RU2553588C1

RU2553588C1 - Two-channel electrohydraulic power amplifier

Info

Publication number: RU2553588C1
Application number: RU2013151585/06A
Authority: RU
Inventors: Олег Вячеславович Тычкин; Алексей Анатольевич Борцов; Георгий Васильевич Шаров; Владимир Евгеньевич Трубицын; Александр Сергеевич Чиненков; Ольга Юрьевна Слепова; Геннадий Васильевич Квасов; Павел Григорьевич Редько
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод "ВОСХОД" - ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2015-06-20
Also published as: RU2013151585A

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: amplifier is used in electrohydraulic follow-up drives with a backup, which are used in remote control systems, for example in a control system of control surfaces of highly-manoeuvrable aircrafts. An amplifier includes an electromechanical converter with two coils, a housing with nozzles and nozzle-damper throttles of the amplifier of the first stage, a throttling spool-type valve of the second stage and an induction pickup of position of the spool-type valve; with that, each of the coils of the electromechanical converter has two windings located one above another and connected in pairs, two spool-type valve position pickups are located coaxially to the spool-type valve on its different sides in bores of housing with a possibility of axial movement for alignment of an electrical zero of the pickup with the neutral position of the spool-type valve; with that, in the housing there are radial slots corresponding to radial threaded holes in the pickup, and into the radial threaded holes there installed are screws fixing the pickup after adjustment.

EFFECT: amplifier provides maintenance of technical characteristics after failure of one electrical channel.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрогидравлическим автоматическим системам управления, в частности к электрогидравлическим рулевым приводам с резервированием, применяемым в системах дистанционного управления рулевыми поверхностями летательных аппаратов.The invention relates to electro-hydraulic automatic control systems, in particular to redundant electro-hydraulic steering gears used in remote control systems for aircraft steering surfaces.

Известны конструкции электрогидравлических усилителей мощности с электрической обратной связью по положению золотника, где золотник второго каскада кинематически связан с подвижным элементом электрического (индуктивного) датчика, при этом датчик находится в камере, заполненной рабочей жидкостью, например, электрогидравлические усилители по авторским свидетельствам №947482 F15B 13/044, №1048892 F15B 3/00, №1546726 F15B 3/00, по патентам №2030058 F15B 3/00, №2361119 F15B 3/00.Known designs of electro-hydraulic power amplifiers with electrical feedback on the position of the spool, where the spool of the second stage is kinematically connected with the movable element of the electric (inductive) sensor, while the sensor is in a chamber filled with a working fluid, for example, electro-hydraulic amplifiers according to copyright certificates No. 947482 F15B 13 / 044, No. 1048892 F15B 3/00, No. 1546726 F15B 3/00, according to patents No. 2030058 F15B 3/00, No. 2361119 F15B 3/00.

Недостатками конструкции усилителей являются отсутствие регулировки положения датчика относительно нейтрального положения золотника, необходимость герметизации выводов электроцепей, низкая надежность.The disadvantages of the design of the amplifiers are the lack of adjustment of the position of the sensor relative to the neutral position of the spool, the need to seal the conclusions of electrical circuits, low reliability.

Более близки по схеме и конструкции электрогидравлические усилители по AC №953868 F15B 3/00, где датчик обратной связи находится вне корпуса усилителя на резьбовой разделительной втулке.Electrohydraulic amplifiers are closer in design and construction to AC No. 953868 F15B 3/00, where the feedback sensor is located outside the amplifier housing on a threaded spacer sleeve.

Недостатком данных электрогидравлических усилителей является несоответствие современным требованиям по надежности, динамике и габаритно-массовым показателям, предъявляемым к приводам систем управления высокоманевренных летательных аппаратов, и, в частности, к комплектуемым привод усилителям мощности.The disadvantage of these electro-hydraulic amplifiers is the mismatch with modern requirements for reliability, dynamics and overall mass indicators presented to the drives of control systems of highly maneuverable aircraft, and, in particular, to complementary drive power amplifiers.

Технической задачей изобретения является обеспечение высокой надежности и отказобезопасности при рациональном уровне резервирования, высокой степени контролепригодности, высоких чувствительности, быстродействии и динамики, обеспечивающих в итоге необходимые устойчивость и управляемость самолета.An object of the invention is to provide high reliability and fault tolerance with a rational level of redundancy, a high degree of testability, high sensitivity, speed and dynamics, which ultimately provide the necessary stability and controllability of the aircraft.

