RU2378539C1

RU2378539C1 - Autonomous electrohydraulic steering drive

Info

Publication number: RU2378539C1
Application number: RU2008134537/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Наумов (RU); Сергей Викторович Наумов; Сергей Иванович Кацан (RU); Сергей Иванович Кацан; Людмила Вячеславовна Сытина (RU); Людмила Вячеславовна Сытина; Михаил Александрович Шпак (RU); Михаил Александрович Шпак; Валерий Геннадьевич Митряев (RU); Валерий Геннадьевич Митряев; Алексей Михайлович Швецов (RU); Алексей Михайлович Швецов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Центр технического сотрудничества" при МГТУ им. Н.Э. Баумана"
Priority date: 2008-08-26
Filing date: 2008-08-26
Publication date: 2010-01-10
Also published as: EA200901149A1

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: drive is intended for systems of wheel machines steering control. Autonomous electrohydraulic steering drive comprises electric motor of direct current 10, which is connected to control unit 4, uncontrolled irreversible pump 11, four-port three-throw electrohydraulic distributor 18 with spring alignment and two control windings, actuating mechanism 19, which is communicated by injection 14 and drain 13 lines with hydraulic tank 12, two comparators 6 and 7, double semiperiodic rectifier 2 and summator 3, to inlet of which displacement signal is supplied. At the same time control signal is supplied to inlets of comparators 6 and 7 and double semiperiodic rectifier 2, outlets of comparators are connected with control windings of four-port three-throw electrohydraulic distributor 18, outlet of double semiperiodic rectifier 2 via summator 3 is connected to control unit 4, and specified injection 14 and drain 13 lines are arranged with the possibility of connection to each other in case signals are unavailable.

EFFECT: simplified design of steering drive with simultaneous increase of its reliability.

3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к системам рулевого управления колесных машин.The invention relates to the field of transport engineering, namely, steering systems for wheeled vehicles.

Известен автономный электрогидравлический привод, содержащий нереверсивный нерегулируемый насос, электронные управляющие блоки и блоки усиления, электродвигатель постоянного тока, золотниковый клапан реверса, электрогидравлический усилитель, гидроцилиндр, вспомогательные и предохранительные гидравлические устройства (патент на изобретение РФ №2305210, МПК F15B 9/09, 2007 г.).A well-known stand-alone electro-hydraulic drive containing a non-reversible non-adjustable pump, electronic control units and amplification units, a direct current electric motor, a reverse spool valve, an electro-hydraulic amplifier, a hydraulic cylinder, auxiliary and safety hydraulic devices (patent for the invention of the Russian Federation No. 2305210, IPC F15B 9/09, 2007 g.).

Наиболее близким к предложенному является электрогидравлический привод, содержащий нереверсивный нерегулируемый насос, электронные управляющие блоки и блоки усиления, электродвигатель постоянного тока, золотниковый клапан реверса, электрогидравлический усилитель, гидроцилиндр, вспомогательные и предохранительные гидравлические устройства, включающие в себя взводимый гидрокомпенсатор (патент на изобретение РФ №2305211, МПК F15B 9/09, 2007 г.).Closest to the proposed is an electro-hydraulic drive containing a non-reversible non-adjustable pump, electronic control units and amplification units, a direct current electric motor, a reverse spool valve, an electro-hydraulic amplifier, a hydraulic cylinder, auxiliary and safety hydraulic devices, including a cocked hydraulic compensator (patent for the invention of the Russian Federation No. 2305211, IPC F15B 9/09, 2007).

Недостатком известных приводов является большое количество сложных электрогидравлических и гидравлических устройств, повышающих стоимость системы и снижающих ее надежность. Так, использование взводимого гидрокомпенсатора, поддерживающего избыточное давление в сливной магистрали, приводит к усложнению процедуры запуска привода и требует наличия системы аварийного отключения в случае выхода гидрокомпенсатора из строя. Кроме того, гидравлический распределитель (клапан реверса) данного привода в нейтральном положении разобщает напорную и сливную магистрали, поэтому значения пусковых токов электродвигателя и пусковой нагрузки насоса могут достигать критических величин. Используемый же в приводе комбинированный способ управления скоростью выходного звена требует специального алгоритма для перехода с режима дроссельного регулирования на объемное, и наоборот, кроме того, комбинированный способ управления значительно усложняет конструкцию клапана реверса.A disadvantage of the known drives is a large number of complex electro-hydraulic and hydraulic devices that increase the cost of the system and reduce its reliability. Thus, the use of a cocked hydraulic compensator that maintains excess pressure in the drain line complicates the startup procedure of the drive and requires an emergency shutdown system in the event of a hydraulic compensator failure. In addition, the hydraulic distributor (reverse valve) of this actuator in the neutral position divides the pressure and drain lines, therefore, the starting currents of the electric motor and the starting load of the pump can reach critical values. The combined method of controlling the speed of the output link used in the drive requires a special algorithm for switching from the throttle control mode to volume control, and vice versa, in addition, the combined control method significantly complicates the design of the reverse valve.

