RU2780434C1 - Proportional electrohydraulic distributor of indirect action - Google Patents
Proportional electrohydraulic distributor of indirect action Download PDFInfo
- Publication number
- RU2780434C1 RU2780434C1 RU2021139481A RU2021139481A RU2780434C1 RU 2780434 C1 RU2780434 C1 RU 2780434C1 RU 2021139481 A RU2021139481 A RU 2021139481A RU 2021139481 A RU2021139481 A RU 2021139481A RU 2780434 C1 RU2780434 C1 RU 2780434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spool
- distributor
- power
- proportional
- stepper motor
- Prior art date
Links
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000001808 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 13
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 8
- 230000001429 stepping Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к горно-шахтной промышленности, в частности к электрогидравлической системе управления исполнительными механизмами проходческих комбайнов, и может быть использовано в различных электрогидравлических приводах.The invention relates to the mining industry, in particular to an electro-hydraulic control system for the actuators of tunneling machines, and can be used in various electro-hydraulic drives.
Пропорциональный электрогидравлический распределитель непрямого действия предназначен для распределения и регулирования расхода рабочей жидкости в гидросистемах горнодобывающих машин. Proportional electro-hydraulic distributor of indirect action is designed to distribute and control the flow of working fluid in the hydraulic systems of mining machines.
Известны пропорциональные гидрораспределители с цилиндрическим золотником типа РГП [1]; 1РП644 [2]; типа KDG4V, KSDG4V [3]; типа S6UP [4]. Известны аналоги пропорционального распределителя непрямого действия D41FС OBE фирмы Parker [5], 4WRKE фирмы Rexroth Hydraulics [6]. Общим конструктивным признаком аналогичных устройств является организация управления пилотным распределителем с помощью пропорциональных магнитов, применяемых для обеспечения возвратно поступательных движений управляющего золотника. Следствием этого факта является значительное потребление гидрораспределителем электроэнергии, так как расход энергии происходит и в момент переключения золотника в требуемое положение, и в режиме его удержания в заданном положении. Мощность, потребляемая аналогами, составляет порядка 24 Вт и выше, а температура на внешней поверхности пропорциональных электромагнитов достигает 125°С, что ограничивает их применение во взрывозащищенном рудничном исполнении.Known proportional valves with a spool type RGP [1]; 1RP644 [2]; type KDG4V, KSDG4V [3]; type S6UP [4]. Known analogues of the indirect proportional distributor D41FC OBE from Parker [5], 4WRKE from Rexroth Hydraulics [6]. A common design feature of similar devices is the organization of control of the pilot distributor using proportional magnets used to ensure reciprocating movements of the control spool. The consequence of this fact is a significant consumption of electricity by the hydraulic distributor, since energy consumption occurs both at the moment the spool is switched to the required position, and in the mode of holding it in a given position. The power consumed by analogues is about 24 W and higher, and the temperature on the outer surface of proportional electromagnets reaches 125°C, which limits their use in explosion-proof mine design.
Наиболее близким к заявляемому устройству является гидрораспределитель фирмы Rexroth Hydraulics [7]. Электрогидравлический распределитель содержит управляющий пилотный реверсивный клапан 1 и управляемый им силовой реверсивный клапан 2. Оба клапана являются золотниковыми. Пилотный реверсивный клапан приводится в действие блоком электромагнитного управления 3, показанным на Фиг. 1 и включает в себя рабочую камеру 4 пилотного клапана, управляющий золотник 5, перемещаемый внутри пилотной рабочей камеры, и блок 3 электромагнитного управления на обоих концах пилотного золотника. Под управлением блока электромагнитного управления, пилотный золотник перемещается влево или вправо внутри пилотной рабочей камеры, так что вход реверсивного клапана пилотной ступени проходит через пилотную рабочую камеру на входе и соединительный порт с левой стороны. Путем управления положением главного золотника положение впускных и выпускных каналов для жидкости изменяется, тем самым управляя исполнительным механизмом в гидравлической системе.Closest to the claimed device is the valve company Rexroth Hydraulics [7]. The electro-hydraulic distributor contains a control
Общими существенными признаками с заявляемым устройством является наличие управляющего электрического пилотного распределителя и управляемого силового распределителя золотникового типа.Common essential features with the claimed device is the presence of a control electric pilot valve and a controlled power valve of the spool type.
Задачей данного изобретения является создание электрогидравлического гидрораспределителя для работы в гидросистемах горнодобывающих машин.The objective of this invention is to create an electro-hydraulic valve for operation in the hydraulic systems of mining machines.
