RU2538071C1 - Hydraulic sensor - Google Patents

Hydraulic sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2538071C1
RU2538071C1 RU2013126107/28A RU2013126107A RU2538071C1 RU 2538071 C1 RU2538071 C1 RU 2538071C1 RU 2013126107/28 A RU2013126107/28 A RU 2013126107/28A RU 2013126107 A RU2013126107 A RU 2013126107A RU 2538071 C1 RU2538071 C1 RU 2538071C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sensor
disk
pressure
hydraulic
nozzle
Prior art date
Application number
RU2013126107/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013126107A (en
Inventor
Валентин Сергеевич Сидоренко
Чунг Киен Ле
Станислав Вадимович Ракуленко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Донской государственный технический университет"
Priority to RU2013126107/28A priority Critical patent/RU2538071C1/en
Publication of RU2013126107A publication Critical patent/RU2013126107A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2538071C1 publication Critical patent/RU2538071C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Servomotors (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Indication Of The Valve Opening Or Closing Status (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Road Repair (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: hydraulic sensor comprises the case with the cover, meanwhile it comprises a spool designed as a disk with a slot, mounted on the shaft, kinematically connected with an working member, and the nozzle element located radially with reference to the disk.
EFFECT: possibility to measure, besides the kinematic parameter of motion of the working member - speed, of other kinematic parameters, both force and power parameters.
2 cl, 3 dwg

Description

Известны гидравлические датчики скорости измерения угловых и линейных скоростей, в корпусе которых размещен золотник, выполненный в виде плунжера, и втулка с винтовыми канавками встречного направления, при этом втулка золотника выполнена поворотной относительно корпуса и золотника, что обеспечивает сдвиг по фазе выходных сигналов (А.С. СССР №382000, МПКG01Р3/32, 1973 г.).Hydraulic speed sensors for measuring angular and linear velocities are known, in the housing of which there is a spool made in the form of a plunger and a sleeve with screw grooves in the opposite direction, while the spool sleeve is made rotatable relative to the body and spool, which provides a phase shift of the output signals (A. S. USSR No. 382000, MPKG01R3 / 32, 1973).

Недостаток известного устройства является возможность измерения лишь скорости передвижения рабочего органа оборудования, недостаточно высокая точность измерения скорости и значительные энергозатраты на вращение золотниковой пары.A disadvantage of the known device is the ability to measure only the speed of movement of the working body of the equipment, insufficiently high accuracy of speed measurement and significant energy consumption for the rotation of the spool pair.

Техническим результатом является возможность измерения кроме кинематического параметра движения рабочего органа скорости других кинематических параметров (величина перемещения и длина участка торможения при останове), а также силовых (силы и крутящие моменты гидродвигателей) и энергетических (потребляемая приводом мощность) параметров. The technical result is the ability to measure, in addition to the kinematic parameter of the movement of the working body, the speed of other kinematic parameters (displacement and the length of the braking section when stopped), as well as power (forces and torques of hydraulic motors) and energy (power consumed by the drive) parameters.

Технический результат достигается тем, что гидравлический датчик, включающий корпус с крышкой, содержит золотник, выполненный в виде имеющего прорези диска, установленного на валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиально по отношению к диску сопловой элемент.The technical result is achieved in that the hydraulic sensor, comprising a housing with a cover, contains a spool made in the form of a slotted disk mounted on a shaft kinematically connected with the working body and placed nozzle element radially relative to the disk.

Сопловой элемент включает корпус с расположенными в нем соплом, дросселем и датчиком давления.The nozzle element includes a housing with a nozzle, a throttle and a pressure sensor located therein.

На фиг.1 представлен разрез общего вида предлагаемого датчика, где 1 - корпус датчика, 2 - крышка корпуса, 3 - диск с прорезями, 4 - вал датчика, 5 - корпус соплового элемента, 6 - сопло, 7 - дроссель, 8 - датчик давления.Figure 1 presents a section of a General view of the proposed sensor, where 1 is the sensor body, 2 is the housing cover, 3 is the slotted disk, 4 is the sensor shaft, 5 is the nozzle element housing, 6 is the nozzle, 7 is the throttle, 8 is the sensor pressure.

