UA69128A

UA69128A - Tracking electro-hydraulic drive

Info

Publication number: UA69128A
Application number: UA20031211195A
Authority: UA
Inventors: Anatolii Stepanovych Kulyk; Vitalii Vasyliovych Narozhnyi; Serhii Mykolaiovych Firsov; Oleh Oleksiiovych Luchenko; Tetiana Ivanivna Histsova
Original assignee: Kharkiv Aviation Institute
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2004-08-16

Abstract

The tracking electro-hydraulic drive comprises hydraulically connected reversible controlled pump and executive hydro-cylinder with a sensor for its rod position connected through the integrators to the control unit for the angle of turn of the controlling body; supplementary pump, sensor of the angle of turn, tank and seeding valves; drive electric motor and reversible controlled pump; force sensor for consumed current and limiter-former. The drive electric motor is equipped with temperature sensor, this is through a transformer connected to the control input of the correction former, and the output of the limiter-former is through a correction former connected in sequence to the input of the second integrator.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до електрогідроавтоматики і може бути використаний у високонадійних системах 2 керування кермовими поверхнями літальних апаратів, у силових приводах промислових роботів.The invention relates to electro-hydraulic automation and can be used in high-reliability systems 2 for controlling the steering surfaces of aircraft, in power drives of industrial robots.

Відомий слідкуючий електрогідравлічний привід за авторським свідоцтвом КО 2029891 С1 кл. Е1589/14,Known tracking electro-hydraulic drive according to the author's certificate KO 2029891 C1 class. E1589/14,

Е0481/26 бюл. Моб, 27.02.95, який містить привідний електродвигун, вихідний вал якого кінематично зв'язаний з вхідним валом реверсивно регульованого насоса, похила шайба якого кінематичне зв'язана з приводом керування кутом її нахилу, підключеним через другий суматор до джерела вхідного командного сигналу. До 710 складу пристрою також входить виконавчий гідроциліндр, порожнини якого з'єднані з вихідними всмоктувальною і нагнітаючою лініями реверсивне регульованого насоса.E0481/26 Bull. Mob, 27.02.95, which contains a drive electric motor, the output shaft of which is kinematically connected to the input shaft of the reversibly regulated pump, the inclined washer of which is kinematically connected to the drive for controlling its angle of inclination, connected through the second adder to the source of the input command signal. The 710 composition of the device also includes an executive hydraulic cylinder, the cavities of which are connected to the output suction and discharge lines of the reversible adjustable pump.

Привід керування кутом нахилу шайби включає допоміжний насос, що приводиться від електродвигуна, сервомотор, що регулює продуктивність основного реверсивно регульованого насоса і живиться від допоміжного насоса, також електрогідравлічний сервоклапан, що регулює подачу рідини до сервомотора. Крім цього відомий 12 привід містить замкнутий резервуар зі змінюваним обсягом (гідробак), керовані циліндричні золотникові клапани обмеження потужності, запобіжні клапани, датчик положення штока виконавчого гідроциліндра, підключений на другий вхід першого суматора, механізм керування кутом повороту регулюючого органу і датчик кута поворотуThe drive for controlling the angle of inclination of the washer includes an auxiliary pump driven by an electric motor, a servo motor that regulates the performance of the main reversibly regulated pump and is powered by an auxiliary pump, as well as an electrohydraulic servo valve that regulates the supply of fluid to the servo motor. In addition, the known 12 drive contains a closed reservoir with a variable volume (hydraulic tank), controlled cylindrical spool valves for limiting power, safety valves, a sensor for the position of the rod of the executive hydraulic cylinder, connected to the second input of the first adder, a mechanism for controlling the angle of rotation of the regulating body and a sensor for the angle of rotation

До ланцюга живлення приводного електродвигуна підключений датчик струму та обмежник-формувач.A current sensor and a shaper limiter are connected to the power supply circuit of the drive electric motor.

Недоліком пристрою являється недостатній контроль роботи системи при зростанні гідравлічної потужності 20 реверсивне регульованого насоса під час його роботи в реальному масштабі часу.The disadvantage of the device is the insufficient control of the system operation when the hydraulic power of the 20-reversible adjustable pump increases during its operation in real time.

Задача винаходу є забезпечення діагностування та контролю придатності системи керування слідкуючим електрогідравлічним приводом.The task of the invention is to provide diagnostics and control of the suitability of the control system of the follower electro-hydraulic drive.