Техническим результатом является расширение арсенала пропорциональных электрогидравлических распределителей непрямого действия во взрывозащищенном рудничном исполнении, при одновременном снижении потребляемой мощности с сохранением габаритно присоединительных и весовых характеристик.The technical result is the expansion of the arsenal of proportional electro-hydraulic valves of indirect action in an explosion-proof mine design, while reducing power consumption while maintaining overall connection and weight characteristics.
Технический результат достигается тем, что в пропорциональном электрогидравлическом распределителе непрямого действия, содержащем пилотный пропорциональный распределитель и силовой золотниковый четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель, пилотный пропорциональный распределитель жестко свинчен через дроссельную плиту с регулируемыми дросселями с силовым золотниковым четырехлинейным трехпозиционным гидрораспределителем и состоит из гидравлического корпуса с запрессованной в него гильзой, поворотного золотника, зажатого с одной стороны крышкой с упором и с другой стороны через соединительную возвратную муфту, состоящую из рычага, подпружиненного с двух сторон возвратными пружинами и обеспечивающую возврат поворотного золотника в исходное нулевое положение, выходным валом гибридного шагового двигателя, предназначенного также для вращения поворотного золотника, и электронного устройства, установленного на гибридном шаговом двигателе и управляющего шаговым электродвигателем, состоящего из платы управления и датчика угла поворота золотника, при этом сливной канал пилотного пропорционального распределителя соединен с основным сливным каналом силового распределителя, а его адресные каналы соединены с управляющими каналами силового распределителя.The technical result is achieved by the fact that in a proportional electro-hydraulic valve of indirect action, containing a pilot proportional valve and a power spool four-line three-position hydraulic valve, the pilot proportional valve is rigidly screwed through a throttle plate with adjustable throttles with a power spool four-line three-position hydraulic valve and consists of a hydraulic housing with a pressed into it a sleeve, a rotary spool clamped on one side by a cover with a stop and on the other side through a connecting return coupling, consisting of a lever spring-loaded on both sides by return springs and ensuring the return of the rotary spool to its original zero position, the output shaft of a hybrid stepper motor, also designed for rotation of the rotary spool, and an electronic device mounted on a hybrid stepper motor and controlling a stepper motor, with consisting of a control board and a spool rotation angle sensor, while the drain channel of the pilot proportional distributor is connected to the main drain channel of the power distributor, and its address channels are connected to the control channels of the power distributor.
Для решения поставленной задачи в пропорциональном электрогидравлическом распределителе непрямого действия применен пилотный распределитель с центрированным золотником поворотного типа, для управления положением которого использован гибридный шаговый сервопривод, состоящий из гибридного шагового двигателя, платы управления и датчика угла поворота. Этот факт позволил снизить рассеиваемую электрическую мощность управления гидрораспределителя, снизить потребляемую мощность и ток при регулировании и удержании золотника. Помимо снижения потребляемой энергии при работе изделия и в процессе удержания механизма распределения потока жидкости в любом заданном положении, исключена необходимость в обратной связи, реализуемой обычно при помощи устройства отслеживания положения силового распределительного золотника.To solve this problem, in an indirect proportional electro-hydraulic valve, a pilot valve with a centered spool of a rotary type is used, to control the position of which a hybrid stepper servo drive is used, consisting of a hybrid stepper motor, a control board and a rotation angle sensor. This fact made it possible to reduce the dissipated electric power of the hydraulic control valve, to reduce the power consumption and current when regulating and holding the spool. In addition to reducing the energy consumption during operation of the product and in the process of holding the fluid distribution mechanism in any given position, the need for feedback, usually implemented using a device for monitoring the position of the power distribution valve, is eliminated.
Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.
Фиг.1 - Электрогидравлический распределитель Rexroth Hydraulics (прототип).Figure 1 - Rexroth Hydraulics electro-hydraulic distributor (prototype).
Фиг.2 - Пропорциональный электрогидравлический распределитель непрямого действия.Fig.2 - Proportional electro-hydraulic distributor of indirect action.
Фиг.3 - Гидравлическая принципиальная схема пропорционального электрогидравлического распределителя.Fig.3 - Hydraulic circuit diagram of a proportional electro-hydraulic distributor.
