RU2759190C1 - Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load - Google Patents
Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759190C1 RU2759190C1 RU2020141285A RU2020141285A RU2759190C1 RU 2759190 C1 RU2759190 C1 RU 2759190C1 RU 2020141285 A RU2020141285 A RU 2020141285A RU 2020141285 A RU2020141285 A RU 2020141285A RU 2759190 C1 RU2759190 C1 RU 2759190C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- channel
- pressure
- channels
- hydraulic
- working
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
- F15B11/02—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member
- F15B11/04—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed
- F15B11/05—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed specially adapted to maintain constant speed, e.g. pressure-compensated, load-responsive
- F15B11/055—Systems essentially incorporating special features for controlling the speed or actuating force of an output member for controlling the speed specially adapted to maintain constant speed, e.g. pressure-compensated, load-responsive by adjusting the pump output or bypass
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
- F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
- F15B9/03—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type with electrical control means
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области объемного гидропривода, а именно к электрогидравлическим приводам с машинно-дроссельным управлением, чувствительным к нагрузке (Load Sensing Systems), - и может быть использовано при создании и модернизации гидроприводов, предназначенных для управления рабочим оборудованием всевозможных машин и механизмов (например, грузоподъемных), работающих с переменной по значению и по направлению нагрузкой (силой для гидроприводов поступательного движения или вращающим моментом для гидроприводов вращательного и поворотного движения) и, в том числе, с попутной нагрузкой.The invention relates to the field of a volumetric hydraulic drive, namely to electro-hydraulic drives with machine-throttle control, sensitive to load (Load Sensing Systems), and can be used in the creation and modernization of hydraulic drives designed to control the working equipment of all kinds of machines and mechanisms (for example, lifting), operating with variable value and direction load (force for hydraulic drives of translational movement or torque for hydraulic drives of rotary and rotary movement) and, including, with a passing load.
Известен электрогидравлический привод с машинно-дроссельным управлением, содержащий регулируемый объемный насос, выполненный с регулятором давления, четырехлинейный дросселирующий гидрораспределитель с пропорциональным электрическим управлением, напорный канал которого соединен с напорным каналом насоса, сливной канал с гидробаком, а каждый из двух исполнительных каналов с соответствующей рабочей полостью объемного гидродвигателя двухстороннего действия, при этом электрический блок управления дросселирующего гидрораспределителя соединен с соответствующим выходным каналом контроллера [1]. При работе указанного гидропривода подача насоса (при пренебрежении утечками и перетечками рабочей жидкости, а также эффектами, обусловленными упругими деформациями жидкости и стенок каналов, в которые она заключена) равна расходу жидкости, поступающему к гидродвигателю, а давление в напорном канале насоса поддерживается практически постоянным на уровне настройки регулятора давления насоса вне зависимости от нагрузки (силового параметра) на выходном звене гидродвигателя (штоке, плунжере или корпусе гидроцилиндра в гидроприводах поступательного движения либо валу или корпусе поворотного гидродвигателя или гидромотора соответственно в гидроприводах поворотного и вращательного движения). В результате имеют место потери давления и мощности, которые при прочих равных условиях тем больше, чем меньше нагрузка на выходном звене гидродвигателя, что является существенным недостатком известного электрогидравлического привода.Known electro-hydraulic drive with machine-throttle control, containing an adjustable positive displacement pump made with a pressure regulator, a four-line throttling valve with proportional electric control, the pressure channel of which is connected to the pressure channel of the pump, a drain channel with a hydraulic tank, and each of the two executive channels with a corresponding working cavity of the volumetric hydraulic motor of double-acting, while the electric control unit of the throttling valve is connected to the corresponding output channel of the controller [1]. When this hydraulic drive is operating, the pump flow (while neglecting leaks and overflows of the working fluid, as well as the effects caused by elastic deformations of the fluid and the walls of the channels in which it is enclosed) is equal to the flow rate of the fluid supplied to the hydraulic motor, and the pressure in the pressure channel of the pump is maintained practically constant at the level of adjustment of the pump pressure regulator, regardless of the load (power parameter) on the output link of the hydraulic motor (rod, plunger or body of the hydraulic cylinder in the hydraulic drives of the translational movement or the shaft or housing of the rotary hydraulic motor or hydraulic motor, respectively, in the hydraulic drives of the rotary and rotary movement). As a result, there is a loss of pressure and power, which, other things being equal, are the greater, the lower the load on the output link of the hydraulic motor, which is a significant drawback of the known electro-hydraulic drive.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является принятый в качестве прототипа электрогидравлический привод с машинно-дроссельным управлением, чувствительный к нагрузке, содержащий регулируемый объемный насос, выполненный с регулятором рабочего объема с пропорциональным электрическим управлением, четырехлинейный дросселирующий гидрораспределитель с пропорциональным электрическим управлением, напорный канал которого соединен с напорным каналом насоса, сливной канал с гидробаком, а каждый из двух исполнительных каналов с соответствующей рабочей полостью объемного гидродвигателя двухстороннего действия, и датчики давления в напорном канале насоса и в рабочих полостях гидродвигателя, которые соединены с соответствующими входными каналами контроллера, при этом электрические блоки управления дросселирующего гидрораспределителя и регулятора рабочего объема насоса соединены с соответствующими выходными каналами контроллера [2].The closest to the claimed technical solution is an electro-hydraulic drive with machine-throttle control adopted as a prototype, sensitive to load, containing an adjustable volumetric pump made with a displacement regulator with proportional electric control, a four-line throttling valve with proportional electric control, the pressure channel of which is connected with a pressure channel of the pump, a drain channel with a hydraulic tank, and each of the two control channels with a corresponding working cavity of a double-acting volumetric hydraulic motor, and pressure sensors in the pressure channel of the pump and in the working cavities of the hydraulic motor, which are connected to the corresponding input channels of the controller, while the electrical units throttle valve control and pump displacement regulator are connected to the corresponding output channels of the controller [2].