Датчик работает следующим образом. The sensor operates as follows.

При перемещении рабочего органа оборудования кинетическая энергия поступательного движения рабочего органа оборудования преобразуется во вращательное движение диска. Подводимая к сопловому элементу датчика рабочая жидкость из напорной полости гидродвигателя попадает через дроссель (7) в корпус (5) соплового элемента и затем через сопло (6) попадает в полость корпуса (1) датчика. При вращении диска (3) его прорези прерывают поток рабочей жидкости, вытекающей из сопла, что приводит к изменению давления между соплом и дросселем, которое регистрируется датчиком (8). При этом датчик преобразует давление рабочей жидкости, подводимой от напорной полости гидродвигателя, в дискретные электрические сигналы, направляемые в систему управления приводом.When moving the working body of the equipment, the kinetic energy of the translational motion of the working body of the equipment is converted into rotational movement of the disk. The working fluid supplied to the sensor nozzle element from the pressure cavity of the hydraulic motor enters through the throttle (7) into the nozzle element housing (5) and then through the nozzle (6) enters the cavity of the sensor housing (1). When the disk (3) rotates, its slots interrupt the flow of working fluid flowing out of the nozzle, which leads to a change in pressure between the nozzle and the throttle, which is detected by the sensor (8). In this case, the sensor converts the pressure of the working fluid supplied from the pressure cavity of the hydraulic motor into discrete electrical signals sent to the drive control system.

Ниже приведен пример применения датчика для контроля параметров процесса сверления отверстий в деталях с использованием автоматизированного привода подачи сверла.The following is an example of using a sensor to control the parameters of a hole drilling process in parts using an automated drill feed drive.

На фиг.2 представлена принципиальная гидрокинематическая схема привода для подачи сверла агрегатной головки, где АГ - агрегатная головка, Н - насос, МН - манометр, УА - электромагнит, ЗП - задатчик перемещения, Ф - фильтр, ГМ - гидромотор, ПЛК - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80%D1%83%D0%B5%D0%BC%D1%8B%D0%B9_%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BD%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D1%80" \t "_blank, СУИ - система управления информацией, ДД - датчик давления, Р1, Р2, Р3 - распределители.Figure 2 presents a basic hydrokinematic diagram of the drive for supplying an aggregate head drill, where AG is an aggregate head, N is a pump, MN is a pressure gauge, UA is an electromagnet, ZP is a displacement adjuster, F is a filter, GM is a hydraulic motor, PLC is http: //ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B8%D1%80 % D1% 83% D0% B5% D0% BC% D1% 8B% D0% B9_% D0% BB% D0% BE% D0% B3% D0% B8% D1% 87% D0% B5% D1% 81% D0 % BA% D0% B8% D0% B9_% D0% BA% D0% BE% D0% BD% D1% 82% D1% 80% D0% BE% D0% BB% D0% BB% D0% B5% D1% 80 "\ t" _blank, CMS - information management system, DD - pressure sensor, P1, P2, P3 - distributors.

Привод подачи сверла с использованием датчика работает следующим образом.The drive feed drill using the sensor operates as follows.

Поворотный диск (3) гидравлического датчика (фиг.1) кинематически связан с валом гидромотора с передаточным отношением i2. Гидромотор обеспечивает перемещение агрегатной головки через кинематическую цепь, состоящую из зубчатой передачи с передаточным отношением i1 и передачи винт-гайка с шагом винта tв.The rotary disk (3) of the hydraulic sensor (Fig. 1) is kinematically connected with the hydraulic motor shaft with a gear ratio i2. The hydraulic motor allows the aggregate head to move through the kinematic chain, consisting of a gear transmission with a gear ratio i1 and a screw-nut gear with a screw pitch t c .

После запуска насоса Н рабочая жидкость поступает к распределителю Р1 и к гидравлическому датчику. При включении электромагнитов УА5 и УА4 распределителей Р2 и Р3 происходит быстрый подвод агрегатной головки в рабочую зону станка. Поступательное движение агрегатной головки преобразуется во вращательное движение диска (3) гидравлического датчика.After starting the pump H, the working fluid flows to the distributor P1 and to the hydraulic sensor. When you turn on the electromagnets UA5 and UA4 distributors P2 and P3, the aggregate head is quickly supplied to the working area of the machine. The translational movement of the aggregate head is converted into rotational movement of the disk (3) of the hydraulic sensor.

