RU2347717C1

RU2347717C1 - Redundant electrohydraulic drive

Info

Publication number: RU2347717C1
Application number: RU2007118130/11A
Authority: RU
Inventors: Павел Григорьевич Редько (RU); Павел Григорьевич Редько; Алексей Анатольевич Борцов (RU); Алексей Анатольевич Борцов; Юрий Михайлович Банин (RU); Юрий Михайлович Банин; Олег В чеславович Тычкин (RU); Олег Вячеславович Тычкин; Юрий Иванович Лобанов (RU); Юрий Иванович Лобанов; Олег Николаевич Козлов (RU); Олег Николаевич Козлов; Владимир Григорьевич Надеин (RU); Владимир Григорьевич Надеин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" (ОАО "ПМЗ ВОСХОД")
Priority date: 2007-05-15
Filing date: 2007-05-15
Publication date: 2009-02-27

Abstract

FIELD: transport, aviation.

SUBSTANCE: redundant electrohydraulic drive is intended for flight vehicle control systems. The proposed drive is designed so that each valve cutting in the drive has a spool with an additional shoulder with a groove abutting on the said shoulder on the control chamber side. This groove, the electrohydraulic valve closed, makes pressure hydraulic line communicating with appropriate chambers of the hydraulic power control valve, thus allowing the valve and subsequent power piston motion to its extreme rear position. Note here that the power hydraulic control valve chambers, opposite the aforesaid ones, communicate via valve spool channel with the drain line.

EFFECT: higher reliability.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройству, которое может быть использовано в системах управления летательных аппаратов, где требуется посредством подачи сигналов управления на электрогидравлические усилители мощности приводить в движение органы управления летательных аппаратов, а также приводить указанные органы в убранное положение в случае отказов в работе.The present invention relates to a device that can be used in aircraft control systems, where it is required, by supplying control signals to electro-hydraulic power amplifiers, to drive the aircraft controls, and also to bring these bodies to the retracted position in case of failure in operation.

Известен электрогидравлический следящий привод, содержащий сдвоенный силовой гидроцилиндр с позиционной обратной связью, исполнительный шток, двухсистемный силовой гидрораспределитель, выполненный в виде единого цилиндра со ступенчатым плунжером, дополнительно снабженного буртами и ступенями с образованием полостей на торцах плунжера для одной гидросистемы и на ступенях плунжера для другой гидросистемы (патент РФ №2262467).Known electro-hydraulic follow-up drive, comprising a dual power hydraulic cylinder with positional feedback, an actuator rod, a two-system power control valve, made in the form of a single cylinder with a stepped plunger, additionally equipped with collars and steps with the formation of cavities on the ends of the plunger for one hydraulic system and on the steps of the plunger for another hydraulic systems (RF patent No. 2262467).

Известен также резервированный электрогидравлический привод, содержащий двухкамерный гидроцилиндр и два электрогидравлических канала управления с электрогидравлическими усилителями мощности, электромагнитными клапанами включения, клапанами кольцевания-демпфирования с плунжерами, управляющая камера которого связана с выходом электромагнитного клапана включения другой гидросистемы (патент РФ №2167345).Also known is a redundant electro-hydraulic actuator containing a two-chamber hydraulic cylinder and two electro-hydraulic control channels with electro-hydraulic power amplifiers, solenoid valves, ring-damping valves with plungers, the control chamber of which is connected to the output of the solenoid valve for switching on another hydraulic system (RF patent No. 2167345).

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является резервированный электрогидравлический привод, содержащий гидроцилиндр и два электрогидравлических канала управления, каждый из которых содержит электрогидравлический усилитель мощности, электромагнитный клапан включения, клапан кольцевания, снабженный расположенным в нем со стороны управляющей камеры плунжером с управляющей камерой и упором для ограничения перемещения плунжера в сторону клапана кольцевания, при этом управляющая камера плунжера связана с выходом электромагнитного клапана соседнего канала (патент РФ №2092388).The closest in technical essence (prototype) is a redundant electro-hydraulic actuator containing a hydraulic cylinder and two electro-hydraulic control channels, each of which contains an electro-hydraulic power amplifier, a solenoid valve, a ring valve, equipped with a plunger located on the side of the control chamber with a control chamber and an emphasis to limit the movement of the plunger towards the banding valve, while the control chamber of the plunger is connected to the output of the electric ferromagnetic adjacent channel valve (RF Patent №2092388).

