 by a groove on the spool 5. The second band 4 is located at distances from the first and third bands 3, 6, comprising 16 mm and 1.5 mm, i.e. the ratio of distances (lengths) is in the range of 10-12. The first groove 8 of the sleeve 1 is connected to the axial channel 2 by two rectangular windows 13, 14 with a length of 3 mm, which is 2 ± 0.1 times the width of 1.5 mm of the first girdle 3.

Вторая проточка 9 гильзы 1 соединена с осевым каналом 2 четырьмя окнами 15 в форме окружности с диаметром 2 мм, составляющим 0,5±0,05 диаметра 4 мм осевого канала 2.The second groove 9 of the sleeve 1 is connected to the axial channel 2 by four windows 15 in the form of a circle with a diameter of 2 mm, comprising 0.5 ± 0.05 of the diameter of 4 mm of the axial channel 2.

Радиальные отверстия 10, 11 гильзы 1 выполнены в форме соединенных между собой окружности и прямоугольного паза, ширина «h» которого равна 0,2 мм и находится в пределах (составляет) 0,1÷0,3 диаметра d=1 мм этой окружности, расположенного со стороны наружной поверхности гильзы 1 меньшего диаметра.The radial holes 10, 11 of the sleeve 1 are made in the form of a connected circle and a rectangular groove, the width "h" of which is 0.2 mm and is within (is) 0.1 ÷ 0.3 diameter d = 1 mm of this circle, located on the outer surface of the sleeve 1 of smaller diameter.

Первая проточка 8 и осевой канал 2 гильзы 1 со стороны ее торца и первого пояска 3 золотника 5 соединены гидролинией 40 с гидролинией 33 дроссельного регулирования электрогидравлического следящего привода, вторая проточка 9 - с гидролинией 42 объемного регулирования насоса 17 привода, а наружная поверхность с двумя плоскими срезами соединена гидролинией 44 со сливом - всасыванием.The first groove 8 and the axial channel 2 of the sleeve 1 from the side of its end and the first girdle 3 of the spool 5 are connected by a hydraulic line 40 to a throttle control line 33 of an electro-hydraulic servo drive, a second groove 9 - to a volume control line 42 of the drive pump 17, and the outer surface with two flat sections connected by a hydraulic line 44 with a drain - suction.

Ограничитель мощности выполнен с возможностью регулируемого соединения гидролиний 40 (и 33) дроссельного регулирования с гидролинией 42 объемного регулирования, разобщения их при повышении давления в гидролинии 33 (и 40) с одновременным их соединением через дроссель 41, функции которого выполняют срезы на поверхности первого пояска 3 золотника 5, и соединения гидролинии 42 объемного регулирования через гидролинию 44 со сливом - всасыванием при дальнейшем увеличении давления в электрогидравлическом следящем приводе.The power limiter is configured to connect the throttle control lines 40 (and 33) with the volumetric control line 42, disconnect them when the pressure in the hydraulic lines 33 (and 40) increases, and at the same time connect them through the throttle 41, the functions of which are cut on the surface of the first belt 3 the spool 5, and the connection of the hydraulic control line 42 through the hydraulic line 44 with a drain - suction with a further increase in pressure in the electro-hydraulic servo drive.