Рабочая жидкость через дроссель (7) гидравлического датчика поступает в корпус соплового элемента (5) (фиг.1). При вращении диска (3) его прорези прерывают поток рабочей жидкости, вытекающей из сопла (6), что приводит к изменению давления P*1 между соплом (6) и дросселем (7), которое регистрируется датчиком давления (8). При этом датчик преобразует давление P*1 рабочей жидкости, подводимой от напорной полости гидромотора, в дискретные электрические сигналы, направляемые в систему управления приводом.The working fluid through the throttle (7) of the hydraulic sensor enters the housing of the nozzle element (5) (figure 1). When the disk (3) rotates, its slots interrupt the flow of working fluid flowing out of the nozzle (6), which leads to a change in pressure P * 1 between the nozzle (6) and the throttle (7), which is detected by the pressure sensor (8). In this case, the sensor converts the pressure P * 1 of the working fluid supplied from the pressure cavity of the hydraulic motor into discrete electrical signals sent to the drive control system.

Таким образом, выходные сигналы датчика (8) формируют импульсные сигналы с частотой, зависящей от скорости вращения диска (3) или движения агрегатной головки. Количество импульсов определяет перемещение агрегатной головки. Последовательным дифференцированием перемещения по времени определяют скорость и ускорение агрегатной головки. Расход жидкости гидромотора с учетом объемной потери определяется по скорости его движения и рабочего объема qГМ гидромотора.Thus, the output signals of the sensor (8) form pulse signals with a frequency depending on the speed of rotation of the disk (3) or the movement of the aggregate head. The number of pulses determines the movement of the power head. The sequential differentiation of time travel determines the speed and acceleration of the power head. The fluid flow rate of the hydraulic motor, taking into account the volume loss, is determined by the speed of its movement and the working volume q of the GM hydraulic motor.

С помощью ПЛК в заданной координате перемещения агрегатной головки выключается электромагнит УА4, закрывается распределитель Р2, происходит замедление движения до рабочей подачи агрегатной головки.Using a PLC in a given coordinate of movement of the aggregate head, the UA4 electromagnet is turned off, the distributor P2 closes, the movement slows down to the working feed of the aggregate head.

В конце сверления по команде ПЛК включается электромагнит УА3, распределитель Р3 перекрывает слив, обеспечивая останов агрегатной головки. По команде ПЛК отключаются электромагниты УА3 и УА4 распределителей Р2 и Р3. Агрегатная головка возвращается в исходное положение.At the end of drilling, by the PLC command, the UA3 electromagnet is turned on, the distributor P3 closes the drain, ensuring that the aggregate head stops. At the PLC command, the electromagnets UA3 and UA4 of the distributors P2 and P3 are turned off. The aggregate head returns to its original position.

Расход через гидравлический датчик

Figure 00000001
определяется по формуле:Flow through a hydraulic sensor
Figure 00000001
determined by the formula:

Figure 00000002
(1)
Figure 00000002
(one)

где

Figure 00000003
- коэффициент расхода элемента сопла - заслонка, образуемого соплом (6) и прорезями диска (3);Where
Figure 00000003
- flow rate of the nozzle element - a flap formed by the nozzle (6) and the slots of the disk (3);

Figure 00000004
- плотность рабочей жидкости, кг/м3;
Figure 00000004
- the density of the working fluid, kg / m 3 ;

dc - диаметр сопла, М;d c - nozzle diameter, M;

у - расстояние между соплом и диском, М;y is the distance between the nozzle and the disk, M;

Figure 00000005
- давление между соплом и дросселем, МПа;
Figure 00000005
- pressure between the nozzle and the throttle, MPa;

Figure 00000006
- давление на сливе гидромотора, МПа;
Figure 00000006
- pressure at the drain of the hydraulic motor, MPa;

Figure 00000007
- местные потери давления в напорной и сливной линиях датчика и перепад давления
Figure 00000008
=
Figure 00000009
.
Figure 00000007
- local pressure losses in the pressure and drain lines of the sensor and differential pressure
Figure 00000008
=
Figure 00000009
.