Далее по тексту описания изобретения рабочие полости гидродвигателя, которые в текущий момент времени соединены посредством дросселирующего гидрораспределителя с напорным каналом насоса и с гидробаком, называются соответственно напорной и сливной полостями, а рабочие окна дросселирующего гидрораспределителя, через которые рабочая жидкость поступает в напорную полость гидродвигателя и вытесняется из сливной полости последнего, называются соответственно напорным и сливным рабочими окнами.Further, in the text of the description of the invention, the working cavities of the hydraulic motor, which at the current time are connected by means of a throttling valve to the pressure channel of the pump and to the hydraulic tank, are called pressure and drain cavities, respectively, and the working windows of the throttling valve, through which the working fluid enters the pressure cavity of the hydraulic motor and is displaced from the drain cavity of the latter, are called respectively pressure and drain working windows.
При работе привода, принятого в качестве прототипа, со встречной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя (то есть нагрузкой, направленной против направления движения выходного звена гидродвигателя) давление в напорном канале насоса изменяется в соответствии с текущими фактическими изменениями нагрузки (силового параметра) на выходном звене гидродвигателя (в частности, в соответствии с перепадом давления в напорной и сливной полостях гидродвигателя), при этом потери давления в гидроприводе (включая потери давления на рабочих окнах дросселирующего гидрораспределителя) вне зависимости от значения силового параметра (при изменении его в пределах рабочего диапазона) в идеале поддерживаются на установленном уровне, минимально необходимом для осуществления задач регулирования контролируемого параметра (скорости или координаты выходного звена гидродвигателя либо силового параметра на выходном звене), благодаря чему обеспечивается повышенный коэффициент полезного действия электрогидравлического привода по сравнению со случаем, когда давление в напорном канале насоса поддерживается постоянным. При незначительных потерях давления в гидролиниях по сравнению с потерями давления на рабочих окнах дросселирующего гидрораспределителя при работе рассматриваемого привода перепад давления на рабочих окнах гидрораспределителя поддерживается практически постоянным. При постоянном перепаде давления на рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя расход рабочей жидкости через это окно, а при пренебрежении расходами, связанными с перетечками и утечками жидкости, ее сжимаемостью и упругими деформациями стенок каналов, в которые заключена жидкость, соответственно, и скорость движения (линейная для гидроцилиндра или угловая для гидромотора и поворотного гидродвигателя) выходного звена гидродвигателя зависят лишь от площади проходного сечения рабочего окна дросселирующего гидрораспределителя, определяемой электрическим сигналом, поступающим на вход его электрического блока управления от контроллера.When the drive, taken as a prototype, is operating with a counter load on the output link of the hydraulic motor (that is, the load directed against the direction of movement of the output link of the hydraulic motor), the pressure in the pressure channel of the pump changes in accordance with the current actual changes in the load (power parameter) on the output link of the hydraulic motor (in particular, in accordance with the pressure drop in the pressure head and drain chambers of the hydraulic motor), while the pressure loss in the hydraulic drive (including the pressure loss at the working ports of the throttling valve), regardless of the value of the power parameter (when it changes within the operating range), ideally are maintained at a set level, the minimum necessary for the implementation of the tasks of regulating the controlled parameter (speed or coordinates of the output link of the hydraulic motor or the power parameter at the output link), which ensures an increased efficiency of the electrohydraulic drive compared to the case when the pressure in the discharge channel of the pump is kept constant. With insignificant pressure losses in the hydraulic lines in comparison with the pressure losses at the working ports of the throttling valve during the operation of the drive under consideration, the pressure drop across the working ports of the hydraulic valve is maintained almost constant. With a constant pressure drop across the working window of the throttling valve, the flow rate of the working fluid through this window, and neglecting the costs associated with fluid overflows and leaks, its compressibility and elastic deformations of the channel walls, which contain the fluid, and the speed of movement (linear for the hydraulic cylinder or angular for a hydraulic motor and a rotary hydraulic motor) of the output link of the hydraulic motor depend only on the flow area of the working window of the throttling valve, determined by the electrical signal coming to the input of its electrical control unit from the controller.