Электрогидравлический следящий привод объемно-дроссельного регулирования, в котором осуществляется ограничение мощности заявляемым ограничителем, содержит исполнительный гидродвигатель 16, насос 17 с двухсторонним гидравлическим регулированием и с пружиной 18, воздействующей на регулирующий орган (наклонный диск) насоса 17 в направлении установления максимального расхода насоса 17, редукционный клапан 19 с настроечным дросселем 20, двухкаскадный гидроусилитель дроссельного регулирования с регулируемым дросселем 21 первого каскада и самоустанавливающимся пятилинейным распределителем 22 второго каскада, заявляемый трехлинейный ограничитель 23 мощности, поршневое компенсационно-поддавливающее (аккумулирующее) устройство 24, поршневая полость которого соединена с всасыванием насоса 17, заправочные клапаны 25, 26 и датчик 27 перемещения гидродвигателя 16. Гидродвигатель 16 имеет полости и реверсивный подвижный орган - шток или вал (не обозначен). Датчик 27 связан с гидродвигателем 16 зубчато-реечной передачей (не обозначена). Насос 17 связан с приводным двигателем (не изображен). По торцам плунжера поворота наклонного диска (не изображено) насоса 17 располагаются камеры 43, 45. Датчик 27 подключен к одному входу сравнивающего устройства 28, выход которого через усилитель 29 связан с электромеханическим преобразователем 30 управления дросселем 21 первого каскада гидроусилителя, жестко соединенным с распределителем 22 второго каскада. Распределитель 22 выполнен с двумя гидролиниями 31, 32, подключенными к полостям гидродвигателя 16, с одной гидролинией 33, подключенной через гидролинию 40 к заявляемому трехлинейному ограничителю 23 мощности, с двумя гидролиниями 34, 35, соединенными с нагнетанием и всасыванием насоса 16, и с двумя камерами 36, 37 управления. Камера 37 с большей площадью управления подключена ко входу регулируемого дросселя 21 первого каскада, а камера 36 с меньшей площадью - к выходу редукционного клапана 19, соединенному со штоковой полостью компенсационно-поддавливающего устройства 24 и через первый дроссель 38 постоянного сечения - со входом регулируемого дросселя 21 первого каскада. При этом вход редукционного клапана 19 соединен с нагнетанием насоса 17, гидролиния 33 пятилинейного распределителя, подключенная к трехлинейному ограничителю 23 мощности, соединена с камерой 39 управления последнего, с его гидролинией 40 и через второй дроссель 41 постоянного сечения - с гидролинией 42, соединенной с камерой 43 управления насоса 17, воздействующей в направлении увеличения его расхода, третья гидролиния 44 связана с трехлинейным ограничителем 23 мощности и соединена со всасыванием насоса 17, другая камера 45 управления которого, воздействующая в направлении уменьшения расхода, соединена с его нагнетанием.The electro-hydraulic tracking actuator for volume-throttle regulation, in which the power is claimed by the claimed limiter, contains an actuating hydraulic motor 16, a pump 17 with two-way hydraulic regulation and a spring 18 acting on the regulating body (inclined disk) of the pump 17 in the direction of establishing the maximum flow rate of the pump 17, pressure reducing valve 19 with adjusting throttle 20, two-stage throttle hydraulic booster with adjustable throttle 21 of the first stage and an installed five-way distributor 22 of the second stage, the claimed three-line power limiter 23, a piston compensation-suppressing (accumulating) device 24, a piston cavity of which is connected to the suction of the pump 17, filling valves 25, 26 and a sensor 27 for moving the hydraulic motor 16. The hydraulic motor 16 has cavities and a reversible mobile body - a rod or shaft (not indicated). The sensor 27 is connected to the hydraulic motor 16 by a rack and pinion gear (not indicated). Pump 17 is coupled to a drive motor (not shown). At the ends of the plunger of rotation of the inclined disk (not shown) of the pump 17 there are chambers 43, 45. The sensor 27 is connected to one input of the comparator 28, the output of which through the amplifier 29 is connected to the electromechanical converter 30 to control the throttle 21 of the first stage of the hydraulic booster, rigidly connected to the distributor 22 second cascade. The distributor 22 is made with two hydraulic lines 31, 32 connected to the cavities of the hydraulic motor 16, with one hydraulic line 33 connected through the hydraulic line 40 to the inventive three-line power limiter 23, with two hydraulic lines 34, 35 connected to the discharge and suction of the pump 16, and with two cameras 36, 37 control. A chamber 37 with a larger control area is connected to the input of the adjustable choke 21 of the first stage, and a chamber 36 with a smaller area is connected to the output of the pressure reducing valve 19 connected to the rod cavity of the compensation-suppressing device 24 and through the first choke 38 of constant cross section with the input of the adjustable choke 21 first cascade. In this case, the input of the pressure reducing valve 19 is connected to the pump 17, the hydraulic line 33 of the five-line distributor connected to the three-line power limiter 23 is connected to the control chamber 39 of the latter, with its hydraulic line 40 and through the second throttle 41 of constant cross section - with the hydraulic line 42 connected to the camera 43 of the control of the pump 17, acting in the direction of increasing its flow rate, the third hydraulic line 44 is connected to a three-line power limiter 23 and is connected to the suction of the pump 17, the other control chamber 45 of which ystvuyuschaya reduction in flow direction, is connected with its injection.

Заправочный клапан 25 соединен с гидролинией 33 пятилинейного распределителя 22 и с гидролинией 40 трехлинейного ограничителя 23 мощности, а второй клапан 26 через дополнительно установленный клапан 46 подпитки - со всасыванием насоса 17.The filling valve 25 is connected to the hydraulic line 33 of the five-way distributor 22 and to the hydraulic line 40 of the three-line power limiter 23, and the second valve 26 through an additionally installed make-up valve 46 with the suction of the pump 17.