Заявляемый пропорциональный электрогидравлический распределитель состоит из пилотного пропорционального распределителя 6 с гибридным шаговым сервоприводом и силового золотникового четырехлинейного трехпозиционного распределителя 7 с гидравлическим управлением, которые жестко соединены между собой винтами через дроссельную плиту 8 с регулируемыми дросселями 9, 26 (Фиг. 2).The inventive electro-hydraulic proportional valve consists of a pilot
Пилотный пропорциональный распределитель 6 состоит из гидравлического корпуса 10 с запрессованной в него гильзой 11, поворотного золотника 12, зажатого с одной стороны крышкой с упором 13 и с другой стороны гибридным шаговым двигателем 14, выходной вал которого соединен с поворотным золотником 12 через соединительную возвратную муфту 14. Гибридный шаговый двигатель 15 управляется электронным устройством 16, состоящим из платы управления с драйвером шагового сервопривода и датчика угла поворота золотника 12, питающихся по кабельной перемычке 17. Возврат поворотного золотника 12 в исходное нулевое положение осуществляется возвратной муфтой 14, состоящей из рычага, подпружиненного с двух сторон возвратными пружинами.The pilot
Силовой распределитель 7 в свою очередь состоит из гидравлического корпуса 18 с запрессованной в него гильзой 19, золотника 20, предварительно поджатого в исходном положении возвратным пружинным блоком, состоящим из пружины 21, двух втулок 22 и винта 23. Пружинный блок зажат между крышкой 24 и торцом гильзы 19, обеспечивая одинаковую нагрузку при перемещении силового золотника 20 влево или вправо на одинаковую величину. Крышки 24 и 25 обеспечивают соединение управляющих полостей золотника 20 с управляющими каналами Уа и Ув пилотного пропорционального распределителя 6 и наружную герметизацию силового распределителя 7.The
Плита 8 с установленными в нее регулируемыми дросселями 9, 26 (Фиг.2,3) предназначена для соединения напорного канала, управляющих каналов и сливного канала пилотного пропорционального распределителя 6 с соответствующими каналами силового распределителя 7 и создания требуемого давления в управляющих полостях Уа и Ув, необходимого для перемещения силового золотника 20 на заданную величину, для достижения необходимого расхода рабочей жидкости из соответствующего адресного канала А или В силового распределителя 7.
Гидравлическая принципиальная схема представлена на Фиг.3.The hydraulic circuit diagram is shown in Fig.3.
Устройство работает следующим образом. В корпусе 18 силового распределителя 7 имеются подводящий гидравлический канал рабочей жидкости Р (Фиг.2, 3), отводящий канал Т и два адресных канала А и В, разделенные между собой гильзой 19 и золотником 20 таким образом, что в исходном положении золотника 20 все каналы заблокированы между собой. В исходном положении золотник 20 удерживается пружиной 21. Одновременно рабочая жидкость из канала Р силового распределителя 7 через дроссель 26 (Фиг.3), расположенный в плите 3, поступает во входной канал пилотного пропорционального распределителя 6. Пилотный пропорциональный распределитель 6 также имеет сливной канал Т, соединенный основным сливным каналом Т силового распределителя 7 и адресные каналы УА и УВ соединенные с управляющими каналами силового распределителя 7. В исходном положении золотника 12, пилотного пропорционального распределителя, удерживаемого возвратной муфтой 14 каналы Т, УА и УВ заблокированы от напорной магистрали Р. Каналы УА и УВ соединенные со сливным каналом при этом управляющее давление в исходном положении поворотного золотника 12 отсутствует. При подаче соответствующего управляющего сигнала на устройство управления 16 шагового сервопривода, включающее драйвер управления и датчик угла поворота вала (золотника 12), происходит поворот вала гибридного шагового двигателя 15 и золотника 12 в соответствующее положение, при котором напорная линия Р соединяется через щелевой канал, образованный золотником 12 и гильзой 11 (Фиг. 2), с управляющим каналом Уа, или Ув. Образованная золотником 12 и гильзой 11 щель меняется в проходном сечении в зависимости от угла поворота золотника 12, тем самым увеличивая расход рабочей жидкости по соответствующему управляющему каналу УА или УВ. Чем больше угол поворота от нулевого положения золотника, тем больше расход рабочей жидкости приходится на соответствующий управляющий канал. Угол поворота золотника 12, как правило, ограничен в пределах ± 30о для реализации рычажного возвратного механизма муфты 14. При повороте золотника 12 рабочая жидкость начинает поступать в соответствующий управляющий канал, при этом второй управляющий канал соединен со сливом Т, а часть рабочей жидкости, поступающей в управляющий канал через дроссель 9, стравливается