При работе рассматриваемого привода с попутной нагрузкой (то есть нагрузкой, действующей в направлении движения выходного звена гидродвигателя) для уравновешивания указанной нагрузки и обеспечения управляемого движения выходного звена гидродвигателя перепад давления на сливном рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя должен быть тем больше, чем больше значение попутной нагрузки (то есть в значительной степени определяется значением попутной нагрузки). Поскольку площади проходного сечения напорного и сливного рабочих окон дросселирующего гидрораспределителя однозначно связаны между собой в соответствии с конструкцией гидрораспределителя, а отношение расходов рабочей жидкости через указанные рабочие окна при пренебрежении расходами, связанными с перетечками и утечками жидкости, ее сжимаемостью и упругими деформациями стенок каналов, в которые заключена жидкость, равно отношению характерных геометрических размеров (эффективных площадей поршня для гидроцилиндра; характерных объемов для гидромотора и поворотного гидродвигателя) со стороны напорной и сливной полостей гидродвигателя, то перепад (потери) давления на напорном рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя пропорциональны перепаду (потерям) давления на сливном рабочем окне этого гидрораспределителя. В результате, при работе известного привода с попутном нагрузкой на выходном звене гидродвигателя перепад (потери) давления на напорном рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя, а соответственно и давление в напорном канале насоса оказываются тем больше, чем больше значение попутной нагрузки в то время, как движение выходного звена гидродвигателя происходит под действием указанной попутной нагрузки и в рассматриваемом случае к гидродвигателю в принципе не требуется подводить дополнительную энергию за счет работы насоса (должно лишь обеспечиваться заполнение жидкостью напорной полости гидродвигателя без нарушения сплошности жидкости, для чего давление в упомянутой полости должно быть не ниже, например, атмосферного).When the drive under consideration is operating with a passing load (that is, a load acting in the direction of movement of the output link of the hydraulic motor) to balance the specified load and ensure controlled movement of the output link of the hydraulic motor, the pressure drop across the drain working window of the throttling valve should be the greater, the greater the value of the associated load ( that is, it is largely determined by the value of the associated load). Since the cross-sectional areas of the pressure head and drain working ports of the throttling valve are unambiguously related to each other in accordance with the valve design, and the ratio of the flow rates of the working fluid through the specified working ports, while neglecting the flow rates associated with fluid overflows and leaks, its compressibility and elastic deformations of the channel walls, in which contains the liquid, is equal to the ratio of the characteristic geometric dimensions (effective areas of the piston for the hydraulic cylinder; characteristic volumes for the hydraulic motor and the rotary hydraulic motor) from the side of the pressure head and drain cavities of the hydraulic motor, then the pressure drop (losses) at the pressure head window of the throttling valve are proportional to the pressure drop (losses) on the drain working window of this valve. As a result, during the operation of the known drive with a passing load on the output link of the hydraulic motor, the pressure difference (loss) at the pressure head window of the throttling valve, and, accordingly, the pressure in the pressure channel of the pump is the greater, the greater the value of the associated load, while the movement of the output link of the hydraulic motor occurs under the action of the specified associated load and in the case under consideration, additional energy is not required to be supplied to the hydraulic motor due to the operation of the pump (it should only be ensured that the pressure cavity of the hydraulic motor is filled with liquid without disrupting the continuity of the liquid, for which the pressure in the said cavity should not be lower, e.g. atmospheric).
В соответствии с вышеизложенным, недостатком привода, принятого в качестве прототипа, являются повышенные потери давления и мощности при его работе с попутной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя, что снижает энергоэффективность данного привода.In accordance with the above, the disadvantage of the drive adopted as a prototype is the increased pressure and power losses during its operation with a passing load at the output link of the hydraulic motor, which reduces the energy efficiency of this drive.
Технической задачей, решаемой изобретением, является повышение энергоэффективности (коэффициента полезного действия) электрогидравлического привода с машинно-дроссельным управлением, чувствительного к нагрузке, путем снижения потерь мощности при работе привода с попутной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя, благодаря шунтированию в указанном случае напорного рабочего окна дросселирующего гидрораспределителя посредством рабочего окна направляющего гидрораспределителя.The technical problem solved by the invention is to increase the energy efficiency (efficiency) of an electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to the load, by reducing power losses when the drive is operating with a passing load at the output link of the hydraulic motor, due to the shunting in this case of the pressure head working window of the throttling hydraulic valve through the working window of the directional valve.