На фиг.8 амплитудно-частотная логарифмическая характеристика обозначена IW(jw)I, фазочастотная логарифмическая характеристика обозначена Arg W(jw). На фиг.9, 10 обозначены характеристики переходного процесса: "а" - входной сигнал прямоугольной формы на положительном входе сравнивающего устройства, "b" - ход гидродвигателя, "c" - скорость гидродвигателя, "d" - ход золотника 5, "e" - ход регулирующего органа насоса, Т - давление нагнетания насоса.In Fig. 8, the amplitude-frequency logarithmic characteristic is indicated by IW (jw) I, the phase-frequency logarithmic characteristic is indicated by Arg W (jw). Figures 9, 10 indicate the characteristics of the transient process: "a" is the rectangular input signal at the positive input of the comparison device, "b" is the hydraulic motor stroke, "c" is the hydraulic motor speed, "d" is the stroke of the spool 5, "e" - stroke of the regulating body of the pump, T - pump discharge pressure.

Электрогидравлический следящий привод объемно-дроссельного регулирования с заявляемым ограничителем мощности работает следующим образом. Заявляемый ограничитель мощности не используется вне привода, по этому его работа описывается в составе привода.Electro-hydraulic servo drive throttle control with the claimed power limiter works as follows. The inventive power limiter is not used outside the drive, therefore, its operation is described as part of the drive.

При выключенном состоянии привода давление нагнетания отсутствует, пружиной 18 регулирующий орган (наклонная шайба и т.п.) насоса 17 установлен в положение максимального хода плунжеров (или поршней), т.е. в положение максимального расхода рабочей жидкости. Давление в камерах 43, 45 и в камерах 36, 37 одинаковое. Пуск двигателя насоса 17 приводит к созданию давления нагнетания, поступающего в камеру 45, в результате чего регулирующий орган насоса 17 переводится в положение минимального расхода рабочей жидкости, необходимого для готовности привода и гидроусилителя к отработке сигнала управления. Таким образом, при отсутствии сигнала управления на положительном входе сравнивающего устройства 28 расход энергии минимален. Редукционный клапан 19 устанавливает и в дальнейшем обеспечивает стабильное давление на входе дросселя 38, в камере 36 гидроусилителя, а также в штоковой полости компенсационно-поддавливающего устройства 24, поддерживающего необходимый уровень давления на входе клапана 46 и, следовательно, на всасывании насоса 17. Положение дросселя 21 обеспечивает равновесие золотника распределителя 22 гидроусилителя в нейтральном положении.When the drive is off, there is no discharge pressure, with a spring 18, the regulating body (inclined washer, etc.) of the pump 17 is set to the maximum stroke of the plungers (or pistons), i.e. to the position of the maximum flow rate of the working fluid. The pressure in chambers 43, 45 and in chambers 36, 37 is the same. Starting the engine of the pump 17 leads to the creation of the discharge pressure entering the chamber 45, as a result of which the regulating body of the pump 17 is transferred to the position of the minimum flow rate of the working fluid, necessary for the readiness of the drive and the hydraulic booster to work out the control signal. Thus, in the absence of a control signal at the positive input of the comparator 28, the energy consumption is minimal. The pressure reducing valve 19 establishes and subsequently provides a stable pressure at the inlet of the throttle 38, in the hydraulic booster chamber 36, as well as in the rod cavity of the compensation-suppressing device 24, which maintains the necessary pressure level at the valve inlet 46 and, therefore, at the suction of the pump 17. The throttle position 21 ensures balance of the spool of the power distributor 22 in the neutral position.