Использованием быстродействующего счетчика импульсов ПЛК определяется точное количество импульса n(t), изменение перепада давления

Figure 00000010
. Угол поворота вала гидромотора и перемещение агрегатной головки определяются по формулам:Using a high-speed PLC pulse counter, the exact pulse quantity n (t), the change in pressure drop, is determined
Figure 00000010
. The angle of rotation of the motor shaft and the movement of the power head are determined by the formulas:

Figure 00000011
(2)
Figure 00000011
(2)

Figure 00000012
; (3)
Figure 00000012
; (3)

где n(t) -количество импульс давления;where n (t) is the number of pressure impulses;

n0 -количество зубьев модулятора;n 0 is the number of teeth of the modulator;

Figure 00000013
- шаг винта;
Figure 00000013
- screw pitch;

dB - диаметр винта, м;d B - screw diameter, m;

α - угол наклона резьбы, град;α is the angle of the thread, deg;

L-перемещение агрегатной головки, м;L-movement of the power head, m;

Figure 00000014
- угол поворота вала гидромотора, град;
Figure 00000014
- angle of rotation of the motor shaft, deg;

i2 - передаточное отношение между валом гидравлического датчика и валом гидромотора;i2 is the gear ratio between the shaft of the hydraulic sensor and the shaft of the hydraulic motor;

i1 - передаточное отношение кинематической цепи от вала гидромотора до агрегатной головки.i1 is the gear ratio of the kinematic chain from the hydraulic motor shaft to the power head.

Скорость и ускорение перемещения агрегатной головки определяют последовательным дифференцированием перемещения по времени по следующим формулам, реализуемым под программой ПЛК:The speed and acceleration of the movement of the aggregate head is determined by sequentially differentiating the time movement according to the following formulas implemented under the PLC program:

Figure 00000015
(4)
Figure 00000015
(four)

Figure 00000016
(5)
Figure 00000016
(5)

где

Figure 00000017
- скорость перемещения агрегатной головки;Where
Figure 00000017
- the speed of movement of the power head;

a - ускорение перемещения агрегатной головки.a - acceleration of movement of the power head.

Расход через гидромотор

Figure 00000018
определяется по формуле:Flow through the hydraulic motor
Figure 00000018
determined by the formula:

Figure 00000019
(6)
Figure 00000019
(6)

где qгм - рабочий объем гидромотора, м3.where q gm is the working volume of the hydraulic motor, m 3 .

На фиг.3 представлена осциллограмма процесса сверления отверстия с параметрами, измеряемыми гидравлическим датчиком в реальном времени, где 1- сигнал от расходомера, 2 - расход, 3 - давление от гидравлического датчика, 4 - импульсный сигнал, 5 - перемещение, 6 - скорость, 7- ускорение.Figure 3 shows the oscillogram of the hole drilling process with parameters measured by the hydraulic sensor in real time, where 1 is the signal from the flow meter, 2 is the flow rate, 3 is the pressure from the hydraulic sensor, 4 is the pulse signal, 5 is the displacement, 6 is the speed, 7- acceleration.

Крутящий момент вала гидромотора

Figure 00000020
определяется по формулеHydraulic motor shaft torque
Figure 00000020
determined by the formula

Figure 00000021
; (7) Осевая сила
Figure 00000022
определяется по формуле:
Figure 00000021
; (7) Axial force
Figure 00000022
determined by the formula:

Figure 00000023
(8)
Figure 00000023
(8)

Сигнал с датчика давления (8) гидравлического датчика передает информацию об изменении перепада давлений на гидромоторе

Figure 00000024
=
Figure 00000025
, и количестве импульсов n(t) в ПЛК.The signal from the pressure sensor (8) of the hydraulic sensor transmits information about the change in pressure drop on the hydraulic motor
Figure 00000024
=
Figure 00000025
, and the number of pulses n (t) in the PLC.