Для решения поставленной задачи в известном электрогидравлическом приводе с машинно-дроссельным управлением, чувствительном к нагрузке, содержащем регулируемый объемный насос, выполненный с регулятором рабочего объема с пропорциональным электрическим управлением, четырехлинейный дросселирующий гидрораспределитель с пропорциональным электрическим управлением, напорный канал которого соединен с напорным каналом насоса, сливной канал с гидробаком, а каждый из двух исполнительных каналов с соответствующей рабочей полостью объемного гидродвигателя двухстороннего действия, и датчики давления в напорном канале насоса и в рабочих полостях гидродвигателя, которые соединены с соответствующими входными каналами контроллера, при этом электрические блоки управления дросселирующего гидрораспределителя и регулятора рабочего объема насоса соединены с соответствующими выходными каналами контроллера, согласно изобретению привод выполнен с дополнительным трехлинейным трехпозиционным направляющим гидрораспределителем с электрическим управлением, электромагниты которого соединены с соответствующими выходными каналами контроллера, при этом первый и второй каналы направляющего гидрораспределителя соединены с соответствующими исполнительными каналами дросселирующего гидрораспределителя, третий канал направляющего гидрораспределителя соединен с напорным каналом дросселирующего гидрораспределителя, в исходной позиции направляющего гидрораспределителя его каналы перекрыты, в первой рабочей позиции первый канал перекрыт, а второй канал соединен с третьим каналом, во второй рабочей позиции второй канал перекрыт, а первый канал соединен с третьим каналом.To solve this problem in a known electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to the load, containing a variable volumetric pump made with a working volume regulator with proportional electric control, a four-line throttling valve with proportional electric control, the pressure channel of which is connected to the pressure channel of the pump, a drain channel with a hydraulic tank, and each of the two control channels with a corresponding working cavity of a double-acting volumetric hydraulic motor, and pressure sensors in the pressure channel of the pump and in the working cavities of the hydraulic motor, which are connected to the corresponding input channels of the controller, while the electrical control units of the throttling valve and regulator the working volume of the pump are connected to the corresponding output channels of the controller; according to the invention, the drive is made with an additional three-line three-position hydraulic guide an electrically controlled limiter, the electromagnets of which are connected to the corresponding output channels of the controller, while the first and second channels of the directional valve are connected to the corresponding actuating channels of the throttling valve, the third channel of the directional valve is connected to the pressure channel of the throttling valve, in the initial position of the directing valve its channels are closed, in the first operating position, the first channel is closed, and the second channel is connected to the third channel, in the second operating position, the second channel is closed, and the first channel is connected to the third channel.
Выполнение электрогидравлического привода с машинно-дроссельным управлением, чувствительного к нагрузке, с дополнительным трехлинейным трехпозиционным направляющим гидрораспределителем с электрическим управлением, электромагниты которого соединены с соответствующими выходными каналами контроллера, при этом первый и второй каналы направляющего гидрораспределителя соединены с соответствующими исполнительными каналами дросселирующего гидрораспределителя, третий канал направляющего гидрораспределителя соединен с напорным каналом дросселирующего гидрораспределителя, в исходной позиции направляющего гидрораспределителя его каналы перекрыты, в первой рабочей позиции первый канал перекрыт, а второй канал соединен с третьим каналом, во второй рабочей позиции второй канал перекрыт, а первый канал соединен с третьим каналом, обеспечивает снижение потерь мощности при работе привода с попутной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя, благодаря шунтированию в указанном случае напорного рабочего окна дросселирующего гидрораспределителя посредством рабочего окна направляющего гидрораспределителя.Implementation of an electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load, with an additional three-way three-position directional directional valve with electric control, the electromagnets of which are connected to the corresponding output channels of the controller, while the first and second channels of the directional valve are connected to the corresponding actuating channels of the throttling valve, the third channel the directional valve is connected to the pressure channel of the throttling valve, in the initial position of the directional valve its channels are closed, in the first working position the first channel is closed, and the second channel is connected to the third channel, in the second working position the second channel is closed, and the first channel is connected to the third channel, provides a reduction in power losses during operation of the drive with a passing load on the output link of the hydraulic motor, due to the shunting in this case of the pressure head to the throttle valve by means of the working window of the directional valve.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена гидравлическая принципиальная схема электрогидравлического привода с машинно-дроссельным управлением, чувствительного к нагрузке.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a hydraulic schematic diagram of an electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load.
Электрогидравлический привод с машинно-дроссельным управлением, чувствительный к нагрузке, включает в свой состав регулируемый насос 1, выполненный с регулятором рабочего объема с пропорциональным электрическим управлением, четырехлинейный трехпозиционный дросселирующий гидрораспределитель 2 с пропорциональным электрическим управлением, напорный канал Р которого соединен с напорным каналом насоса 1, сливной канал Т с гидробаком 3, а исполнительные каналы А и В с соответствующими рабочими полостями гидродвигателя 4 двухстороннего действия, и трехлинейный трехпозиционный направляющий гидрораспределитель 5 с электрическим управлением с электромагнитами YA1 и YA2.The electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load, includes a variable pump 1, made with a displacement regulator with proportional electric control, a four-way three-
В исходной нейтральной позиции «н» дросселирующего гидрораспределителя 2 все его каналы перекрыты, в первой рабочей позиции «а» исполнительный канал А соединен со сливным каналом Т, а исполнительный канал В соединен с напорным каналом Р, во второй рабочей позиции «б» наоборот: исполнительный канал А соединен с напорным каналом Р, а исполнительный канал В соединен со сливным каналом Т.In the initial neutral position "n" of the
Управление дросселирующим гидрораспределителем 2 может быть пропорциональным электрогидравлическим. В качестве дросселирующего гидрораспределителя 2 может использоваться сервоклапан.