При подаче входного сигнала "а" управления на положительный вход сравнивающего устройства 28 этот сигнал, преобразованный усилителем 29, поступает на электромеханический преобразователь 30, изменяющий сопротивление дросселя 21 первого каскада гидроусилителя. Таким образом, давление в камере 36 определяется настройкой редукционного клапана 19, а в камере 37 - результирующим суммарным сопротивлением дросселей 21 и 38. В результате формируется рабочий перепад давления в камерах 36, 37, определяемый соотношением эффективных площадей и давлений в этих камерах, воздействующий на распределитель 22, который перемещается в направлении результирующего усилия. Перемещение распределителя 22 изменяет сопротивление регулируемых дросселей, соединенных с гидролиниями 31, 32, 33, причем гидролиния 33 соединена с той из гидролиний 31, 32, в которой давление больше.When applying the input signal "a" control to the positive input of the comparing device 28, this signal, converted by the amplifier 29, is fed to the electromechanical converter 30, which changes the resistance of the inductor 21 of the first stage of the hydraulic booster. Thus, the pressure in the chamber 36 is determined by the adjustment of the pressure reducing valve 19, and in the chamber 37, by the resulting total resistance of the chokes 21 and 38. As a result, a working pressure drop in the chambers 36, 37 is formed, which is determined by the ratio of the effective areas and pressures in these chambers, which affects a distributor 22, which moves in the direction of the resulting force. The movement of the distributor 22 changes the resistance of the regulated chokes connected to the hydraulic lines 31, 32, 33, and the hydraulic line 33 is connected to that of the hydraulic lines 31, 32, in which the pressure is greater.

Одновременно перемещение распределителя 22 приводит к восстановлению его равновесия и первоначального сопротивления дросселя 6. Распределитель 22 устанавливается в положении, определяемом значением сигнала на электромеханическом преобразователе 30.At the same time, the movement of the distributor 22 leads to the restoration of its equilibrium and the initial resistance of the inductor 6. The distributor 22 is installed in the position determined by the value of the signal on the electromechanical converter 30.

В результате формируется перепад давления на гидролиниях 31, 32 и в полостях гидродвигателя 16. Одновременно, по гидролиниям 33, 40, 42 и через проточку 8 ограничителя 23, открытую пояском 3 золотника 5, давление поступает в камеру 43, в результате чего регулирующий орган насоса 17 переводится в положение подачи заданного значения расхода рабочей жидкости гидродвигателю 16. В одну из полостей гидродвигателя 16 и в гидролинию 33 поступает рабочая жидкость под давлением, определяемым нагрузкой, а из другой полости втесняется на всасывание насоса 17. Значение расхода рабочей жидкости насоса 17 определяет скорость гидродвигателя 16. Перерегулирование по перемещению "b" гидродвигателя 16 отсутствует, его скорость "с" изменяется плавно, особенно под нагрузкой. Длительность переходного процесса от начала подачи сигнала управления до установления стационарного режима перемещения гидродвигателя 16 минимальна, т.к. не превышает длительности перемещения регулирующих звеньев (золотника 5 и регулирующего органа насоса 17), т.е. меньше, чем для аналогов (фиг.9, 10). Перемещение гидродвигателя 16 с нагрузкой контролируется датчиком 27, которому передается перемещение с помощью беззазорной зубчато-реечной передачи. Датчик 27 формирует сигнал отрицательной обратной связи по положению, который устройством 28 алгебраически суммируется с сигналом управления. Сигнал на выходе устройства 28 и усилителя 29 уменьшается до нуля и электромеханический преобразователь 30 возвращается в исходное состояние, что приводит к возвращению в первоначальное состояние дросселя 21, а также распределителя 22. Давление в гидролиниях 31, 32 и в полостях гидродвигателя 16 выравнивается. Давление в гидролинию 33 не поступает и соответственно уменьшается давление в камере 43 насоса 17, регулирующий орган которого возвращается в положение минимальной производительности.As a result, a pressure drop is formed on the hydraulic lines 31, 32 and in the cavities of the hydraulic motor 16. At the same time, along the hydraulic lines 33, 40, 42 and through the groove 8 of the restrictor 23, open by the belt 3 of the spool 5, the pressure enters the chamber 43, as a result of which the pump regulating body 17 is transferred to the position of supplying the set value of the flow rate of the working fluid to the hydraulic motor 16. The working fluid flows under pressure determined by the load into one of the cavities of the hydraulic motor 16 and the hydraulic line 33, and is pumped into the suction of the pump 17 from the other cavity. e flow of working fluid pump 17 determines the speed of the hydraulic motor 16 for moving Overshoot "b" of the hydraulic motor 16 is not present, the speed "c" varies smoothly, especially under load. The duration of the transition process from the beginning of the control signal to the establishment of a stationary mode of movement of the hydraulic motor 16 is minimal, because does not exceed the duration of movement of the regulatory links (spool 5 and the regulating body of the pump 17), i.e. less than for analogues (Fig.9, 10). The movement of the hydraulic motor 16 with the load is controlled by the sensor 27, to which the movement is transmitted using the backlash gear rack. The sensor 27 generates a negative feedback signal for the position, which device 28 is algebraically summed with the control signal. The output signal of the device 28 and the amplifier 29 decreases to zero and the electromechanical converter 30 returns to its original state, which leads to the return to the initial state of the throttle 21, as well as the distributor 22. The pressure in the hydraulic lines 31, 32 and in the cavities of the hydraulic motor 16 is equalized. The pressure in the hydraulic line 33 does not flow and, accordingly, the pressure in the chamber 43 of the pump 17 decreases, the regulatory body of which returns to the position of minimum performance.