в слив Т, образуя перепад давления в управляющей полости силового золотника 12. Созданное управляющее давление действует на соответствующий торец силового золотника 12, смещая его на величину пропорционально управляющему давлению и изменяя проходное сечение между напорным каналом Р и соответствующим адресным каналом (А или В) силового распределителя 7, изменяя расход рабочей жидкости. Чем больше поворот золотника 12, тем выше давление в управляющей полости, а следовательно больше проходное сечение на силовом распределителе 7. Поворотный золотник 12 сцентрирован относительно кольцевого зазора, образованного между золотником 12 и гильзой 11, а также гидравлически разгружен, следовательно шаговый двигатель при повороте золотника преодолевает только усилие возвратной муфты 14. The device works as follows. In the
В заявляемом решении для управления поворотным золотником 12, для его поворота и создания соответствующего управляющего давления в каналах УА и УВ силового распределителя, может быть применен гибридный шаговый двигатель типа FL42STH47-0806M с угловым шагом 0.9° (напряжение питания 24 В, максимальный потребляемый ток 0,8 А, максимальная потребляемая мощность 19,2 Вт, Фирма НПО АТОМ) мощностью порядка 15 Вт. Шаговый гибридный двигатель имеет низкое токопотребление в режиме удержания золотника в требуемом положении, не превышающее 30% от номинального рабочего тока. При управлении шаговым гибридным двигателем рабочий ток и ток удержания не изменяется во всем диапазоне регулирования расходом рабочей жидкости, в отличие от прототипа, в котором при управлении пропорциональными магнитами расходная характеристика гидроусилителя пропорциональна входному току электромагнита и для достижения больших расходных характеристик требуется больший ток. Диапазон поворота золотника пилотного пропорционального распределителя лежит, как правило, в пределах ±30°, что достаточно для создания управляющего давления в полостях УА и УВ и перемещения золотника силового гидрораспределителя 20 в соответствующее положение, которое удерживается пружиной 21 с одной стороны и управляющим давлением с другой стороны. В связи с применением гибридного шагового сервопривода, диапазон поворота пилотного золотника 12 на каждый адресный канал (А или В) разбивается на шаги согласно величине шага сервопривода и составляет 0,9°, что соответствует 33 позициям, в которых может находиться управляющий золотник 12, и обеспечивает точность регулирования в пределах 5%. Примененный шаговый гибридный сервопривод оптимизирован для работы с микрошагами, что дает возможность номинальный шаг сервопривода разбить на микрошаги и тем самым повысить точность позиционирования. В связи с применением шагового гибридного сервопривода и отработки шагов с заявленной точностью, а также в связи с применением тарированных золотников, изготовленных единых линейных и диаметральных размеров, использование обратной связи по положению силового золотника не является необходимым условием. Каждый шаг (угол поворота) гибридного шагового двигателя соответствует конкретному положению силового золотника в пределах заявленной точности, а следовательно, и расходной характеристики при одинаковых условиях рабочей жидкости.In the proposed solution for controlling the
Таким образом, заявляемое устройство существенно расширяет арсенал пропорциональных электрогидравлических распределителей непрямого действия во взрывозащищенном рудничном исполнении, при одновременном снижении потребляемой мощности с сохранением габаритно присоединительных и весовых характеристик.Thus, the proposed device significantly expands the arsenal of proportional electro-hydraulic valves of indirect action in an explosion-proof mine version, while reducing power consumption while maintaining overall connection and weight characteristics.
Источники информацииSources of information
1. Каталог выпускаемых изделий, 1998 г., ГСКТБ ГА, Гомель.1. Catalog of manufactured products, 1998, GSKTB GA, Gomel.
2. В.К. Свешников. Станочные гидроприводы, 1995 г., Москва.2. V.K. Sveshnikov. Machine hydraulic drives, 1995, Moscow.
3. В.К. Свешников. Гидрооборудование. Международный каталог, РИА, 1995 г.3. V.K. Sveshnikov. Hydraulic equipment. International catalogue, RIA, 1995
4. Каталог "Proportional-, Regel- und Servoventil, Elektronik-Komponenten und System", фирма "Mannesman Rexroth", 1993 г.4. Catalog "Proportional-, Regel- und Servoventil, Elektronik-Komponenten und System", Mannesman Rexroth, 1993.
5. Каталог HY11-3500/RU Гидравлика Parker. Пропорциональные гидрораспределители.5. Catalog HY11-3500/EN Parker Hydraulics. Proportional hydraulic valves.
6. Каталог Rexroth (https://buyrexroth.com/).6. Rexroth catalog (https://buyrexroth.com/).