Рішення поставленого завдання досягається тим, що в слідкуючий електрогідравлічний привід, який складається з гідравлічне з'єднаних реверсивно регульованого насосу і виконавчого гідроциліндру з датчиком 22 положення його штока, підключеним через суматори до механізму керування кутом повороту регулюючого « органу, допоміжного насоса, датчика кута повороту, бака і клапанів підживлення, приводного електродвигуна реверсивно регульованого насоса, датчика сили споживаного струму, а також обмежника-формувача, згідно з винаходом приводний електродвигун оснащений датчиком температури, котрий через перетворювач з'єднаний з керуючим входом корегуючого формувача, вихід обмежника-формувача через корегуючий формувач послідовно со 30 з'єднаний з входом другого суматора. ГаThe solution to the task is achieved by the following electro-hydraulic drive, which consists of a hydraulically connected reversibly regulated pump and an executive hydraulic cylinder with a sensor 22 of the position of its rod, connected through adders to the mechanism for controlling the angle of rotation of the regulating body, an auxiliary pump, a sensor of the angle of rotation , tank and supply valves, drive electric motor of the reversibly regulated pump, sensor of the power of consumed current, as well as the shaper limiter, according to the invention, the drive electric motor is equipped with a temperature sensor, which is connected to the control input of the correcting shaper through the converter, the output of the shaper limiter through the correcting the shaper is connected in series with 30 to the input of the second adder. Ha

На фігурі зображена схема слідкуючого електрогідравлічного приводу. Слідкуючий електрогідравлічний привід містить приводний електродвигун 1 реверсивно регульованого насоса 2, вихідний вал З якого кінематичне -- зв'язаний з вхідним валом 4 реверсивно регульованого насоса 2. Регулюючий орган (похилий диск) 5 Ге») реверсивно регульованого насоса 2 виконаний як одне ціле з валом б ротора механізму керування 7 3о (електромеханічного перетворювача). Датчик контролю кута повороту 8 регулюючого органа 5 повороту вала 6 ее, ротора механізму керування 7 підключений до одного з входів другого суматора 9, інший вхід якого підключений до корегуючого формувача 10, зв'язаного з виходом обмежника-формувача 11, який зв'язаний з виходом першого суматора 12. Вихід суматора 9 з'єднаний з підсилювачем потужності 13, до якого підключена силова « обмотка 14 механізму керування 7. На один вхід суматора 12 подається сигнал датчика. На інший вхід суматора З 40 12 поданий сигнал з виходу датчика положення штока 15 виконавчого гідроциліндра 16, що перетворений в с постійну напругу за допомогою перетворювача 17. До складу привода також входить гідравлічнийThe figure shows the diagram of the tracking electro-hydraulic drive. The follow-up electrohydraulic drive contains the drive electric motor 1 of the reversibly regulated pump 2, the output shaft Z of which is kinematically connected to the input shaft 4 of the reversibly regulated pump 2. The regulating body (inclined disk) 5 Ge») of the reversibly regulated pump 2 is made as one unit with shaft b of the rotor of the control mechanism 7 3o (electromechanical converter). The sensor for monitoring the angle of rotation 8 of the regulating body 5 of the rotation of the shaft 6 ee, the rotor of the control mechanism 7 is connected to one of the inputs of the second adder 9, the other input of which is connected to the correcting shaper 10, connected to the output of the limiter-shaper 11, which is connected to the output of the first adder 12. The output of the adder 9 is connected to the power amplifier 13, to which the power winding 14 of the control mechanism 7 is connected. A sensor signal is applied to one input of the adder 12. The signal from the output of the rod position sensor 15 of the executive hydraulic cylinder 16 is sent to the other input of the adder C 40 12, which is converted into a constant voltage with the help of the converter 17. The drive also includes a hydraulic