Первый А, второй В и третий Р каналы направляющего гидрораспределителя 5 соединены соответственно с исполнительными каналами А и В и напорным каналом Р дросселирующего гидрораспределителя 2. При этом в исходной нейтральной позиции «н» направляющего гидрораспределителя 5, соответствующей обесточенным электромагнитам YA1 и YA2, его первый А, второй В и третий Р каналы перекрыты, в первой рабочей позиции «а», соответствующей подаче управляющего электрического сигнала на электромагнит YA1, первый канал А перекрыт, а второй В и третий Р каналы соединены между собой, во второй рабочей позиции «б», соответствующей подаче управляющего электрического сигнала на электромагнит YA2, второй канал В перекрыт, а первый А и третий Р каналы соединены между собой.The first A, second B and third P channels of the
Направляющий гидрораспределитель 5 может быть выполнен с электрогидравлическим управлением. Пропускная способность гидрораспределителя 5 соответствует максимальному расходу рабочей жидкости, который возможен при работе электрогидравлического привода.
На чертеже гидродвигатель 4 изображен как поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком. В общем случае это может быть поршневой гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком (дифференциальный или недифференциальный), два плунжерных гидроцилиндра, работающие друг против друга, гидромотор или поворотный гидродвигатель.In the drawing, the hydraulic motor 4 is shown as a double-acting piston cylinder with a one-way rod. In the general case, it can be a double-acting piston cylinder with a double-sided rod (differential or non-differential), two plunger hydraulic cylinders working against each other, a hydraulic motor or a rotary hydraulic motor.
Выходным звеном гидродвигателя (гидроцилиндра) 4 в рассматриваемом случае является его шток.The output link of the hydraulic motor (hydraulic cylinder) 4 in this case is its rod.
Для измерения давления в напорном канале насоса 1 к указанному каналу подключен датчик давления 6, а для измерения давления в рабочих полостях гидродвигателя 4, соединенных с исполнительными каналами А и В дросселирующего гидрораспределителя 2, к ним подключены датчики давления соответственно 7 и 8.To measure the pressure in the pressure channel of the pump 1, a
Управление электрогидравлическим приводом осуществляется посредством контроллера 9. При этом датчики давления 6, 7 и 8 соединены с соответствующими входными каналами контроллера 9, а электрические блоки управления дросселирующего гидрораспределителя 2 и регулятора рабочего объема насоса 1 и электромагниты YA1 и YA2 направляющего гидрораспределителя 5 соединены с соответствующими выходными каналами контроллера 9.The electrohydraulic drive is controlled by the
Электрогидравлический привод с машинно-дроссельным управлением, чувствительный к нагрузке, согласно изобретению работает следующим образом.A load-sensing electro-hydraulic machine-throttle actuator according to the invention operates as follows.
При управляющем сигнале со стороны контроллера 9 на электрический блок управления дросселирующего гидрораспределителя 2, соответствующем исходной нейтральной позиции «н» дросселирующего гидрораспределителя 2, электромагниты YA1 и YA2 направляющего гидрораспределителя 5 посредством контроллера 9 автоматически обесточены, и направляющий гидрораспределитель 5 также, как и дросселирующий гидрораспределитель 2, занимает свою исходную нейтральную позицию «н». В данном случае рабочие полости гидродвигателя 4 посредством дросселирующего 2 и направляющего 5 гидрораспределителей заперты.With the control signal from the
При подаче на электрический блок управления дросселирующего гидрораспределителя 2 со стороны контроллера 9 управляющего сигнала, в соответствии с которым дросселирующий гидрораспределитель 2 должен перейти в позицию «а», в контроллере 9 на основании сигналов датчиков давления 7 и 8 производится анализ характера нагрузки на выходном звене гидродвигателя 4, а именно: является нагрузка встречной или попутной.When the control signal is supplied to the electric control unit of the
В случае использования недифференциального гидродвигателя 4 (поворотного гидродвигателя, гидромотора или недифференциального гидроцилиндра) при указанном анализе производится просто сравнение значений давления в напорной и сливной рабочих полостях гидродвигателя 4 на основании сигналов датчиков давления 8 и 7: если значение давления в напорной рабочей полости гидродвигателя 4, соединенной в рассматриваемом случае с исполнительным каналом В дросселирующего гидрораспределителя 2, в соответствии с сигналом датчика давления 8 не меньше значения давления в сливной рабочей полости гидродвигателя 4, соединенной при этом с исполнительным каналом А дросселирующего гидрораспределителя 2, в соответствии с сигналом датчика давления 7, то нагрузка является встречной. В противном случае нагрузка является попутной.In the case of using a nondifferential hydraulic motor 4 (a rotary hydraulic motor, a hydraulic motor or a nondifferential hydraulic cylinder), in the above analysis, a simple comparison of the pressure values in the pressure head and drain working chambers of the hydraulic motor 4 is made based on the signals of the