Поставленная задача решается тем, что заявленный электрогидравлический усилитель содержит электромеханический преобразователь с двумя катушками, каждая из которых имеет дно обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно так, что нижняя обмотка первой катушки соединена с верхней обмоткой второй катушки, а верхняя обмотка первой катушки соединена с нижней обмоткой второй катушки, корпус с соплами и дросселями усилителя сопло-заслонка первого каскада, дросселирующим золотником второго каскада и двумя индукционными датчиками положения золотника, расположенными соосно с разных его сторон с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника с последующей их фиксацией, при этом в корпусах выполнены радиальные пазы соответственно радиальным резьбовым отверстиям в датчике, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты, фиксирующие датчик после регулировки, золотник второго каскада снабжен двумя штоками и якорями, в виде втулок из ферромагнитного материала, расположенных в глухих отверстиях неподвижных разделительных втулок с возможностью осевого перемещения.The problem is solved in that the claimed electro-hydraulic amplifier contains an electro-mechanical converter with two coils, each of which has a bottom of the winding, located one above the other and connected in pairs so that the lower winding of the first coil is connected to the upper winding of the second coil, and the upper winding of the first coil is connected with the lower winding of the second coil, a housing with nozzles and chokes of the amplifier nozzle-damper of the first stage, a throttling valve of the second stage and two induction sensors spool positions located coaxially from different sides with the possibility of axial movement to combine the electric zero of the sensor with the neutral position of the spool and their subsequent fixation, while the housings are made radial grooves respectively radial threaded holes in the sensor, and screws are installed in the radial threaded holes, fixing the sensor after adjustment, the spool of the second cascade is equipped with two rods and anchors, in the form of bushings of ferromagnetic material located in blind holes yards of stationary separation sleeves with the possibility of axial movement.

Предлагаемая конструкция усилителя позволяет обеспечить управление приводом от двух каналов управления совместно или поочередно, обеспечивая высокий уровень резервирования, электрическая обратная связь по положению золотника позволяет получить высокую динамику, чувствительность и обеспечить контролепригодность усилителя.The proposed design of the amplifier allows you to control the drive from two control channels together or alternately, providing a high level of redundancy, electrical feedback on the position of the spool allows you to get high dynamics, sensitivity and ensure the suitability of the amplifier.

На Рис.1, 2 представлена конструктивная схема электрогидравлического усилителя.Fig. 1, 2 shows a structural diagram of an electro-hydraulic amplifier.

Электрогидравлический усилитель содержит электромеханический преобразователь 1 с двумя катушками 11 и якорем 12 с заслонкой 13, корпус усилителя 2 с напорной 21, сливной 22 и полостными 23, 24 гидролиниями и с соплами 3, и дросселями 4 усилителя сопло-заслонка первого каскада, сообщенными с напорной гидролинией 21 через фильтр 5, четырехкромочным дросселирующим золотником 6 второго каскада и индукционными датчиками 7 положения золотника, при этом для обеспечения симметричности силовой характеристики преобразователя при работе на разных каналах каждая из катушек 11 электромеханического преобразователя имеет две обмотки, расположенные друг над другом и соединенные попарно так, что нижняя обмотка первой катушки соединена с верхней обмоткой второй катушки, а верхняя обмотка первой катушки соединена с нижней обмоткой второй катушки, два датчика 7 (Рис.2) положения золотника 6 расположены соосно золотнику с разных его сторон в расточках корпусов 8 из немагнитного материала с возможностью осевого перемещения для совмещения электрического нуля датчика с нейтральным положением золотника 6, при этом в корпусе 8 выполнены радиальные пазы 16 соответственно радиальным резьбовым отверстиям 17 и датчику 7, а в радиальные резьбовые отверстия установлены винты 9, фиксирующие датчик после регулировки, золотник второго каскада снабжен двумя штоками 14 с якорями 15 в виде втулок из ферро-магнитного материала, располагающихся с зазором в глухих отверстиях тонкостенных втулок 10, допускающих свободное осевое перемещение золотника.The electro-hydraulic amplifier contains an electromechanical converter 1 with two coils 11 and an armature 12 with a shutter 13, an amplifier housing 2 with a pressure 21, drain 22 and cavity 23, 24 hydraulic lines and nozzles 3, and throttles 4 of the amplifier nozzle-damper of the first stage connected with the pressure head a hydraulic line 21 through a filter 5, a four-edge throttling spool 6 of the second stage and induction sensors 7 of the position of the spool, while ensuring symmetry of the power characteristics of the converter when working on different channels of the spool waiting from the coils 11 of the electromechanical converter has two windings located one above the other and connected in pairs so that the lower winding of the first coil is connected to the upper winding of the second coil, and the upper winding of the first coil is connected to the lower winding of the second coil, two sensors 7 (Fig. 2 ) the positions of the spool 6 are coaxial to the spool from different sides in the bores of the housings 8 of non-magnetic material with the possibility of axial movement to combine the electrical zero of the sensor with the neutral position of the spool 6, while in the housing 8 there are made radial grooves 16, respectively, of the radial threaded holes 17 and the sensor 7, and the screws 9 are installed in the radial threaded holes, fixing the sensor after adjustment, the spool of the second stage is equipped with two rods 14 with anchors 15 in the form of ferro bushes magnetic material located with a gap in the blind holes of thin-walled bushings 10, allowing free axial movement of the spool.