Із» бак-компенсатор 18, що зв'язаний гідролініями, де встановлені клапани 19 підживлення, з вихідними лініями реверсивне регульованого насоса 2, з'єднаними з порожнинами виконавчого гідроциліндра 16. Порожнини гідроциліндра 16 гідролініями, де встановлені запобіжні клапани 20, з'єднані зі зливальною порожниною реверсивне регульованого насоса 2, у якій установлений регулюючий орган 5 реверсивне регульованого насоса б 2. Усі вузли привода скомпоновані в одному корпусі 21. Порожнина насоса 2 і бак 18, а також порожнини (се) виконавчого гідроциліндра 16 заповнені маслом. Вал З електродвигуна 1 ущільнюється в корпусі 21 за допомогою ущільнювача 22. Похилий диск 5 установлений на опорах 23. - Вал 4 реверсивно регульованого насоса 2 вільно проходить через отвори в скріплених похилому диску 5 і ка 20 шайбі 24 і кінематично зв'язаний із блоком циліндрів реверсивно регульованого насоса 2 для передачі обертання його вузлові, що качає. Аналогічний перетворювачеві 17 перетворювач 25 перетворить перемінний со сигнал з виходу датчика 8 кута повороту ротора б у постійний, що надходить на інший вхід суматора 9.From" compensator tank 18, which is connected by hydraulic lines, where the supply valves 19 are installed, with the output lines of the reversible adjustable pump 2, connected to the cavities of the executive hydraulic cylinder 16. The cavities of the hydraulic cylinder 16 by hydraulic lines, where the safety valves 20 are installed, are connected with the drain cavity of the reversible adjustable pump 2, in which the regulating body 5 of the reversible adjustable pump b 2 is installed. All drive units are arranged in one housing 21. The cavity of the pump 2 and the tank 18, as well as the cavities (se) of the executive hydraulic cylinder 16 are filled with oil. The shaft Z of the electric motor 1 is sealed in the housing 21 with the help of a seal 22. The inclined disk 5 is installed on the supports 23. - The shaft 4 of the reversibly adjustable pump 2 passes freely through the holes in the fastened inclined disk 5 and the washer 24 and is kinematically connected to the cylinder block reversibly adjustable pump 2 to transfer rotation to its pumping node. Analogous to the converter 17, the converter 25 will convert the alternating signal from the output of the sensor 8 of the rotor rotation angle b into a constant one, which enters the other input of the adder 9.

Порожнина реверсивно регульованого насоса 2 зв'язана з порожниною бака-компенсатора через фільтр 26. До ланцюга живлення електродвигуна 1 підключений датчик 27 струму, вихід якого через перетворювач 28 22 зв'язаний із другим входом обмежника-формувача 11, що обмежує значення напруги на виході суматора 12. До в. приводного електродвигуна 1 підключено датчик температури 29, вихід якого Через перетворювач 30 зв'язаний із другим входом корегуючого формувача 10. Слідкуючий електрогідравлічний привід працює в такий спосіб. При подачі напруги споживання приводний електродвигун 1 починає обертати вал 4 реверсивне регульованого насоса 2. При нульовій керуючій команді датчика Ов з виходу підсилювача 13 потужності на обмотку 14 60 механізму керування 7, площина похилого диска 5 реверсивне регульованого насоса 2 знаходиться під кутом 90" до осі обертання вала 4 реверсивне регульованого насоса 2, плунжери якого в цьому випадку не роблять зворотнопоступального руху, і робоча рідина не надходить у порожнини силового гідроциліндра 16. Шток гідроциліндра 16 залишається на місці. При наявності відмінного від нуля командного сигналу ОО ву на вході суматора 12 ротор механізму керування 7, повертається, одночасно повертаючи похилий диск 5, тим самим бо змінюючи кут його нахилу щодо центральної осі реверсивне регульованого насоса 2. Кут повороту вала 6 ротора механізму 7 керування регулюється датчиком 8, вихідний сигнал якого перетвориться в постійну напругу блоком 25 і подається на вхід суматора 9, на інший вхід якого надходить сигнал, пропорційний О ву. При повороті похилого диска 5 плунжери реверсивно регульованого насоса 2 починають лінійно переміщуватися, подаючи робочу рідину в одну з порожнин гідроциліндра 16. Його шток також починає переміщуватися. Сигнал з виходу датчика 15 перетвориться в постійну напругу перетворювачем 17 і надходить на інший вхід суматора 12.The cavity of the reversibly adjustable pump 2 is connected to the cavity of the compensator tank through the filter 26. A current sensor 27 is connected to the power supply circuit of the electric motor 1, the output of which is connected through the converter 28 22 to the second input of the limiter-former 11, which limits the value of the output voltage adder 12. To c. a temperature sensor 29 is connected to the drive electric motor 1, the output of which is connected through the converter 30 to the second input of the correcting former 10. The tracking electrohydraulic drive works in the following way. When the consumption voltage is applied, the drive electric motor 1 starts to rotate the shaft 4 of the reversible adjustable pump 2. At the zero control command of the Ov sensor from the output of the amplifier 13 of the power to the winding 14 60 of the control mechanism 7, the plane of the inclined disk 5 of the reversible adjustable pump 2 is at an angle of 90" to the axis the rotation of the shaft 4 is reversible of the adjustable pump 2, the plungers of which in this case do not make a reciprocating movement, and the working fluid does not enter the cavities of the power hydraulic cylinder 16. The rod of the hydraulic cylinder 16 remains in place. In the presence of a non-zero command signal OO vu at the input of the adder 12, the rotor of the control mechanism 7, turns, simultaneously turning the inclined disk 5, thereby changing its angle of inclination relative to the central axis of the reversible adjustable pump 2. The angle of rotation of the shaft 6 of the rotor of the control mechanism 7 is regulated by the sensor 8, the output signal of which is converted into a constant voltage by the unit 25 and is fed to the input of the adder 9, to the other input of which a signal proportional to O vu is received. When the inclined disk 5 is turned, the plungers of the reversibly adjustable pump 2 begin to move linearly, feeding the working fluid into one of the cavities of the hydraulic cylinder 16. Its rod also begins to move. The signal from the output of the sensor 15 is converted into a constant voltage by the converter 17 and enters the other input of the adder 12.