Технический результат предлагаемого технического решения заключается в упрощении конструкции рулевого привода при одновременном повышении его надежности.The technical result of the proposed technical solution is to simplify the design of the steering gear while improving its reliability.

Указанный технический результат достигается за счет того, что автономный электрогидравлический рулевой привод, содержащий электродвигатель постоянного тока с блоком управления, нерегулируемый нереверсивный насос, клапан реверса, исполнительный механизм, сообщенный нагнетательной и сливной линиями с гидравлическим баком, снабжен клапаном реверса в виде четырехлинейного трехпозиционного электрогидравлического распределителя с пружинным центрированием, каждая из двух управляющих обмоток которого соединена с выходом одного из компараторов, на вход которых подается управляющий сигнал, поступающий также на вход двухполупериодного выпрямителя, выход которого через сумматор, на вход которого подается сигнал смещения, соединен со входом цепи управления частотой вращения вала электродвигателя блока управления электродвигателем, при этом в случае отсутствия сигналов управления в обмотках клапана реверса линии нагнетания и слива соединяются между собой.The specified technical result is achieved due to the fact that the self-contained electro-hydraulic steering gear comprising a direct current electric motor with a control unit, an unregulated non-reversible pump, a reverse valve, an actuator connected by a discharge and drain lines with a hydraulic tank, is equipped with a reverse valve in the form of a four-line three-position electro-hydraulic distributor with spring centering, each of the two control windings of which is connected to the output of one of the comp speakers, to the input of which a control signal is supplied, also fed to the input of a half-wave rectifier, the output of which through an adder, to the input of which a bias signal is connected, is connected to the input of the control circuit of the motor shaft speed of the motor control unit, while in the absence of control signals in the windings the reverse valves of the discharge and discharge lines are interconnected.

Кроме того, сигнал управления на привод подается через реле, контакты которого замыкаются при подаче на его обмотки команды с выхода компаратора, вход которого соединен с выходом блока управления электродвигателем, сигнал на котором пропорционален частоте вращения вала электродвигателя.In addition, the control signal to the drive is supplied through a relay, the contacts of which are closed when a command is sent to its windings from the output of a comparator, the input of which is connected to the output of the motor control unit, the signal on which is proportional to the frequency of rotation of the motor shaft.

Сущность изобретения поясняется прилагаемым к описанию чертежом.The invention is illustrated attached to the description of the drawing.

Автономный электрогидравлический рулевой привод содержит реле включения цепи управления 1, двухполупериодный выпрямитель 2, сумматор 3, блок управления 4 электродвигателем, компараторы 5, 6 и 7, мощные выходные каскады 8 и 9, электродвигатель постоянного тока 10, выходной вал которого соединен с ротором нерегулируемого нереверсивного насоса 11, гидробак 12, нагнетающую 13 и сливную 14 гидравлические магистрали, предохранительный клапан 15, фильтр 16 с его перепускным клапаном 17, клапан реверса, в качестве которого использован четырехлинейный трехпозиционный электрогидравлический распределитель 18, исполнительный механизм 19.The self-contained electro-hydraulic steering drive contains a control circuit switching relay 1, a half-wave rectifier 2, an adder 3, an electric motor control unit 4, comparators 5, 6 and 7, powerful output stages 8 and 9, a DC motor 10, the output shaft of which is connected to the rotor of an unregulated non-reversible pump 11, hydraulic tank 12, injection 13 and drain 14 hydraulic lines, safety valve 15, filter 16 with its bypass valve 17, reverse valve, which is used as a four-line three-way zitsionny electrohydraulic valve 18, the actuator 19.

Привод работает следующим образом.The drive operates as follows.

При включении электродвигателя реле 1 находится в разомкнутом состоянии, напряжение в обмотках электрогидравлического распределителя 18 отсутствует, напорная 13 и сливная 14 магистрали соединены между собой. При подаче питания на блок управления 4 электродвигателем 10 выходной вал электродвигателя 10 и ротор насоса 11 начинают вращаться и при достижении заданной величины оборотов двигателя на выходе компаратора 5 возникает сигнал, замыкающий реле 1. В результате управляющий сигнал Uyпp поступает на двухполупериодный выпрямитель 2 и на компараторы 6 и 7.When you turn on the electric motor, relay 1 is in the open state, there is no voltage in the windings of the electro-hydraulic distributor 18, pressure head 13 and drain line 14 are interconnected. When power is applied to the control unit 4 of the electric motor 10, the output shaft of the electric motor 10 and the rotor of the pump 11 begin to rotate and when the specified engine speed is reached, the output of the comparator 5 generates a signal closing the relay 1. As a result, the control signal Uyпр is fed to a half-wave rectifier 2 and to the comparators 6 and 7.