Недостатком известных электрогидравлических приводов является то, что после отказа двух электрогидравлических каналов не обеспечивается сохранение отказобезопасности системы управления летательного аппарата в виде приведения его органов управления в убранное положение - заподлицо с поверхностью крыла, руля направления и т.д.A disadvantage of the known electro-hydraulic drives is that after the failure of the two electro-hydraulic channels, the failure safety of the aircraft control system is not ensured in the form of bringing its controls to the retracted position - flush with the wing surface, rudder, etc.

Неубранный орган управления может привести к искажению полетного режима и в конечном итоге к созданию нештатной ситуации.An uncontrolled control can lead to a distortion of the flight regime and, ultimately, to the creation of an emergency.

Это обусловлено следующим.This is due to the following.

При отказе электрогидравлических каналов управления снимается сигнал с их электромагнитных клапанов и выход клапанов, а также соединенных с ними управляющих камер и камер дополнительных плунжеров соединяются с гидролиниями слива. При этом золотники клапанов кольцевания под действием пружин перемещаются в сторону управляющих камер до упора и своими буртами перекрывают доступ жидкости из гидролинии нагнетания в полости гидроцилиндра и тем самым исключается перемещение его силового штока в убранное положение.In case of failure of the electro-hydraulic control channels, the signal is removed from their electromagnetic valves and the valve output, as well as the control chambers and additional plunger chambers connected to them, are connected to the drain lines. At the same time, the spools of the ringing valves under the action of the springs move towards the control chambers to the stop and block their access to the fluid from the discharge line in the cavity of the hydraulic cylinder with their shoulders, thereby eliminating the movement of its power rod to the retracted position.

Все это приводит к снижению надежности в работе привода, а также системы управления в целом.All this leads to a decrease in the reliability of the drive, as well as the control system as a whole.

Причины, способствующие этому, - отсутствие выполнения их элементов определенной конструкции, требуемой связи между ними, что не позволяет исключить указанный недостаток, снижающий надежность в работе привода.The reasons contributing to this are the lack of implementation of their elements of a certain design, the required connection between them, which does not allow to eliminate the indicated drawback, which reduces the reliability of the drive.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков.The technical task of the invention is to remedy these disadvantages.

Поставленная задача решается тем, что в заявляемом резервированном электрогидравлическом приводе, содержащем корпус, соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двухкамерный гидродвигатель с силовым поршнем и позиционной обратной связью, силовой гидрораспределитель, выполненный в виде единого ступенчатого плунжера с буртами и ступенями, с образованием полостей на торцах плунжера для одной гидросистемы и полостей на ступенях плунжера для другой гидросистемы, два электрогидравлических канала управления, каждый из которых содержит электрогидравлический усилитель мощности, электрогидравлический клапан, клапан включения в виде подпружиненного золотника с буртами, проточками, управляющей камерой, к которому подведены гидролинии нагнетания, слива, силового гидрораспределителя, электрогидравлического усилителя мощности, электрогидравлического клапана, снабженного расположенным в нем со стороны управляющей камеры, плунжером с управляющей камерой и упором для ограничения перемещения плунжера в сторону золотника, при этом управляющая камера плунжера связана с выходом электрогидравлического клапана соседнего электрогидравлического канала другой гидросистемы, согласно изобретению на золотнике каждого клапана включения выполнен дополнительный бурт с проточкой, примыкающей к бурту со стороны управляющей камеры, причем посредством указанной проточки при выключенном электрогидравлическом клапане, гидролиния нагнетания сообщается с соответствующими полостями силового гидрораспределителя, обеспечивающими перемещение его и последующее перемещение силового поршня в крайнее убранное положение, при этом полости силового гидрораспределителя, противоположные указанным, посредством канала в золотнике клапана включения соединяются с гидролинией слива.The problem is solved in that in the inventive redundant electro-hydraulic actuator containing a housing connected to discharge and discharge hydraulic lines, a two-chamber hydraulic motor with a power piston and position feedback, a power valve made in the form of a single step plunger with collars and steps, with the formation of cavities on the ends of the plunger for one hydraulic system and the cavities on the steps of the plunger for another hydraulic system, two electro-hydraulic control channels, each of which contains an electro-hydraulic power amplifier, an electro-hydraulic valve, a switching valve in the form of a spring-loaded spool with collars, grooves, a control chamber, to which pressure, drain, power control valves, an electro-hydraulic power amplifier, an electro-hydraulic valve equipped with a plunger located in it from the control chamber the control chamber and the emphasis to limit the movement of the plunger toward the spool, while the control chamber of the plunger is connected to the output According to the invention, an additional collar with a groove adjacent to the collar on the side of the control chamber is made on the spool of each on-off valve of the adjacent electro-hydraulic channel of the other hydraulic system, moreover, by means of said groove, when the electro-hydraulic valve is turned off, the discharge hydraulic line communicates with the corresponding cavities of the power control valve, providing movement it and the subsequent movement of the power piston to the extreme retracted position, in this case, the cavities of the power control valve, opposite to those indicated, are connected to the drain line via a channel in the valve spool.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежами, где наThe essence of the invention is illustrated by drawings, where

