SE445663B - Hydrauliskt servosystem - Google Patents

Description

15 20 25 30 140 8005900-9 2 och är fjädrande förbundet med kolven, varvid den andra ventilen har ett samband av positiv karaktär mellan vätskeflödet genom ventilen och den kraft som krävs för att röra dess element, och att nämnda element är förbundna med varandra så att när vätskeflödet genom den ena ventilen ökas så ökas även vätskeflödet i den andra ventilen.

Enligt föreliggande uppfinning ges servot en total positiv karakteristik genom ventilen med positiv karakteristik, företrädesvis en flapperventil, vars tryck sjunker när flappern öppnar som svar på den av servot avkända förflyttningar). Kraften från denna ventil med positiv karakteristik används för att balansera mot den kraft som anbringas i motsatt riktning av den andra ventilen med negativ karakteristik, företrädesvis också en flapperventil, vilken reglerar hydraultrycket till kolven. De båda ventilerna arbetar tillsammans för att åstadkomma ett balanserat rörelseavkänningssystem, som i nollområdet kräver ytterst liten kraft för att modulera ventilerna. Eftersom den negativa ventilen styr fluidtrycket på servokolven, ger den en negativ karakteristik- komponent eller översvängning som är nödvändig för att övervinna friktionen, men den kraft som krävs för att öppna ventilen låses vid den kraft som är förbunden med det fluidtryck som krävs för att övervinna kolvfriktionen, även om det finns en negativ karakteristikkomponent (från den negativa flappern) i nollomrâdet. Systemets totala karakteristik bestäms emellertid av flapperventi- len med positiv karakteristik, eftersom den kraft som den utövar inte är låst på samma sätt. I noll- eller jämviktsläget upphävs de negativa karakteristik- komponenterna, och liten eller ingen kraft krävs för att manövrera ventilerna, även om en negativ karakteristikkomponent är pålagd för att åstadkomma översvängningen i fluidtryck.

Ett särdrag för uppfinningen är att den åstadkommer ett servosystem med ytterst »små kraftbehov i nollomrâdet, vilket således ger den extrem noggrannhet.

Ett annat särdrag är att den åstadkommer ett servosystem med hög positiv karakteristik, som således gör det ytterst stabilt.

Ytterligare ett annat särdrag är att ventilerna med positiv och negativ karakteristik är ytterst tillförlitliga.

Andra syften, fördelar och särdrag med uppfinningen torde vara uppenbara för fackmannen av följande detaljerade beskrivning, patentkrav och ritning, där Fig. l är en sidovy, delvis i sektion, av en utföringsform av ett hydrauliskt servosystem enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 2 är ett diagram, som visar den mekaniska karakteristikkurvan för systemet och de ventiler med positiv resp. negativ karakteristik som används i detsamma. 10 15 20 25 30 35 8005900-9 3 Fig. l visar ett hydrauliskt servo 10, i vilket en kolv 12 förskjuts som svar på pneumatiskt fluidtryck på ett fluidinlopp 14. Hydraulfluid tillförs under tryck genom ett inlopp 16 till en kammare 17, som avgränsas av kolvens ena sida 18. Ytan hos denna sida 18 är hälften av ytan på dess motsatta sida 20, som är anordnad i en kammare 19, som mottar hydraulfluiden via en fast strypning 22.

Fluid strömmar från strypningen 22 via en ledning 24 till en flapperventil 26 med negativ karakteristik, vars öppning varieras som svar på förflyttningen av en arm 28, som är förbunden med flappern 29 i ventilen 26. Hydraulfluid från högtryckssidan 30 av strypningen 22 strömmar genom en annan strypning 32 till en flapperventil 34 med positiv karakteristik, vars öppning likaså varieras som svar på förflyttning av armen 28, som är förbunden med flappern 35 i ventilen.

En fjäder 36 ombesörjer mekanisk förbindelse mellan kolven 20 och armen 28.

Det avkända trycket på porten 14 anbringas på en bälg 38, som pressar på armen 28, så att armen fås att röra sig moturs, när trycket ökar och medurs när det minskar.

Kolven 12 är i jämvikt, när det tryck som utövas på sidan 20 är lika med hälften av det tryck som utövas på sidan 18. Detta sker när det föreligger ett specifikt jämviktsflöde genom strypningen 22. Detta flöde bestäms av öppningen hos ventilen med negativ karakteristik 26, och det alstrar ett tryck på ventilen 26 som driver armen 28 i riktning medurs. Fluid strömmar genom strypningen 32 .till ventilen med positiv karakteristik 34, som därigenom utövar en moturs kraftverkan på armen. l ett nollområde för armen befinner sig servot i vila eller i jämvikt, och krafterna från ventilerna 26, 34 på armen motverkar varandra, varigenom således varje snedbelastning därpå i medurs eller moturs riktning till följd av tryckvariationer förbundna med den fluid som tillförs till inloppet 16 elimineras.