Контур привода с звеном в виде заявляемого ограничителя мощности имеет запас А по фазе, равный 60 градусам при частоте среза 16 Гц (фиг.8), что гарантирует от возникновения автоколебаний. При номинальной нагрузке, для которой построены характеристики фиг.9, 10, коэффициент усиления может повышаться до достижения частоты среза 80 Гц (при нулевом запасе по фазе). При соответствующем снижении нагрузки на гидродвигателе 16 коэффициент усиления может повышаться, а частота среза может быть доведена до 150 Гц.The drive circuit with a link in the form of the claimed power limiter has a phase margin of A equal to 60 degrees at a cutoff frequency of 16 Hz (Fig. 8), which guarantees against self-oscillations. At the rated load for which the characteristics of Figs. 9, 10 are built, the gain can increase until a cut-off frequency of 80 Hz is reached (at zero phase margin). With a corresponding reduction in the load on the hydraulic motor 16, the gain can increase, and the cutoff frequency can be brought up to 150 Hz.

Заданная нагрузка на гидродвигатель 16 определяет допустимое значение давления насоса 17 и, следовательно, величину допускаемой мощности, потребляемой приводом и пропорциональной произведению значений перепада давления и расхода насоса 17. В случае несанкционированного повышения нагрузки на гидродвигателе 16 и давления нагнетания насоса 17 давление одновременно возрастает в гидролиниях 33, 40 и в камере 39 ограничителя 23. Последний осуществляет регулирование мощности по давлению в камере 39, для чего золотник 5 перемещается в направлении перекрытия пояском 3 проточки 8 и, следовательно, уменьшения проходного сечения, соединяющего гидролинию 40 с гидролинией 42, и уменьшения давления в камере 43 насоса 17, подача которого также уменьшается. Плавность изменения расхода в значительной степени обеспечивается выполнением проточки 8 открытой со стороны торца золотника 5. В случае дальнейшего роста давления нагнетания золотник 5 ограничителя 23 пояском 3 разобщает гидролинии 40, 42, одновременно камера 43 соединена с гидролинией 33 только через дроссель 41, функции которого выполняют срезы на поверхности первого пояска 3 золотника 5, и расход насоса 17 уменьшается до значения, близкого к минимальному. Если рост давления нагнетания не прекращается, золотник 5 перемещается далее и поясок 4 открывает доступ из проточки 9 через рабочую полость 12 к радиальным отверстиям 10, 11, открывая паз последних с шириной «h». В результате ограничитель 23 соединяет гидролинию 42 через радиальные отверстия 10, 11, т.е. только через каналы гильзы 1 (без внешних соединений, которые могли бы увеличить гидравлические потери на этом участке и сузить диапазон регулирования насоса), с гидролинией 44, т.е. непосредственно со всасыванием. При этом выполнение золотника 5 с третьим пояском 6, отделенным от второго пояска 4 проточкой, обеспечивает снижение гидродинамической силы, воздействующей на золотник 5 в период переключения гидролиний, и, тем самым, препятствует запаздыванию и возникновению автоколебаний. Давление в камере 43 становится минимально возможным, регулирующий орган насоса 17 возвращается в положение минимальной подачи и подача (расход) насоса 17 сокращается до минимального значения, возможного при включенном двигателе.The specified load on the hydraulic motor 16 determines the allowable pressure value of the pump 17 and, therefore, the allowable power consumed by the drive and is proportional to the product of the differential pressure and flow rate of the pump 17. In the event of an unauthorized increase in the load on the hydraulic motor 16 and the discharge pressure of the pump 17, the pressure simultaneously increases in the hydraulic lines 33, 40 and in the chamber 39 of the limiter 23. The latter controls the power by pressure in the chamber 39, for which the spool 5 moves in the direction of covering the groove with a groove 3 of the groove 8 and, consequently, decreasing the flow area connecting the hydraulic line 40 to the hydraulic line 42, and reducing the pressure in the chamber 43 of the pump 17, the supply of which also decreases. A smooth change in flow rate is largely ensured by making a groove 8 open from the end face of the spool 5. In the case of a further increase in the discharge pressure, the spool 5 of the restrictor 23 with the girdle 3 disconnects the hydraulic lines 40, 42, at the same time, the chamber 43 is connected to the hydraulic line 33 only via the throttle 41 slices on the surface of the first belt 3 of the spool 5, and the flow rate of the pump 17 is reduced to a value close to the minimum. If the increase in discharge pressure does not stop, the spool 5 moves further and the band 4 opens access from the groove 9 through the working cavity 12 to the radial holes 10, 11, opening the groove of the latter with a width of "h". As a result, the restrictor 23 connects the hydraulic line 42 through the radial holes 10, 11, i.e. only through the channels of the sleeve 1 (without external connections, which could increase the hydraulic losses in this section and narrow the control range of the pump), with a hydraulic line 44, i.e. directly with absorption. Moreover, the execution of the spool 5 with the third belt 6, separated from the second zone 4 by the groove, reduces the hydrodynamic force acting on the spool 5 during the switching of the hydraulic lines, and thereby prevents the delay and occurrence of self-oscillations. The pressure in the chamber 43 becomes the minimum possible, the regulatory body of the pump 17 is returned to the position of minimum flow and the flow (flow) of the pump 17 is reduced to the minimum value possible with the engine turned on.