Фиг.1 представлена общая схема привода с включенными электрогидравлическими клапанами каналов управления, в среднем положении силового гидрораспределителя, силового штока и включенными гидросистемами;Figure 1 presents a General diagram of the drive with the included electro-hydraulic valves of the control channels, in the middle position of the power valve, power rod and the hydraulic system;

Фиг.2 представлена общая схема привода с включенными гидросистемами, с выключенными электрогидравлическими клапанами каналов управления, в крайнем положении силового гидрораспределителя, которое соответствует крайнему убранному положению силового штока;Figure 2 presents a General diagram of the drive with the hydraulic systems turned on, with the electro-hydraulic valves of the control channels turned off, in the extreme position of the power valve, which corresponds to the extreme retracted position of the power rod;

Фиг.3 показана схема одного из клапанов включения, левого на Фиг.2 (схема другого клапана включения, правого по Фиг.2, аналогична).Figure 3 shows a diagram of one of the on-off valves, left in Figure 2 (the diagram of the other on-off valve, right in Figure 2, is similar).

Резервированный электрогидравлический привод содержит корпус 1, соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двухкамерный гидродвигатель с силовым поршнем 2 и позиционной обратной связью 3, силовой гидрораспределитель 4 с датчиками обратной связи 5, выполненный в виде единого ступенчатого плунжера с буртами и ступенями, с образованием полостей 6 и 7 на торцах 8 и 9 плунжера одной гидросистемы и полостей 10 и 11 на ступенях 12 и 13 плунжера для другой гидросистемы.The redundant electro-hydraulic drive contains a housing 1 connected to discharge and discharge hydraulic lines, a two-chamber hydraulic motor with a power piston 2 and positional feedback 3, a power valve 4 with feedback sensors 5, made in the form of a single step plunger with collars and steps, with the formation of cavities 6 and 7 at the ends 8 and 9 of the plunger of one hydraulic system and cavities 10 and 11 at the stages 12 and 13 of the plunger for another hydraulic system.

Привод содержит также два электрогидравлических канала управления 14 и 15, в каждый из которых входит электрогидравлический усилитель мощности 16 (17), электрогидравлический клапан 18 (19), клапан включения в виде подпружиненного золотника 20 (21) с буртами 22 (Фиг.3), 23, 24, 25, проточками 26 (Фиг.3), 27, 28. 29, управляющей камерой 30. К клапану включения подведены по каналам (Фиг.2):The actuator also contains two electro-hydraulic control channels 14 and 15, each of which includes an electro-hydraulic power amplifier 16 (17), an electro-hydraulic valve 18 (19), an actuating valve in the form of a spring-loaded spool 20 (21) with collars 22 (Figure 3), 23, 24, 25, grooves 26 (Figure 3), 27, 28. 29, the control chamber 30. To the valve include on the channels (Figure 2):

- 31, 32, 33 - гидролиния нагнетания;- 31, 32, 33 - discharge hydraulic line;

- 34, 35, 36 - гидролиния слива;- 34, 35, 36 - drain line;

- 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 (Фиг.1) - гидролинии силового распределителя;- 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44 (FIG. 1) - hydraulic lines of the power distributor;

- 45, 46 - гидролинии электрогидравлического усилителя мощности 16;- 45, 46 - hydraulic lines of an electro-hydraulic power amplifier 16;

- 47, 48 (Фиг.2) - гидролинии электрогидравлического клапана 18.- 47, 48 (Figure 2) - the hydraulic line of the electro-hydraulic valve 18.

