RU2692880C1 - Позиционный гидропривод (варианты) - Google Patents

Позиционный гидропривод (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2692880C1
RU2692880C1 RU2018104021A RU2018104021A RU2692880C1 RU 2692880 C1 RU2692880 C1 RU 2692880C1 RU 2018104021 A RU2018104021 A RU 2018104021A RU 2018104021 A RU2018104021 A RU 2018104021A RU 2692880 C1 RU2692880 C1 RU 2692880C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
plunger
channels
piston
rod
working volume
Prior art date
Application number
RU2018104021A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Владиленович Захаренков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский 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 образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2018104021A priority Critical patent/RU2692880C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2692880C1 publication Critical patent/RU2692880C1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F15B11/12Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action
    • F15B11/121Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor providing distinct intermediate positions; with step-by-step action providing distinct intermediate positions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводам с дискретными позициями, и может быть использовано для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами. Позиционный гидропривод содержит гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема. В рабочем объеме размещен поршень со штоком. Выполнена полость в поршне со штоком, соединенная со штоковой полостью через канал. Внутри полости поршня со штоком размещены плунжер, жестко соединенный с перегородкой, и запорный элемент, жестко соединенный с поршнем и сопряженный по посадке с поверхностью плунжера. В одном варианте плунжер выполнен с разным числом каналов, в другом варианте плунжер выполнен с равным числом каналов. Входные отверстия каналов выполнены на поверхности плунжера по нескольким ее образующим, выходные отверстия каналов выполнены на перегородке и соединены с магистралью слива через гидрораспределители. Шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов, определяется в одном варианте из соотношения:
Figure 00000012
а в другом варианте из соотношения:
Figure 00000013
где h1, h2 - шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов на плунжере одного и другого рабочих объемов; L - длина плунжера, в пределах которой выполнены отверстия в одном рабочем объеме, равная максимальному ходу поршня; ΔL - превышение длины плунжера в другом рабочем объеме; N, N1, N2 - число входных отверстий каналов на плунжере. Технический результат – расширение функциональных возможностей гидропривода. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно, к гидроприводам с дискретными позициями, и может быть использовано для осуществления линейного перемещения рабочего органа в устройствах управления транспортными и технологическими машинами.
Известен позиционный гидропривод с многоканальным гидродвигателем, который содержит один поршень и несколько каналов управления (рис. 5.3, с. 328, в кн. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов. - М.: Машиностроение, 1991 г. ) - аналог.
Недостатком данного позиционного гидропривода является то, что число каналов управления (отверстий) соответствует числу позиций выходного звена. Так, чтобы обеспечить 20 позиций, гидропривод с многоканальным гидродвигателем должен содержать 20 каналов управления, каждый из которых содержит отверстие в стенке гидроцилиндра и гидрораспределитель.
Известен позиционный гидропривод, в котором поршневой гидроцилиндр разделен перегородкой на два равных рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком. Штоковые полости соединены с напорной магистралью напрямую, а поршневые полости - через редукционный клапан. В стенке гидроцилиндра каждого рабочего объема выполнены отверстия, соединенные со сливной магистралью через гидрораспределители. Шаг отверстий определяется из соотношения:
Figure 00000001
где h1, h2 - шаг отверстий в стенке гидроцилиндра первого и второго рабочих объемов;
L - полный ход поршня в рабочем объеме;
n - натуральное число.
[Заявка: 93001846/29. Дата публикации заявки 11.01.1993] - прототип.
Недостатком данного позиционного гидропривода является дублирование отдельных позиций, что обусловлено условием выбора шага отверстий, соединенных со сливной магистралью. Например, при n=2 имеем позиции 7L/10+4L/8=1,2L и 2L/10+8L/8=1,2L, где цифра в числителе является номером отверстия, которым определяется размер позиции. Указанный недостаток уменьшает число оригинальных позиций гидропривода. Кроме того, выполнение отверстий в стенке гидроцилиндра может быть неприемлемым по конструктивным причинам, например, из-за снижения прочности гидроцилиндра.
Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей позиционного гидропривода путем исключения дублирования позиций за счет выбора условий для шага отверстий и повышения прочности гидроцилиндра за счет исключения отверстий в его стенке, соединенных со сливной магистралью через гидрораспределители.
Поставленная задача решается тем, что в позиционном гидроприводе, содержащим гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком, разделяющий рабочий объем на две полости, штоковые и поршневые полости соединены с напорной магистралью, поршневая полость соединена с напорной магистралью через редукционный клапан, согласно предложенному техническому решению в поршне со штоком выполнена полость, которая соединена со штоковой полостью через канал, внутри полости поршня со штоком размещен плунжер, жестко соединенный с перегородкой, и запорный элемент, жестко соединенный с поршнем и сопряженный по посадке с поверхностью плунжера, в плунжере выполнены каналы, причем число каналов в плунжере одного рабочего объема превышает число каналов в плунжере другого рабочего объема, входные отверстия каналов выполнены на поверхности плунжера по нескольким его образующим, выходные отверстия каналов выполнены на перегородке и соединены с магистралью слива через гидрораспределители, шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов определяется из соотношения:
Figure 00000002
где h1, h2 - шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов на плунжере первого и второго рабочих объемов;
L - длина плунжера, в пределах которой выполнены входные отверстия каналов;
N1, N2 - число каналов в плунжере первого и второго рабочих объемов;
кроме того позиционный гидропривод содержащий гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком, разделяющий рабочий объем на две полости, штоковые и поршневые полости соединены с напорной магистралью, поршневая полость соединена с напорной магистралью через редукционный клапан, может быть выполнен так, что, в поршне со штоком выполнена полость, которая соединена со штоковой полостью через канал, внутри полости поршня со штоком размещены плунжер, жестко соединенный с перегородкой, и запорный элемент, жестко соединенный с поршнем и сопряженный по посадке с поверхностью плунжера, в плунжере выполнены каналы, причем число каналов в плунжере одного рабочего объема равно числу каналов в плунжере другого рабочего объема, входные отверстия каналов выполнены на поверхности плунжера по нескольким его образующим, выходные отверстия каналов выполнены на перегородке и соединены с магистралью слива через гидрораспределители, шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов определяется из соотношения:
Figure 00000003
где h1, h2 - шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов на плунжере одного и другого рабочих объемов;
L - длина плунжера, в пределах которой выполнены отверстия в одном рабочем объеме, равная максимальному ходу поршня;
ΔL - превышение длины плунжера в другом рабочем объеме;
N - число входных отверстий каналов на плунжере.
На фиг. 1 представлен предлагаемый позиционный гидропривод, в котором рабочие объемы имеют равную длину, а на фиг. 2 представлен гидропривод, рабочие объемы которого отличаются по длине.
Здесь обозначены: 1 - гидроцилиндр; 2 - перегородка, разделяющая гидроцилиндр на один рабочий объем 13, и другой рабочий объем 14. Конструкция рабочих объемов подобная, поэтому на фиг. 1 не показан разрез поршня и штока в рабочем объеме 14. Отличие рабочих объемов состоит в том, что число каналов в плунжере одного рабочего объема превышает число каналов в плунжере другого рабочего объема. В каждом рабочем объеме размещен поршень 4 со штоком 3. В поршне со штоком выполнена полость 17, которая каналом 11 соединена со штоковой полостью 15. В полости 17 размещен плунжер 5. Плунжер 5 жестко соединен с перегородкой 2. Полость 17 отделена от поршневой полости 16 запорным элементом 10, который жестко соединен с поршнем 4 и сопряжен по посадке с поверхностью плунжера 5. В плунжере 5 выполнены каналы 7, каждый канал начинается входным отверстием 6 и заканчивается выходным отверстием, выполненным в перегородке 2. На фиг. 1 и фиг. 2 каналы в плунжере показаны пунктиром, что указывает на их функцию в качестве управляющих каналов. Каналы подачи давления показаны непрерывными линиями. Гидрораспределители, соединяющие выходные отверстия каналов с магистралью слива, на фиг. 1 и фиг. 2 не показаны.