Модуль управляющего сигнала на выходе двухполупериодного выпрямителя 2 суммируется в сумматоре 3 с постоянным сигналом смещения Ucм, задающим минимальное число оборотов электродвигателя 10. Полученный сигнал U упрэд задает требуемую частоту вращения для блока управления 4 электродвигателем.The control signal module at the output of a half-wave rectifier 2 is summed in the adder 3 with a constant bias signal Ucm, which sets the minimum number of revolutions of the electric motor 10. The received signal Uadr sets the required speed for the control unit 4 of the electric motor.

Компараторы 6 и 7 предназначены для выделения знака управляющего сигнала. В зависимости от знака управляющего сигнала на выходе одного из компараторов 6 или 7 формируется команда, которая через мощный выходной каскад 8 или 9 поступает на одну из обмоток электрогидравлического распределителя 18, золотник которого перемещается в одно из крайних положений, соединяя одну из полостей исполнительного механизма 19 с нагнетающей магистралью привода 13, а другую - со сливной 14.Comparators 6 and 7 are designed to highlight the sign of the control signal. Depending on the sign of the control signal at the output of one of the comparators 6 or 7, a command is generated that through a powerful output stage 8 or 9 enters one of the windings of the electro-hydraulic distributor 18, whose spool moves to one of the extreme positions, connecting one of the cavities of the actuator 19 with the discharge line of the drive 13, and the other with a drain 14.

Рабочая жидкость из бака 12, расположенного на уровне, обеспечивающем нормальный режим всасывания насоса 11, нагнетается насосом 11, ротор которого вращается с частотой, пропорциональной напряжению U упрэд, через фильтр 16 в полость исполнительного механизма. В результате выходное звено исполнительного механизма перемещается со скоростью, пропорциональной величине управляющего сигнала. Рабочая жидкость отводится от исполнительного механизма через магистраль 14 в бак 12.The working fluid from the tank 12, located at a level that ensures the normal mode of suction of the pump 11, is pumped by the pump 11, the rotor of which rotates with a frequency proportional to the voltage U lead through the filter 16 into the cavity of the actuator. As a result, the output link of the actuator moves at a speed proportional to the magnitude of the control signal. The working fluid is discharged from the actuator through the line 14 to the tank 12.

Предохранительный клапан 13 предназначен для ограничения максимального давления, развиваемого насосом, и, как следствие, максимального момента на валу электродвигателя, предотвращая их перегрузки.The safety valve 13 is designed to limit the maximum pressure developed by the pump, and, as a consequence, the maximum torque on the motor shaft, preventing their overload.

Перепускной клапан 15 обеспечивает продолжение функционирования привода в случае повышения сопротивления движению жидкости через фильтр 14.The bypass valve 15 ensures continued operation of the actuator in case of increased resistance to fluid movement through the filter 14.

Таким образом, обеспечивается скорость перемещения выходного звена исполнительного механизма пропорционально величине сигнала управления в направлении, соответствующем знаку этого сигнала.Thus, the speed of movement of the output link of the actuator is provided in proportion to the magnitude of the control signal in the direction corresponding to the sign of this signal.

Claims

1. Autonomous electro-hydraulic steering gear comprising a direct current motor connected to a control unit, an unregulated non-reversible pump, a reverse valve, an actuator connected by a discharge and drain lines with a hydraulic tank, characterized in that it is equipped with a reverse valve in the form of a four-line three-position electro-hydraulic distributor with spring centering, each of the two control windings of which is connected to the output of one of the comparators, to the input of which x a control signal is supplied also to the input of a half-wave rectifier, the output of which through an adder, to the input of which a bias signal is connected, is connected to the input of the speed control circuit of the motor shaft of the electric motor control unit, while in the absence of control signals in the windings of the reverse valve, the line discharge and discharge are interconnected.

2. The steering drive according to claim 1, characterized in that the control signal to the drive is supplied through a relay, the contacts of which are closed when a command is sent to its windings from the output of the comparator, the input of which is connected to the output of the motor control unit, the signal on which is proportional to the shaft speed electric motor.

3. The steering drive according to claim 1 or 2, characterized in that it is equipped with powerful output stages installed between the comparators and the four-line three-position electro-hydraulic distributor.