В случае использования в приводе в качестве гидродвигателя 4 дифференциального гидроцилиндра (например, поршневого гидроцилиндра с односторонним штоком, как показано на чертеже) в контроллере 9 на основании сигналов датчиков давления 8 и 7 производится вычисление сил, передающихся на выходное звено гидродвигателя 4 со стороны рабочей жидкости, находящейся в напорной и сливной рабочих полостях гидродвигателя, соединенных в рассматриваемом случае соответственно с исполнительными каналами В и А дросселирующего гидрораспределителя 2. Если значение силы, передающейся на выходное звено гидродвигателя 4 со стороны рабочей жидкости, находящейся в напорной рабочей полости гидродвигателя, соединенной с исполнительным каналом В дросселирующего гидрораспределителя 2, не меньше значения силы, передающейся на выходное звено гидродвигателя 4 со стороны рабочей жидкости, находящейся в сливной рабочей полости гидродвигателя, соединенной при этом с исполнительным каналом А дросселирующего гидрораспределителя 2, то нагрузка является встречной. В противном случае нагрузка является попутной.In the case of using a differential hydraulic cylinder as a hydraulic motor 4 in the drive (for example, a piston hydraulic cylinder with a one-way rod, as shown in the drawing), in the
В случае встречной нагрузки на выходном звене гидродвигателя 4 с учетом значений давления в напорной и сливной рабочих полостях гидродвигателя, определенных на основании сигналов датчиков давления 8 и 7, производится вычисление требуемого значения рн давления в напорном канале насоса 1 из условия поддержания потерь давления Δрпот в гидроприводе на установленном уровне, минимально необходимом для осуществления задач регулирования контролируемого параметра посредством дросселирующего гидрораспределителя 2. Обычно значение этих потерь давления Δрпот в гидроприводах, чувствительных к нагрузке (в гидроприводах с LS-управлением), составляет от 1,0 до 3,0 МПа (см. статью: Casey В. Understanding load-sensing control // Machinery lubrication. - 2006. - №3).In the case of a counter-load on the output link of the hydraulic motor 4, taking into account the pressure values in the pressure head and drain working chambers of the hydraulic motor, determined on the basis of the signals of the
На основании вычисленного значения рн требуемого давления в напорном канале насоса 1 с учетом сигнала обратной связи (о фактическом значении давления в выходном канале насоса 1), поступающего в контроллер 9 от датчика давления 6, в контроллере формируется управляющий электрический сигнал для регулятора рабочего объема насоса 1, обеспечивающий работу насоса и гидропривода в целом при потерях давления, минимально необходимых для решения задач регулирования контролируемого параметра.Based on the calculated values p n desired pressure in the discharge duct of the pump 1 with the feedback signal (actual value of pressure in the outlet duct of the pump 1) supplied to the
Следует отметить, что при исходной нейтральной позиции «н» дросселирующего гидрораспределителя 2 давление в напорном канале насоса 1 в соответствии с управляющим сигналом контроллера 9 поддерживается на уровне значения Δрпот или немного выше этого значения (см. статью: Casey В. Understanding load-sensing control // Machinery lubrication. - 2006. - №3).It should be noted that with the initial neutral position "n" of the
В рассмотренном выше случае действия встречной нагрузки на выходное звено гидродвигателя 4 работа предлагаемого электрогидравлического привода с машинно-дроссельным управлением, чувствительного к нагрузке, не отличается от работы прототипа. При этом дросселирование рабочей жидкости происходит при протекании ее как через напорное, так и через сливное рабочие окна дросселирующего гидрораспределителя 2 (то есть, дросселирование происходит как на входе, так и на выходе гидродвигателя 4). При работе гидропривода для регулирования контролируемого параметра в целом ряде случаев достаточно осуществлять дросселирование жидкости только на выходе гидродвигателя.In the case considered above, the action of the counter load on the output link of the hydraulic motor 4, the work of the proposed electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to the load, does not differ from the work of the prototype. In this case, the throttling of the working fluid occurs when it flows both through the pressure head and through the drain working windows of the throttling valve 2 (that is, throttling occurs both at the inlet and at the outlet of the hydraulic motor 4). When the hydraulic drive is operating, in order to regulate the controlled parameter in a number of cases, it is sufficient to throttle the fluid only at the outlet of the hydraulic motor.