Клапан включения также снабжен расположенным в нем со стороны управляющей камеры 30 плунжером 49 (Фиг.3) с управляющей камерой 50 и упором 51 для ограничения перемещения плунжера 49 в сторону золотника 20, при этом управляющая камера 50 по каналам 52, 53 (Фиг.1) связана с выходом 54 электрогидравлического клапана 19 соседнего электрогидравлического канала управления 15. Кроме того, в золотнике 20 (Фиг.3) выполнен дополнительный бурт 55 с проточкой 56, примыкающей к бурту 25, со стороны управляющей камеры 30, а также канал 57.The activation valve is also equipped with a plunger 49 located in it from the side of the control chamber 30 (FIG. 3) with a control chamber 50 and a stop 51 for restricting the movement of the plunger 49 towards the spool 20, while the control chamber 50 is through the channels 52, 53 (FIG. 1 ) is connected with the output 54 of the electro-hydraulic valve 19 of the adjacent electro-hydraulic control channel 15. In addition, an additional collar 55 is made in the spool 20 (FIG. 3) with a groove 56 adjacent to the collar 25 from the side of the control chamber 30, as well as the channel 57.

Привод работает следующим образом. При нормальной работе привода на электрогидравлические усилители мощности 16 и 17 и электрогидравлические клапаны 18 и 19 подаются управляющие сигналы. Клапаны включаются, а рабочая жидкость от выхода электрогидравлических клапанов поступает в управляющую камеру 30 (Фиг.3) клапана включения 20 канала управления 14 (и аналогичную камеру клапана включения 21 другого канала управления 15) и в управляющую камеру 50 плунжера 49 (и в аналогичную камеру плунжера другого канала управления).The drive operates as follows. During normal operation of the drive, control signals are given to the electro-hydraulic power amplifiers 16 and 17 and the electro-hydraulic valves 18 and 19. The valves are turned on, and the working fluid from the output of the electro-hydraulic valves enters the control chamber 30 (Figure 3) of the on-valve 20 of the control channel 14 (and a similar chamber of the on-valve valve 21 of the other control channel 15) and in the control chamber 50 of the plunger 49 (and in a similar chamber plunger of another control channel).

Под действием давления золотник 20 клапана включения канала управления 14 перемещается до упора, соединяя электрогидравлический усилитель мощности 16 по каналам 45, 40, 38, 37 (Фиг.1) с полостью 7, а по каналам 46, 43, 42, 41 с полостью 6 силового гидрораспределителя 4.Under the action of pressure, the spool 20 of the control channel enable valve 14 is moved all the way, connecting the electro-hydraulic power amplifier 16 through channels 45, 40, 38, 37 (FIG. 1) with a cavity 7, and through channels 46, 43, 42, 41 with a cavity 6 power valve 4.

Одновременно таким же образом перемещается золотник 21 клапана включения канала управления 15, соединяя электрогидравлический усилитель мощности 17 по аналогичным каналам с полостями 10 и 11 указанного силового гидрораспределителя.At the same time, the spool 21 of the control channel on-off valve 15 moves in the same way, connecting the electro-hydraulic power amplifier 17 through similar channels to the cavities 10 and 11 of the said power distributor.

При воздействии управляющего сигнала давление нагнетания от электрогидравлических усилителей мощности 16 и 17 поступает в соответствующие полости силового гидрораспределителя и, посредством которого, в рабочие полости гидродвигателя, вызывая необходимые перемещения силового поршня 2.When the control signal is applied, the discharge pressure from the electro-hydraulic power amplifiers 16 and 17 enters the corresponding cavities of the power distributor and, through which, into the working cavities of the hydraulic motor, causing the necessary movement of the power piston 2.

В случае отказа одного канала управления, например 14, с обмотки его электрогидравлического клапана 18 снимается сигнал и канал 47 выхода клапана, а также соединенная с ним управляющая камера 30 (Фиг.3) золотника 20 клапана включения канала и управляющая камера 58 (Фиг.1) плунжера 59 клапана включения канала 15 соединяются через электрогидравлический клапан 18 с гидролинией слива.In the event of a failure of one control channel, for example, 14, the signal and channel 47 of the valve output, as well as the control chamber 30 (FIG. 3) of the valve spool 20 of the channel enable valve and the control chamber 58 (FIG. 1) connected to it, are removed ) the plunger 59 of the valve on the channel 15 are connected through an electro-hydraulic valve 18 with a drain line.

При этом плунжер 49 под действием давления, подводимого в его управляющую камеру 50 от электрогидравлического клапана 19 работающего канала управления 15, перемещается до упора 51, а золотник 20 - до упора в плунжер 49 (Фиг.3), закольцовывая (соединяя между собой) через каналы 37, 38 (Фиг.1), 40, 43, 42, 41 полости 6 и 7 силового гидрораспределителя 4.In this case, the plunger 49 under the pressure supplied to its control chamber 50 from the electro-hydraulic valve 19 of the working control channel 15, moves to the stop 51, and the spool 20 to the stop in the plunger 49 (Figure 3), looping (interconnecting) through channels 37, 38 (Figure 1), 40, 43, 42, 41 of the cavity 6 and 7 of the power valve 4.