Таким образом, одновременное обеспечение объемного регулирования насоса с помощью заявляемого ограничителя мощности обеспечивает повышение КПД, привода, расширение диапазона пропускаемых частот, улучшение динамических характеристик - запаса устойчивости и качества переходного процесса.Thus, the simultaneous provision of volumetric regulation of the pump using the inventive power limiter provides increased efficiency, drive, widening the range of transmitted frequencies, improving dynamic characteristics - stability margin and quality of the transition process.

Источники информацииInformation sources

1. SU №661138, 1979.1. SU No. 661138, 1979.

2. RU №2031256, 1995 (прототип).2. RU No. 2031256, 1995 (prototype).

Claims

1. The power limiter of the electro-hydraulic follow-up drive, comprising a sleeve with a stepped outer surface and an axial channel, in which two cylindrical working belts of a spring-loaded stepped spool are installed, the third belt of which is equipped with an end stop and made with a diameter larger than the diameter of the axial channel of the sleeve on the outer surface of a smaller the diameter of which the first and second grooves are connected to the axial channel, and the outer surface of the larger diameter of the sleeve is made with two flat sections, the surfaces of which are connected by radial holes with an axial channel, the first belt located at the end of the spool opposite to the stop with the formation of the control chamber, made with a width smaller than the width of the second belt, with two flat sections on the outer surface, and with the possibility of interaction with the windows the first groove of the sleeve having a length greater than the width of this girdle, the second girdle is separated by a groove on the spool from the third girdle, located at a distance from the last shorter than from the first, and made with the possibility of interaction with the said radial holes of the sleeve, the first groove of which is open from its end, and the windows of the second groove are connected to the working cavity formed in the axial channel between the first and second spool belts.

2. The limiter according to claim 1, characterized in that the second belt is located at distances from the first and third belts, the ratio of the lengths of which is 10-12.

3. A stopper according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the first groove of the sleeve is connected to the axial channel by two rectangular windows with a length exceeding 2 + 0.1 times the width of the first girdle.

4. The limiter according to any one of paragraphs.1 and 2, characterized in that the second groove of the sleeve is connected to the axial channel by four windows in the form of a circle with a diameter of 0.5 + 0.05 of the diameter of the axial channel.

5. The limiter according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the radial holes of the sleeve are made in the form of interconnected circles and a rectangular groove, the width of which is 0.1-0.3 of the diameter of this circle, located on the side of the outer surface of the sleeve smaller diameter.

6. The limiter according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the first groove and axial channel of the sleeve on the side of the first spool belt are connected to the throttle control line of the drive, the second groove to the volumetric control line of the drive, and the outer surface of the sleeve with two flat slices - with a drain.

7. The limiter according to claim 6, characterized in that it is configured to connect the throttle control line to the volume control line, disconnect them when the pressure increases in the throttle control line, and at the same time connect them through sections on the surface of the first spool zone, and connect the hydraulic line volume regulation with discharge with a further increase in pressure.