Выполнение предлагаемого привода с дополнительным направляющим гидрораспределителем 5 позволяет при прочих равных условиях существенно уменьшить допустимое значение Δрпот и тем самым потери мощности при работе привода со встречной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя 4 за счет исключения дросселирования жидкости на входе гидродвигателя.The implementation of the proposed drive with an additional
При рабочей позиции «а» дросселирующего гидрораспределителя 2 для исключения дросселирования жидкости на входе гидродвигателя 4 достаточно подать посредством контроллера 9 управляющий электрический сигнал на электромагнит YA1 направляющего гидрораспределителя 5. В результате направляющий гидрораспределитель 5 обеспечивает коммутацию каналов, соответствующую его рабочей позиции «а», а именно: напрямую соединяет каналы Р и В, шунтируя напорное рабочее окно дросселирующего гидрорасределителя 2.With the working position "a" of the
В случае попутной нагрузки на выходном звене гидродвигателя 4 (при рабочей позиции «а» дросселирующего гидрораспределителя 2) посредством контроллера 9 автоматически подается управляющий электрический сигнал на электромагнит YA1 направляющего гидрораспределителя 5. В результате направляющий гидрораспределитель 5 обеспечивает коммутацию каналов, соответствующую его рабочей позиции «а», а именно: напрямую соединяет каналы Р и В, шунтируя напорное рабочее окно дросселирующего гидрораспределителя 2.In the case of a passing load on the output link of the hydraulic motor 4 (at the working position "a" of the throttling valve 2), the
Если при этом давление в сливной полости гидродвигателя 4 в соответствии с сигналом датчика давления 7 меньше установленного значения Δрсп потерь давления на участке гидропривода между сливной рабочей полостью гидродвигателя 4 и гидробаком 3 (включая перепад давления на сливном рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя 2), минимально необходимого для решения задач регулирования контролируемого параметра, то с учетом сигнала обратной связи (о фактическом значении давления в сливной полости гидродвигателя 4), поступающего в контроллер 9 от датчика давления 7, в контроллере формируется управляющий электрический сигнал для регулятора рабочего объема насоса 1, обеспечивающий достижение в сливной полости гидродвигателя давления Δрсп. В данном случае давление в напорном канале насоса 1 принимает значение, меньшее значения Δрпот, как минимум, на величину разности установленного перепада давления на напорном рабочем окне дросселирующего гидрораспределителя 2, минимально необходимого для решения задач регулирования контролируемого параметра, и перепада давления, имеющего место при протекании жидкости через рабочее окно направляющего гидрораспределителя 5.If, in this case, the pressure in the drain cavity of the hydraulic motor 4, in accordance with the signal of the
Если под действием попутной нагрузки, действующей на выходное звено гидродвигателя 4, в сливной полости последнего создается давление, не меньшее значения Δрсп, то с учетом сигнала обратной связи (о фактическом значении давления в напорной полости гидродвигателя 4), поступающего в контроллер 9 от датчика давления 8, в контроллере формируется управляющий электрический сигнал для регулятора рабочего объема насоса 1, обеспечивающий поддержание в напорной полости гидродвигателя 4 заданного значения давления рмин, исключающего нарушение сплошности (разрыв потока) рабочей жидкости в этой полости. В данном случае в силу малости потерь давления при протекании рабочей жидкости через рабочее окно направляющего гидрораспределителя 5 и малости значения давления рмин (которое по избыточной шкале измерения давления, может быть принято, например, равным нулю) давление в напорном канале насоса 1 является незначительным.If, under the action of a passing load acting on the output link of the hydraulic motor 4, a pressure is created in the drain cavity of the latter that is not less than the value of Δp cn , then taking into account the feedback signal (about the actual value of the pressure in the pressure chamber of the hydraulic motor 4) supplied to controller 9 from the
При подаче на электрический блок управления дросселирующего гидрораспределителя 2 со стороны контроллера 9 управляющего сигнала, в соответствии с которым дросселирующий гидрораспределитель 2 должен перейти в позицию «б», работа предлагаемого электрогидравлического привода происходит аналогично тому, как это описано выше для случая, когда дросселирующий гидрораспределитель 2 обеспечивает коммутацию каналов, соответствующую позиции «а», с той лишь разницей, что изменяются функции рабочих полостей гидродвигателя 4 (напорной становится полость гидродвигателя, соединенная с исполнительным каналом А дросселирующего гидрораспределителя 2, а сливной - полость, соединенная с исполнительным каналом В указанного гидрораспределителя) и содержание информации, поступающей в контроллер 9 от датчиков давления 7 и 8. Соответственно, в данном случае шунтирование напорного канала дросселирующего гидрораспределителя 2 происходит при подаче посредством контроллера 9 управляющего электрического сигнала на электромагнит YA2 направляющего гидрораспределителя 5.When the control signal is supplied to the electric control unit of the
Как следует из вышеизложенного, предлагаемый электрогидравлический привод с машинно-дроссельным управлением, чувствительный к нагрузке, при работе с попутной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя обеспечивает существенное снижение потерь давления и, соответственно, мощности. Дополнительно также может осуществляться заметное снижение потерь давления и, соответственно, мощности при работе гидропривода со встречной нагрузкой на выходном звене гидродвигателя. В результате повышается энергоэффективность (коэффициент полезного действия) привода.As follows from the above, the proposed electro-hydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load, when operating with a passing load on the output link of the hydraulic motor, provides a significant reduction in pressure losses and, accordingly, power. Additionally, a noticeable decrease in pressure losses and, accordingly, power can be realized when the hydraulic drive operates with a counter load on the output link of the hydraulic motor. As a result, the energy efficiency (efficiency) of the drive is increased.