Ввод рабочего тела в поршневые полости 16 рабочих объемов 13 и 14 выполнен через редукционный клапан 12 и отверстия 8. В полость 17 и штоковую полость 15 рабочее тело подается через отверстие 9. Направление подачи и слива рабочего тела указано стрелками.
Выполнение отверстий на плунжере, по нескольким образующим, исключает технологические ограничения, возникающие в случае, когда сумма диаметра отверстия и требуемого расстояния между краями двух отверстий превышает шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий.
В качестве примера выполнения гидропривода с отверстиями на плунжере по нескольким образующим рассмотрим гидропривод со следующими исходными данными. Заданное число отверстий в одном рабочем объеме 12, а в другом - 11, что соответствует 132 позициям гидропривода; длина максимального хода поршня в каждом рабочем объеме L=60 мм; диаметр входных отверстий каналов d=3 мм; технологический минимальный шаг между центрами отверстий не менее 6 мм. Вопрос о размещении отверстий на плунжере может быть решен следующим образом.
Шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий в первом и втором рабочих объемах согласно условию
Figure 00000004
Figure 00000005
В рабочем объеме 13 разместить 12 отверстий, в пределах длины максимального хода поршня L=60 мм по одной образующей гидроцилиндра с шагом равным 6 мм, невозможно.
Для сохранения шага, между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий, равным расчетным значениям 5,454 мм для объема 13 и 6 мм для объема 14 с исключением вышеуказанных технологических ограничений, отверстия выполнены тремя группами.
По первой образующей плунжера в каждом рабочем объеме выполнено два отверстия с шагом 60 мм. По второй образующей плунжера в рабочем объеме 13 (для обеспечения шага между сечениями, равного 5,454 мм) выполнено 5 отверстий с шагом 10,91 мм. По третьей образующей плунжера в рабочем объеме 13 выполнено 4 отверстия с шагом 10,91 мм. В рабочем объеме 14 отверстия допустимо разместить по одной образующей. Однако для обеспечения конструктивной идентичности плунжеров целесообразно выполнить отверстия аналогично тому, как это выполнено в рабочем объеме 13. При этом, по второй и третьей образующей выполнено по 5 отверстий с шагом 12 мм. В каждом сечении плунжера выполнено только одно отверстие.
В качестве примера выполнения гидропривода во втором варианте с отверстиями на плунжере по нескольким образующим рассмотрим гидропривод со следующими исходными данными. Заданное число отверстий в каждом рабочем объеме 16, что соответствует 256 позициям гидропривода; длина максимального хода поршня в одном рабочем объеме L+ΔL=62 мм, а другом - L=58 мм; диаметр входных отверстий каналов d=3 мм; технологический минимальный шаг между центрами отверстий не менее 6 мм. Вопрос о размещении отверстий на плунжере может быть решен следующим образом.
Шаг между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий в первом и втором рабочих объемах согласно условию
Figure 00000006
Figure 00000007
В рабочих объемах 13 и 14 разместить по 16 отверстий по одной образующей гидроцилиндра с шагом равным 6 мм, в пределах длины максимального хода поршня, невозможно.
Для сохранения шага, между сечениями плунжера перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий, равным расчетным значениям 3,866 мм для объема 13 и 4,133 мм для объема 14 для выполнения вышеуказанных технологических ограничений, отверстия выполнены тремя группами.
По первой образующей плунжера в рабочем объеме 13 выполнено два отверстия с шагом 58 мм. По второй и третьей образующей плунжера в рабочем объеме 13 выполнено по семь отверстий с шагом 7,334 мм. В рабочем объеме 14 по первой образующей плунжера выполнено два отверстия с шагом 62 мм. По второй и третьей образующей плунжера в рабочем объеме 14 выполнено по семь отверстий с шагом 8,267 мм.