Одночасно з переміщенням штока циліндра 16 зміна тиску рідини у вихідних лініях реверсивне регульованого насоса 2 приведе до відкривання клапана 19 у тій гідролінії де тиск упав нижче тиску в баці. При цьому рідина з бака 18 починає надходити у відповідну порожнину виконавчого гідроциліндра 16. По досягненні 7/0 Компенсації вхідного сигналу Ову сигналом з виходу датчика 15 положення штока гідроциліндра зупиниться, тому що сигнали неузгодженості на виходах першого 12 і другого 9 суматорів будуть дорівнювати нулю. При цьому тиск у вихідних гідролініях реверсивно регульованого насоса 2 відновиться до первісного і клапан 19 закриється. При зміні полярності О ву на вході першого суматора 12 шток виконавчого гідроциліндра 16 буде рухатися в протилежну сторону.Simultaneously with the movement of the cylinder rod 16, the change in liquid pressure in the output lines of the reversible pump 2 will lead to the opening of the valve 19 in the hydraulic line where the pressure has fallen below the pressure in the tank. At the same time, the liquid from the tank 18 begins to flow into the corresponding cavity of the executive hydraulic cylinder 16. Upon reaching 7/0 Compensation of the Ovu input signal by the signal from the output sensor 15, the position of the hydraulic cylinder rod will stop, because the mismatch signals at the outputs of the first 12 and second 9 adders will be equal to zero. At the same time, the pressure in the output hydraulic lines of the reversibly adjustable pump 2 will return to its original value and the valve 19 will close. When the polarity of O vu at the input of the first adder 12 changes, the rod of the executive hydraulic cylinder 16 will move in the opposite direction.

При зростанні гідравлічної потужності реверсивно регульованого насоса, обумовленою швидкістю штока гідроциліндра і навантаженням на ньому, а отже, і зростанні споживаного електродвигуном струму вище деякої величини, перетворювач 28 починає видавати сигнал, пропорційний споживаному току. Цей сигнал надходить в обмежник-формувач 11 де віднімається з вхідного сигналу, зменшуючи сигнал, що надходить на суматор 9 і на підсилювач 13. що приводить до зменшення кута нахилу похилого диска 5. Зі зменшенням кута нахилу падаєWhen the hydraulic power of the reversibly regulated pump increases, due to the speed of the hydraulic cylinder rod and the load on it, and therefore the current consumed by the electric motor increases above a certain value, the converter 28 begins to emit a signal proportional to the consumed current. This signal enters the limiter-former 11 where it is subtracted from the input signal, reducing the signal entering the adder 9 and the amplifier 13. which leads to a decrease in the angle of inclination of the inclined disk 5. As the angle of inclination decreases,

Швидкість штока гідроциліндра 16 і знижується споживана потужність. Таким чином, відбувається обмеження споживаної потужності на рівні, що не перевищує розрахунковий.The speed of the hydraulic cylinder rod is 16 and the power consumption is reduced. Thus, the power consumption is limited to a level that does not exceed the calculated one.