Электрогидравлический усилитель работает следующим образом.Electro-hydraulic amplifier operates as follows.

При включении давления рабочая жидкость подводится к напорным рабочим кромкам крайних буртов золотника 6, одновременно через фильтр 5 и дроссели 4 рабочая жидкость поступает в подторцевые камеры 18 и 19 золотника и на сопла 3. Полость заслонки 20 и сливные кромки центрального бурта соединены со сливной магистралью 22 привода.When the pressure is turned on, the working fluid is supplied to the pressure working edges of the extreme flanges of the spool 6, at the same time through the filter 5 and throttles 4, the working fluid flows into the second-end chambers 18 and 19 of the spool and the nozzles 3. The cavity of the shutter 20 and the drain edges of the central collar are connected to the drain line 22 drive.

При отсутствии электрических сигналов управления в обмотках электромеханического преобразователя 1 заслонка 13 находится ориентировочно в среднем положении, давления рабочей жидкости в подторцевых камерах 18 и 19 обычно не равны, золотник неподвижен и находится в одном из крайних положений.In the absence of electrical control signals in the windings of the electromechanical converter 1, the shutter 13 is approximately in the middle position, the working fluid pressures in the second-end chambers 18 and 19 are usually not equal, the spool is stationary and is in one of the extreme positions.

При подаче электрического сигнала управления определенной величины и полярности на электромагнитный преобразователь 1 якорь 12 с заслонкой 13 смещается, например, в левую сторону от нейтрального положения, гидравлическое сопротивление левого сопла и давление в подторцевой камере 18 увеличиваются, а гидравлическое сопротивление правого сопла и давление в подторцевой камере 19 уменьшаются, образовавшийся перепад давлений в подторцевых камерах 18, 19 перемещает золотник 6 слева направо, соединяя через дросселирующие окна золотника гидролинию напора 21 с полостью 24, а полость 23 и гидролинией слива 22, при этом происходит одновременное перемещение якорей 14 датчиков обратной связи 7, жестко связанных штоками 15 с золотником 6, что приводит к появлению на обмотках датчика 7 сигнала отрицательной обратной связи, пропорционального смещению золотника 6. При замыкании цепи обратной связи по ходу золотника 6 его перемещение будет продолжаться до тех пор, пока сигнал обратной связи, снимаемый с датчика 7, и сигнал управления не сравняются по величине, ток в обмотках управления электромеханического преобразователя 1 станет равным нулю, и заслонка переместится в нейтральное положение.When an electrical control signal of a certain magnitude and polarity is applied to the electromagnetic converter 1, the armature 12 with the shutter 13 is displaced, for example, to the left side from the neutral position, the hydraulic resistance of the left nozzle and the pressure in the second chamber 18 increase, and the hydraulic resistance of the right nozzle and the pressure in the second the chamber 19 is reduced, the resulting pressure drop in the sub-end chambers 18, 19 moves the spool 6 from left to right, connecting the hydraulic line through the throttling windows of the spool a pressure head 21 with a cavity 24, and a cavity 23 and a drain line 22, at the same time, the armature 14 of the feedback sensors 7, rigidly connected by the rods 15 with the spool 6, moves simultaneously, which leads to the appearance on the windings of the sensor 7 of a negative feedback signal proportional to the displacement of the spool 6. When the feedback circuit is closed along the spool 6, its movement will continue until the feedback signal taken from the sensor 7 and the control signal are not equal in magnitude, the current in the control windings is electromechanical converter 1 will become zero and the shutter will move to the neutral position.