Таким образом, использование гидравлического датчика и ПЛК обеспечивает возможность измерения кроме кинематического параметра движения рабочего органа скорости других кинематических параметров (величина перемещения и длина участка торможения при останове), а также силовых (силы и крутящие моменты гидродвигателей) и энергетических (потребляемая приводом мощность) параметров в реальном времени и пространстве.Thus, the use of a hydraulic sensor and a PLC provides the ability to measure, in addition to the kinematic parameter of the movement of the working body, the speed of other kinematic parameters (displacement and length of the braking section when stopped), as well as power (forces and torques of hydraulic motors) and energy (power consumed by the drive) parameters in real time and space.

Claims (2)

1. Гидравлический датчик, включающий корпус с крышкой, отличающийся тем, что содержит золотник, выполненный в виде имеющего прорези диска, установленного на валу, кинематически связанном с рабочим органом, и размещенный радиально по отношению к диску сопловой элемент.1. Hydraulic sensor, comprising a housing with a cover, characterized in that it contains a spool made in the form of a slotted disk mounted on a shaft kinematically connected with the working body and placed nozzle element radially relative to the disk. 2. Гидравлический датчик по п.1, отличающийся тем, что сопловой элемент включает корпус с расположенными в нем соплом, дросселем и датчиком давления. 2. The hydraulic sensor according to claim 1, characterized in that the nozzle element includes a housing with a nozzle, a throttle and a pressure sensor located therein.
RU2013126107/28A 2013-06-07 2013-06-07 Hydraulic sensor RU2538071C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126107/28A RU2538071C1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 Hydraulic sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013126107/28A RU2538071C1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 Hydraulic sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013126107A RU2013126107A (en) 2014-12-20
RU2538071C1 true RU2538071C1 (en) 2015-01-10

Family

ID=53278071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013126107/28A RU2538071C1 (en) 2013-06-07 2013-06-07 Hydraulic sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2538071C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU382000A1 (en) * 1970-12-28 1973-05-22
SU662862A1 (en) * 1974-01-14 1979-05-15 Предприятие П/Я А-1001 Hydraulic angular speed sensor
WO1997009517A1 (en) * 1995-09-01 1997-03-13 Serge Vallve Hydraulic valve assembly

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU382000A1 (en) * 1970-12-28 1973-05-22
SU662862A1 (en) * 1974-01-14 1979-05-15 Предприятие П/Я А-1001 Hydraulic angular speed sensor
WO1997009517A1 (en) * 1995-09-01 1997-03-13 Serge Vallve Hydraulic valve assembly

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013126107A (en) 2014-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103148047B (en) A kind of internal feedback digital servo hydraulic cylinder
CN202621399U (en) Electric liquid-dripping and dispensing device
EP2659241B1 (en) Electromagnetic fluid level sensor
CN106704312A (en) Digital hydraulic cylinder with novel feedback mechanism
CN204479221U (en) Engine electricity instrument measuring torsional vibration
CN106774142A (en) Coil winding machine electronic cam control system and control method
CN107152994B (en) Torsional vibration of shafting signal imitation experimental stand system and its application
RU2538071C1 (en) Hydraulic sensor
WO2014201835A1 (en) High-pressure fluid mixing pump control system and fluid suction control method
CN204096556U (en) A kind of plasterboard transverse shifting distance controller
CN203784007U (en) Single piston rod symmetric digital servo hydraulic cylinder
CA2594750A1 (en) Drive technology for peristaltic and rotary pumps
CN203463045U (en) Control device of automatic derrick worker rotating mechanism
CN203815980U (en) Drive sliding table for automatic injection device with position measuring function
CN208187599U (en) A kind of measuring device of hydraulic motor starting friction torque
CN102536950B (en) Hydraulic speed-up cylinder
CN103867185B (en) Gas and liquid two-phase-element flow meter special for pumping unit
CN103344373A (en) Method for carrying out pressure fluctuation calibration on pressure sensor
CN105179376B (en) A kind of numerical control oil cylinder
CN202612251U (en) Hydraulic speed-increasing cylinder
CN203809747U (en) Grouting pressure flow controller
CN202441957U (en) Electric hydraulic valve control device and electric hydraulic valve and engineering machinery
CN206268167U (en) Stroke measurment signal output formula hydraulic cylinder
EP2792421B1 (en) Dispensing device for a viscous product with automatic volume adjustment
CN103277292A (en) Precision control device and precise control method of high-pressure fluid mixing pump

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190608