7. CN110030219A, МПК F15B13/021, опубл.2019-07-19.7. CN110030219A, IPC F15B13/021, publ. 2019-07-19.
Claims (1)
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021128936 Substitution | 2021-10-05 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2780434C1 true RU2780434C1 (en) | 2022-09-23 |
Family
ID=
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU842234A1 (en) * | 1979-03-21 | 1981-06-30 | Челябинский Филиал Государственногосоюзного Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательскоготракторного Института | Electrohydraulic distributor for double-side action actuating hydraulic engine |
RU2017018C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-07-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Гидромодуль" | Distributing unit |
JPH0658207U (en) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | 株式会社トキメック | Pilot type solenoid proportional valve |
RU50614U8 (en) * | 2005-08-08 | 2006-05-27 | Открытое Акционерное Общество (ОАО "Гидроаппарат") | PROPORTIONAL ELECTRIC HYDRAULIC CONTROL HYDRAULIC DISTRIBUTOR |
RU2342283C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД" | Four-port three-position hydraulic control valve with reserved electric power controlled wheel steering drive of front chassis support of vehicle with hydraulic damper |
RU83289U1 (en) * | 2008-12-22 | 2009-05-27 | Сергей Иванович Швыряев | HYDRAULIC DISTRIBUTOR OF THE PILOT CONTROL OF THE MECHANIZED FASTENER SECTION (OPTIONS) |
CN107630847A (en) * | 2017-09-15 | 2018-01-26 | 太原理工大学 | Electric ratio pressure continuously regulates and controls hydraulic motor/pump |
CN110030219A (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 博世力士乐(常州)有限公司 | Pilot reversing valve and valve system including the pilot reversing valve |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU842234A1 (en) * | 1979-03-21 | 1981-06-30 | Челябинский Филиал Государственногосоюзного Ордена Трудового Красногознамени Научно-Исследовательскоготракторного Института | Electrohydraulic distributor for double-side action actuating hydraulic engine |
RU2017018C1 (en) * | 1992-03-16 | 1994-07-30 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Гидромодуль" | Distributing unit |
JPH0658207U (en) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | 株式会社トキメック | Pilot type solenoid proportional valve |
RU50614U8 (en) * | 2005-08-08 | 2006-05-27 | Открытое Акционерное Общество (ОАО "Гидроаппарат") | PROPORTIONAL ELECTRIC HYDRAULIC CONTROL HYDRAULIC DISTRIBUTOR |
RU2342283C1 (en) * | 2007-04-24 | 2008-12-27 | Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД" | Four-port three-position hydraulic control valve with reserved electric power controlled wheel steering drive of front chassis support of vehicle with hydraulic damper |
RU83289U1 (en) * | 2008-12-22 | 2009-05-27 | Сергей Иванович Швыряев | HYDRAULIC DISTRIBUTOR OF THE PILOT CONTROL OF THE MECHANIZED FASTENER SECTION (OPTIONS) |
CN107630847A (en) * | 2017-09-15 | 2018-01-26 | 太原理工大学 | Electric ratio pressure continuously regulates and controls hydraulic motor/pump |
CN110030219A (en) * | 2018-01-11 | 2019-07-19 | 博世力士乐(常州)有限公司 | Pilot reversing valve and valve system including the pilot reversing valve |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5445188A (en) | Pilot operated servo valve | |
US7487707B2 (en) | Hydraulic valve assembly with a pressure compensated directional spool valve and a regeneration shunt valve | |
US6216456B1 (en) | Load sensing hydraulic control system for variable displacement pump | |
US4559778A (en) | Control device for a hydrostatic transmission | |
US6283721B1 (en) | Production of hydrostatic axial piston machines by means of stepper motors | |
US4422475A (en) | Variable gain servo controlled directional valve | |
JPS6325203B2 (en) | ||
JPH0469281B2 (en) | ||
JPH10252661A (en) | Hydraulic control device for construction machine | |
CN102889254A (en) | Dual-drive servo valve and control method thereof | |
US3739813A (en) | Power and speed control for double-acting cylinder-and-piston motor | |
SE433866B (en) | VALVE SYSTEM FOR CONTROL OF FLUIDUM SUPPLY TO A FIRST AND ANOTHER MANOVER ORGAN | |
US4362084A (en) | Hydraulic actuator controls | |
US3709257A (en) | Electro-hydraulic servomechanism | |
US2397213A (en) | Regulating apparatus | |
EP2440792B1 (en) | Proportional position feedback hydraulic servo system | |
RU2780434C1 (en) | Proportional electrohydraulic distributor of indirect action | |
KR20110030420A (en) | Control arrangement for controlling a control valve | |
US3530897A (en) | Piston actuated fluid displacement interlock servo for multi-control valve systems | |
GB954444A (en) | Positioner for a movable member | |
JPH07117085B2 (en) | Electrohydraulic controller for controlling a hydraulic drive | |
US3580281A (en) | Control valve | |
GB2210679A (en) | Load-independent control device for hydraulic users | |
EP0644336B1 (en) | Multiplexing valve | |
US3079899A (en) | Feedback-type oil-hydraulic drive |