При подаче электрического сигнала управления обратной полярности работа электрогидравлического усилителя происходит аналогичным образом. Величина и направление расхода рабочей жидкости, проходящей через дросселирующие окна на кромках буртов золотника 6, определяются значением и полярностью электрического сигнала управления.When an electrical reverse polarity control signal is applied, the operation of the electro-hydraulic amplifier occurs in a similar manner. The magnitude and direction of flow of the working fluid passing through the throttling windows on the edges of the collars of the spool 6 are determined by the value and polarity of the electrical control signal.

Установка нулевого положения заслонки 13 осуществляется перемещением узла электромеханического преобразователя вдоль оси сопел 3 с последующей жесткой фиксацией к корпусу винтами, что исключает возникновение смещения якоря после регулировки.Setting the zero position of the shutter 13 is carried out by moving the assembly of the electromechanical transducer along the axis of the nozzles 3, followed by rigid fixation to the housing with screws, which eliminates the occurrence of displacement of the armature after adjustment.

При работе в составе привода оба канала могут включаться поочередно или одновременно. При переключении каналов выходные характеристики электрогидравлического усилителя и привода остаются неизменными. При отключении (отказе) одного из каналов при их одновременной работе статические характеристики усилителя остаются неизменными, динамические характеристики изменяются несущественно, что практически не сказывается на работе привода.When operating as part of a drive, both channels can be switched on alternately or simultaneously. When switching channels, the output characteristics of the electro-hydraulic amplifier and drive remain unchanged. When one of the channels is disconnected (failure) during their simultaneous operation, the static characteristics of the amplifier remain unchanged, the dynamic characteristics change insignificantly, which practically does not affect the operation of the drive.

Таким образом, резервирование каналов электрогидравлического повышает надежность его работы и работы привода, одновременно обеспечивая высокую динамику.Thus, the reservation of electro-hydraulic channels increases the reliability of its operation and the operation of the drive, while ensuring high dynamics.

Для сокращения габаритов электрогидравлического усилителя распределительная гильза установлена в корпусе без внутренних уплотнительных узлов по наружному диаметру с диаметральным натягом или зазором между корпусом и гильзой 2…5 мкм, что привело к существенному уменьшению линейного размера всего электрогидравлического усилителя.To reduce the dimensions of the electro-hydraulic amplifier, the distribution sleeve is installed in the housing without internal sealing units along the outer diameter with a diametrical interference or clearance between the housing and the sleeve of 2 ... 5 μm, which led to a significant reduction in the linear size of the entire electro-hydraulic amplifier.

Кроме того, в конструкции корпуса 2 электрогидравлического усилителя предусмотрены гидроканалы 25, 26, соединяющие подторцевые полости 18, 19 золотника 6 с отверстиями на стыковочной плоскости, закрытыми технологическими заглушками 27, которые при регулировке электрогидравлического усилителя заменяются проходными втулками для соединения каналов с контрольной аппаратурой.In addition, in the design of the body 2 of the electro-hydraulic amplifier, there are provided hydraulic channels 25, 26 connecting the under-end cavities 18, 19 of the spool 6 with openings on the connecting plane closed by technological plugs 27, which, when adjusting the electro-hydraulic amplifier, are replaced by bushings for connecting the channels to the control equipment.

Claims

1. An electro-hydraulic amplifier for redundant servo drives, comprising an electromechanical converter with two coils and an armature, a housing with nozzles and chokes of the amplifier, a nozzle-damper of the first stage, a throttling valve of the second stage and induction sensors of the position of the valve, each of the coils of the electromechanical converter has two windings, located one above the other and connected in pairs so that the lower winding of the first coil is connected to the upper winding of the second coil, and the upper the winding of the first coil is connected to the lower winding of the second coil, two spool position sensors are located coaxially to the spool from different sides in the bores of non-magnetic material housings with the possibility of axial movement to align the electric zero of the sensor with the neutral position of the spool, with radial grooves made respectively radial in the housings threaded holes in the sensor, and in the radial threaded holes installed screws that secure the sensor after adjustment, the spool of the second stage is equipped with two rods and anchors, in the form of bushings of ferro-magnetic material located in the blind holes of the stationary separation bushings with the possibility of axial movement.

2. The electro-hydraulic amplifier according to claim 1, in which the sleeve is made without internal sealing units on the outer diameter with a diametrical interference or clearance between the body and the sleeve 2 ... 5 μm.

3. The electro-hydraulic amplifier according to claim 1, in the housing of which there are hydrochannels connecting the end-to-end cavities of the spool of the second cascade with holes on the connecting plane, closed with technological plugs, which, when adjusting the electro-hydraulic amplifier, are replaced with bushings for connecting the channels to the control equipment.