Литературные источникиLiterary sources
1. Гойдо М.Е. Снижение потерь энергии при работе объемных гидроприводов с управлением // Справочник. Инженерный журнал. - 2014. - №1. - С. 18-28 (с. 21, рис. 6).1. Goido M.E. Reducing energy losses during operation of volumetric hydraulic drives with control // Handbook. Engineering journal. - 2014. - No. 1. - S. 18-28 (p. 21, fig. 6).
2. Lovrec D., Deticek Е., Faber F. Electro hydraulic load-sensing with closed-loop controlled actuators - theoretical background // Advances in production engineering & management. - 2009. - №4. - P. 93-104 (c. 94-95, рис. 2).2. Lovrec D., Deticek E., Faber F. Electro hydraulic load-sensing with closed-loop controlled actuators - theoretical background // Advances in production engineering & management. - 2009. - No. 4. - P. 93-104 (p. 94-95, fig. 2).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141285A RU2759190C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020141285A RU2759190C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2759190C1 true RU2759190C1 (en) | 2021-11-10 |
Family
ID=78466967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020141285A RU2759190C1 (en) | 2020-12-14 | 2020-12-14 | Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2759190C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1333873A1 (en) * | 1985-05-12 | 1987-08-30 | Д.Е. Рупп | Hydraulic control system |
DE4222906A1 (en) * | 1992-07-11 | 1994-01-13 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Hydraulic feed control system for sawing machine, e.g. for pipes and profiles - performs cutting pressure control via pressure sensor and uses displacement monitor for cutting depth |
DE19630712A1 (en) * | 1996-07-30 | 1998-02-05 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Feed hydraulics |
RU2536734C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-12-27 | Валерий Владимирович Бодров | Hydraulic drive of straightening-stretching machine front head |
RU2722767C1 (en) * | 2019-10-29 | 2020-06-03 | Валерий Владимирович Бодров | Hydraulic drive with throttling control |
-
2020
- 2020-12-14 RU RU2020141285A patent/RU2759190C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1333873A1 (en) * | 1985-05-12 | 1987-08-30 | Д.Е. Рупп | Hydraulic control system |
DE4222906A1 (en) * | 1992-07-11 | 1994-01-13 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Hydraulic feed control system for sawing machine, e.g. for pipes and profiles - performs cutting pressure control via pressure sensor and uses displacement monitor for cutting depth |
DE19630712A1 (en) * | 1996-07-30 | 1998-02-05 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Feed hydraulics |
RU2536734C1 (en) * | 2013-05-13 | 2014-12-27 | Валерий Владимирович Бодров | Hydraulic drive of straightening-stretching machine front head |
RU2722767C1 (en) * | 2019-10-29 | 2020-06-03 | Валерий Владимирович Бодров | Hydraulic drive with throttling control |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Lovrec D., Deticek Е., Faber F. Electro hydraulic load-sensing with closed-loop controlled actuators - theoretical background // Advances in production engineering & management. - 2009. - N4. - P. 93-104 (c. 94-95, рис. 2). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4653091B2 (en) | Control apparatus and method for supplying pressure means to at least two fluid pressure consumers | |
GB2587267A (en) | Bucket leveling system for aerial work truck | |
JP3697136B2 (en) | Pump control method and pump control apparatus | |
US11060263B2 (en) | Excavator and control valve for excavator | |
CN104334879A (en) | Tilt angle control device | |
KR20180033266A (en) | Working machine | |
US20230235755A1 (en) | Hydraulic drive system | |
US6295810B1 (en) | Hydrostatic drive system | |
JP4976920B2 (en) | Pump discharge control device | |
US4864994A (en) | Engine override controls | |
RU2759190C1 (en) | Electrohydraulic drive with machine-throttle control, sensitive to load | |
CN114622618A (en) | Novel load rotating speed double-sensitive system, engineering mechanical device and control method thereof | |
US20110030816A1 (en) | Control system for controlling a directional control valve | |
JPH06123302A (en) | Oil pressure controller of construction machine | |
US6256986B1 (en) | Hydrostatic drive system | |
EP3112697B1 (en) | Hydrostatic systems with shuttle valve for compensating differential flow rate of single-rod actuators | |
JPH0374605A (en) | Pressure oil feeder for working machine cylinder | |
GB1267461A (en) | Hydraulic control apparatus for driving a drivable member | |
EP3434910B1 (en) | Shovel and control valve for shovel | |
JP2637437B2 (en) | Hydraulic pressure control circuit | |
KR20110120657A (en) | Industrial electro hydraulic actuator system with single rod double acting cylinder | |
US7946114B2 (en) | Hydraulic control system | |
EP4212739A1 (en) | Hydraulic drive system | |
RU2722767C1 (en) | Hydraulic drive with throttling control | |
RU2289189C1 (en) | Electrohydrostatic drive |