Om bälgen 38 skjuts uppåt, öppnar den flapperventilen 26 och orsakar ökat flöde genom strypningen 22, vilket reducerar trycket på sidan 20 av kolven, vilket således får kolven att förflyttas till vänster 39. Förskjutning uppåt av kolvstången 38 öppnar även ventilen 34 och orsakar ökat flöde genom strypningen 32, vilket således åstadkommer en minskning i den kraft som anbringas av ventilen 34 pâ armen 28.

Som visas av kurvan 40 i Fig. 2 minskar, när ventilen 26 öppnas, den kraft som krävs för att öppna den, tills en konstant nivå uppnås som motsvarar det fluidtryck som krävs för att övervinna friktion på kolven 12. Med andra ord blir, när kolven väl börjar röra sig (så snart friktionen övervunnits), trycket i ledningen 24 konstant. Detta svar ger upphov till den negativa lutning som är förbunden med den kraft som krävs för att öppna och stänga ventilen 26, när armen befinner sig i sitt nolläge, vilket är läget när servot befinner sig i vila. l0 15 20 8005900-9 4 Den negativa lutningen mellan de båda konstanta punkterna skall noteras som en återspegling av det faktum, att kraften som krävs för att öppna ventilen varierar omvänt med ventilöppningen. Detta resulterar i fluidtryck, som verkar på flappern på sådant sätt att den tvingas att stänga, varvid kraften är störst just innan den helt stänger. Som visas av kurvan 42 arbetar å andra sidan ventilen 31; på exakt motsatt sätt, eftersom fluidtrycket strävar att skjuta bort flappern.

Följaktligen har den en positiv lutning såsom visas i Fig. 2. Dessutom har den inte något gränsvärde med konstant kraft, eftersom den mottar fluid från servots matartrycksida genom strypningen 32. Kolvstången och fjädern ger positiva mekaniska karakteristikkomponenter såsom visas i Fig. 2.

Den totala karakteristiken för armen 28 är därför summan av dessa karakteristiker och definieras som kurvan 41+, som har ett nollkraftsområde 46 i nollområdet. I nollkraftsomrâdet krävs ingen kraft för att öppna eller stänga ventilerna.

Denna kurva 41+ har hög positiv karakteristik, fastän ventilen 26 i intervallet för nollkraftområdet uppvisar den negativa lutning som tillåter servot att övervinna friktion. I själva verket innebär detta, att när bälgen 38 skjuts upp eller ned, så vrids armen, tills trycket på ventilen 26 är konstant, vilket sker när kolvfriktionen väl övervunnits. Därefter rör sig kolven.

Det föregående är en detaljerad beskrivning av en föredragen utförings- form av uppfinningen och kan således för fackmannen på området antyda modifieringar och variationer av och i densamma utan att man avviker från den verkliga omfattningen och grundtanken för uppfinningen sådan den anges i de efterföljande patentkraven.

Claims (3)

1. 0 15 20- 25 30 8005900-9 5 PATENTKRAV l. l-lydrauliskt servosystem innefattande en kolv (12) som rör sig som svar pâ ett förutbestämt hydraulvätsketryck, som kontinuerligt tillförs till en första kammare (17) på ena sidan av kolven och via en strypning (22) till en andra kammare (19) på den andra sidan av densamma, innefattande en ventilanordning som är fjädrande förbunden med kolven (12) och som modifierar vätsketryck som appliceras på kolven (12) för att reglera kolvens läge, varvid ventilanordningen är rörlig från ett nolläge som svar på en reglerkraft för ändring av det på kolven (12) applicerade vätsketrycket för att bringa kolven att förflyttas så att ventilanordningen âterförs till nolläget, och innefattande en första ventil (26) förbunden med den ena av kamrarna (17, 19) och med ett rörligt element (29) som reglerar flödet genom ventilen (26) och som är fjädrande förbundet med kolven (12), k ä n n e t e c k na t av att den första ventilen (26) har ett samband av negativ karaktär mellan vätskeflödet genom ventilen (26) och den kraft som krävs för att röra elementet (29), och att en andra ventil (34) är förbunden med den andra kammaren (17) och har ett rörligt element (35) som reglerar vätskeflödet genom ventilen (34) och är fjädrande förbundet med kolven (12), varvid den andra ventilen (34) har ett samband av positiv karaktär mellan vätskeflödet genom ventilen (314) och den kraft som krävs för att röra dess element (35), och att nämnda element (29, 35) är förbundna med varandra så att när vätskeflödet genom den ena ventilen ökas så ökas även vätskeflödet i den andra ventilen.

2. Servosystem enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att var och en av ventilerna (26, 34) är av flappertyp och att flapprarna (29, 35) för båda ventilerna är fästa vid en arm (28) som kan svänga och som med en fjäder (36) är förbunden med kolven (12).

3. Servosystem enligt patentkravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att kolven (12) är en servokolv av halvytestyp, att hydraulvätsketrycket står i förbindelse med kolvsidan med liten yta och via en ledning (30) försedd med strypningen (22) även med kolvsidan med stor yta, att flapperventilen (26) med negativ karaktäristik står i förbindelse med kolvens (12) sida med stor yta och att flapperventilen (34) med positiv karaktäristik står i förbindelse med kolvens (12) sida med liten yta via en ledning försedd med en ytterligare strypning (32).