Позиционный гидропривод работает следующим образом. Позиция поршня со штоком зависит от номера канала, соединенного, в рассматриваемый момент времени, посредством гидрораспределителя с магистралью слива. При соединении входного отверстия одного из каналов с магистралью слива происходит снижение давления в штоковой полости 15.
Так как полость 17 через канал 11 постоянно соединена со штоковой полостью 15, то давление рабочего тела в указанных полостях изменяется одновременно. При соответствующем выборе сечений каналов 9 и 11 поршень 4 со штоком 3 перемещается в сторону входного отверстия соответствующего канала. Равновесие сил, действующих на поршень 4 наступит в момент, когда запорный элемент 10, соединенный жестко с поршнем 4 перекроет отверстие 6, соединенное с магистралью слива. Если поршень находится не в нулевой позиции, т.е. шток выдвинут из гидроцилиндра, то соединение отверстия канала на плунжере с магистралью слива, находящегося в полости 16, вызовет снижение давления в поршневой полости, при этом поршень со штоком возвратится внутрь гидроцилиндра, перекрывая указанное выше отверстие. За счет независимой работы в двух рабочих объемах, происходит суммирование позиций двух штоков, что обеспечивает N1×N2 позиций гидропривода в первом варианте и N2 позиций гидропривода во втором варианте.
Данный позиционный гидропривод является промышленно применимым, т.к. может применяться в качестве промежуточного звена линейного перемещения в манипуляторе.

Claims (11)

1. Позиционный гидропривод, содержащий гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два равных рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком, разделяющий рабочий объем на две полости, штоковые и поршневые полости соединены с напорной магистралью, поршневая полость соединена с напорной магистралью через редукционный клапан, отличающийся тем, что в поршне со штоком выполнена полость, которая соединена со штоковой полостью через канал, внутри полости поршня со штоком размещены плунжер, жестко соединенный с перегородкой, и запорный элемент, жестко соединенный с поршнем и сопряженный по посадке с поверхностью плунжера, в плунжере выполнены каналы, причем число каналов в плунжере одного рабочего объема превышает число каналов в плунжере другого рабочего объема, входные отверстия каналов выполнены на поверхности плунжера по нескольким его образующим, выходные отверстия каналов выполнены на перегородке и соединены с магистралью слива через гидрораспределители, шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов, определяется из соотношения:
Figure 00000008
Figure 00000009
где h1, h2 - шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов на плунжере первого и второго рабочих объемов;
L - длина плунжера, в пределах которой выполнены входные отверстия каналов;
N1, N2 - число каналов в плунжере первого и второго рабочих объемов.
2. Позиционный гидропривод, содержащий гидроцилиндр, разделенный перегородкой на два рабочих объема, в каждом из которых размещен поршень со штоком, разделяющий рабочий объем на две полости, штоковые и поршневые полости соединены с напорной магистралью, поршневая полость соединена с напорной магистралью через редукционный клапан, отличающийся тем, что в поршне со штоком выполнена полость, которая соединена со штоковой полостью через канал, внутри полости поршня со штоком размещены плунжер, жестко соединенный с перегородкой, и запорный элемент, жестко соединенный с поршнем и сопряженный по посадке с поверхностью плунжера, в плунжере выполнены каналы, причем число каналов в плунжере одного рабочего объема равно числу каналов в плунжере другого рабочего объема, входные отверстия каналов выполнены на поверхности плунжера по нескольким его образующим, выходные отверстия каналов выполнены на перегородке и соединены с магистралью слива через гидрораспределители, шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов, определяется из соотношения:
Figure 00000010
Figure 00000011
где h1, h2 - шаг между сечениями плунжера, перпендикулярными его осевой линии и проходящими через центры входных отверстий каналов на плунжере одного и другого рабочих объемов;
L - длина плунжера, в пределах которой выполнены отверстия в одном рабочем объеме, равная максимальному ходу поршня;
ΔL - превышение длины плунжера в другом рабочем объеме;
N - число входных отверстий каналов на плунжере.