Привод работает от одного канала управления.The drive runs on a single control channel.

После отказа второго канала управления 15 с его электрогидравлического клапана 19 также снимается сигнал и его выход, а также соединенные с ним управляющие камеры золотника 21 и плунжера 49 ранее отказавшего канала 14 соединяются с гидролинией слива. Золотники 20 и 21 клапанов включения обоих каналов управления 14 и 15 вместе с плунжерами 49 и 59 под усилием пружин перемещаются в положение, показанное на Фиг.2, Фиг.3. В результате этого рабочая жидкость из гидролинии нагнетания по каналам 31, 32, 33 посредством проточки 56 золотника 20 клапана включения, каналов 44, 42, 41 поступает в полость 6 плунжера силового гидрораспределителя 4.After the failure of the second control channel 15, the signal and its output are also taken from its electro-hydraulic valve 19, as well as the control chambers of the slide valve 21 and the plunger 49 of the previously failed channel 14 connected to it and connected to the drain line. The spools 20 and 21 of the activation valves of both control channels 14 and 15, together with the plungers 49 and 59, under the force of the springs are moved to the position shown in FIG. 2, FIG. 3. As a result, the working fluid from the discharge line through channels 31, 32, 33 through a groove 56 of the valve spool 20 of the on-valve, channels 44, 42, 41 enters the cavity 6 of the plunger of the power valve 4.

Под действием давления в указанной полости и за счет того, что при этом противоположная полость 7 через каналы 37, 38, 39 и 57 соединяется с гидролинией слива, плунжер силового гидрораспределителя перемещается в положение, показанное на Фиг.2 (аналогично жидкость поступает в полость 10 плунжера через другой клапан управления от второй гидросистемы), вследствие чего силовой шток 2, а следовательно, и органы управления перемещаются в крайнее убранное положение.Under the action of pressure in the specified cavity and due to the fact that the opposite cavity 7 is connected through the channels 37, 38, 39 and 57 to the drain line, the plunger of the power control valve moves to the position shown in Figure 2 (similarly, the fluid enters the cavity 10 plunger through another control valve from the second hydraulic system), as a result of which the power rod 2, and therefore the controls, are moved to the most retracted position.

Таким образом, улучшается эффективность управления летательным аппаратом после отказов двух каналов управления и обеспечивается сохранение отказобезопасности системы управления и повышается надежность ее работы в целом.Thus, the control efficiency of the aircraft after the failures of two control channels is improved and the failure safety of the control system is maintained and the reliability of its operation as a whole is increased.

Многочисленные испытания, в том числе и летные, резервированных электрогидравлических приводов, выполненных в соответствии с прилагаемой схемой, подтвердили их преимущество по сравнению с известными приводами в повышении надежности в работе системы управления.Numerous tests, including flight tests, of redundant electro-hydraulic drives, performed in accordance with the attached circuit, have confirmed their advantage over the known drives in increasing the reliability of the control system.

Claims

A redundant electro-hydraulic drive containing a housing connected to discharge and discharge hydraulic lines, a two-chamber hydraulic motor with a power piston and position feedback, a power valve made in the form of a single step plunger with collars and steps with the formation of cavities at the ends of the plunger for one hydraulic system and cavities on the steps a plunger for another hydraulic system, two electro-hydraulic control channels, each of which contains an electro-hydraulic power amplifier, an electro a hydraulic valve, an actuating valve in the form of a spring-loaded spool with collars, grooves, a control chamber, to which pressure, drain, power control valves, an electro-hydraulic power amplifier, an electro-hydraulic valve are provided, equipped with a plunger located on the side of the control chamber with a control chamber and an emphasis for restrictions on the movement of the plunger towards the spool, while the control chamber of the plunger is connected to the output of the electro-hydraulic valve of the adjacent a hydraulic channel of another hydraulic system, characterized in that an additional collar is made on the spool of each on-off valve with a groove adjacent to the collar from the side of the control chamber, and by means of this groove, when the electro-hydraulic valve is turned off, the discharge hydraulic line communicates with the corresponding cavities of the power distributor, ensuring its movement and subsequent moving the power piston to the most retracted position, while the cavities of the power control valve, prot opposite to the indicated ones, by means of a channel in the spool of the on-off valve are connected to the drain line.