З появою на штоку гідроциліндра протидіючого зовнішнього навантаження, рівної по величині гальмовому зусиллю (швидкість штока дорівнює 0), спрацьовує один із запобіжних клапанів 20 і зв'язує порожнина високого тиску гідроциліндра зі зливальною порожниною низького тиску реверсивно регульованого насоса 2, де ов Знаходиться похилий диск 5. Струм в обмотках приводного електродвигуна 1 росте, датчик 27 струму видає сигнал на обмежник-формувач 11, що обмежує сигнал керування на вході другого суматора 9 і відповідно « зменшує кут повороту похилого диска 5 і, отже, продуктивність реверсивне регульованого насоса 2 на рівні, що відповідає розрахунковій споживаній електродвигуном потужності. При зростанні струму температура обмоток електродвигуна 1 підвищується, а отже погіршується контроль роботи системи по струму. Для цього вводиться со зо датчик температури 29, сигнал з якого при зростанні гідравлічної потужності реверсивне регульованого насоса пропорційно зміні температури двигуна через перетворювач ЗО подається на корегуючий формувач 10, який с обмежує сигнал керування на вході другого суматора 9 і обмежує рівень споживаної потужності. «-With the appearance of an opposing external load on the rod of the hydraulic cylinder, equal in magnitude to the braking force (the speed of the rod is 0), one of the safety valves 20 is triggered and connects the high-pressure cavity of the hydraulic cylinder with the low-pressure drain cavity of the reversibly adjustable pump 2, where there is an inclined disk 5. The current in the windings of the drive electric motor 1 grows, the current sensor 27 sends a signal to the limiter-former 11, which limits the control signal at the input of the second adder 9 and, accordingly, "reduces the angle of rotation of the inclined disk 5 and, therefore, the performance of the reversibly adjustable pump 2 at the level , which corresponds to the estimated power consumed by the electric motor. When the current increases, the temperature of the windings of the electric motor 1 increases, and therefore the control of the system's current operation deteriorates. For this, a temperature sensor 29 is introduced, the signal from which, when the hydraulic power of the reversible adjustable pump increases in proportion to the change in engine temperature, is fed to the correcting shaper 10 through the ZO converter, which limits the control signal at the input of the second adder 9 and limits the level of power consumption. "-

Таким чином, введення у пристрій датчика температури 29, перетворювача 30 та корегуючого формувача 10 дозволяє під час роботи приводу більш ефективно діагностувати та корегувати роботу привода. Ме 25 (Се) вх СЯ в 7 12 шк Дня 23 про 0 иИ-Ф9- « ше в- 55 вечЗ а || ЕВ ДИ | з с 8 Мао лез Їх 18 й й МА тт ОМ К-т р и ЯThus, the introduction of the temperature sensor 29, the converter 30 and the correcting shaper 10 into the device allows more effective diagnosis and correction of the operation of the drive during the operation of the drive. Me 25 (Se) вх СЯ at 7 12 shk Day 23 about 0 иЙ-Ф9- « ше в- 55 vechZ a || EV DI | with p 8 Mao lez Their 18 th MA tt OM K-t r i Ya

Ще ш ле ее: НН я Проніна: ЦеStill sh le ee: NN I Pronina: That

У ато трава | КЕ - 1 з/ а Ля іо РИХ 15There is grass KE - 1 z/ a Lya io RYH 15

У МОЙ р й о 17 22/21/2477 5/ 2/ |-фтIN MY r y o 17 22/21/2477 5/ 2/ |-ft

ІЧ е) г 2027IR e) g 2027

Claims

The formula of the invention » Follow-up electrohydraulic drive consisting of a hydraulically connected reversibly regulated pump and an executive hydraulic cylinder with a sensor of the position of its rod, connected through adders to the mechanism for controlling the angle of rotation of the regulating body, an auxiliary pump, an angle of rotation sensor, a tank and a supply valve, the driving electric motor of the reversibly adjustable pump, the current consumption sensor and the shaper limiter, which is characterized by the fact that the drive electric motor is equipped with a temperature sensor, which is connected to the control input of the correcting shaper through a converter, and the output of the shaper limiter is connected in series through the correcting shaper with the input of the second adder.

65 Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2004, M 8, 15.08.2004. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and