RU2018104021A 2018-02-01 2018-02-01 Позиционный гидропривод (варианты) RU2692880C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104021A RU2692880C1 (ru) 2018-02-01 2018-02-01 Позиционный гидропривод (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104021A RU2692880C1 (ru) 2018-02-01 2018-02-01 Позиционный гидропривод (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692880C1 true RU2692880C1 (ru) 2019-06-28

Family

ID=67251749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104021A RU2692880C1 (ru) 2018-02-01 2018-02-01 Позиционный гидропривод (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692880C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072087A (en) * 1975-09-17 1978-02-07 Caterpillar Tractor Co. Digital positioner for remote actuation of a control valve
SU945505A1 (ru) * 1980-03-28 1982-07-23 Предприятие П/Я А-7291 Позиционный гидропривод /пневмопривод/
JPS57184705A (en) * 1981-05-06 1982-11-13 Toho Gas Kogyo Kk Multistep position controller for vacuum shift actuator
RU93001846A (ru) * 1993-01-11 1995-11-27 Авиационный научно-технический комплекс "Крыло", г.Омск Позиционный гидропривод
RU2012153021A (ru) * 2012-12-07 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Позиционный гидропривод

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4072087A (en) * 1975-09-17 1978-02-07 Caterpillar Tractor Co. Digital positioner for remote actuation of a control valve
SU945505A1 (ru) * 1980-03-28 1982-07-23 Предприятие П/Я А-7291 Позиционный гидропривод /пневмопривод/
JPS57184705A (en) * 1981-05-06 1982-11-13 Toho Gas Kogyo Kk Multistep position controller for vacuum shift actuator
RU93001846A (ru) * 1993-01-11 1995-11-27 Авиационный научно-технический комплекс "Крыло", г.Омск Позиционный гидропривод
RU2012153021A (ru) * 2012-12-07 2014-06-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" Позиционный гидропривод

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2209998B1 (de) Vorgesteuerter wegeschieber, insbesondere zur steuerung eines stellzylinders einer turbomaschine
DE2328658C2 (de) Steuerschieberanordnung
US4241581A (en) Synchronizer for hydraulic actuators
KR100289763B1 (ko) 유압식제어밸브
KR100219358B1 (ko) 실린더식가공장치
RU2692880C1 (ru) Позиционный гидропривод (варианты)
US4907492A (en) Apertured valve disposed in hollow piston rod of follower-type motor
EP0984164B1 (de) Membrankolbenpumpe
DE102015213135B3 (de) Steuerventil für einen Nockenwellenversteller
CN212337777U (zh) 一种多级液压缸
US5062268A (en) Fluid actuator
DE4326447A1 (de) Hydraulikventil für eine Stabilisatorsteuerung an einem Kraftfahrzeug
DE1910517B2 (de) Verfahren zur Herstellung einer hohlen, dünnwandigen Steuernockenwelle
EP3167192B1 (de) Einrichtung zur bereitstellung von unter einem vorgebbaren druck stehenden fluiden
FI73804B (fi) Styrventil.
DE3826547A1 (de) Fluidbetaetigter motor
US3307584A (en) Control system
DE102017121432A1 (de) Hydraulikmodul zum Steuern eines Hydraulikflüssigkeitsstroms eines Pleuels für eine Brennkraftmaschine mit variabler Verdichtung sowie Pleuel
CN112081794A (zh) 一种多级液压缸
RU2644435C2 (ru) Позиционный гидропривод
RU2644427C1 (ru) Позиционный гидропривод
BG67415B1 (bg) Усилвател на потока на кормилен механизъм на транспортно средство
DE2118207C3 (de) Preßform mit mehreren, gleitbeweglich in einem Gehäuse angeordneten Matrizen
CN217559061U (zh) 一种超大流量调节阀
SU781408A1 (ru) Шаговый гидропривод