WO2013048283A1 - Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу - Google Patents
Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу Download PDFInfo
- Publication number
- WO2013048283A1 WO2013048283A1 PCT/RU2012/000293 RU2012000293W WO2013048283A1 WO 2013048283 A1 WO2013048283 A1 WO 2013048283A1 RU 2012000293 W RU2012000293 W RU 2012000293W WO 2013048283 A1 WO2013048283 A1 WO 2013048283A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- hydraulic
- output
- stage
- input
- amplifier
- Prior art date
Links
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
- F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
- F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
- F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
- F15B13/042—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure
- F15B13/043—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves
- F15B13/0433—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by fluid pressure with electrically-controlled pilot valves the pilot valves being pressure control valves
Definitions
- the invention relates to the field of mechanical engineering, namely to electro-hydraulic automatic systems, widely used in various branches of technology, where high-speed electro-hydraulic amplifiers are used. These are test benches in the automotive and aviation industries, these are powerful vibroinstallations in modern oil and gas search systems, these are rolling mills in metallurgy and a number of other applications.
- FIG. 1 A generalized electro-hydraulic circuit diagram for two-stage and three-stage electro-hydraulic amplifiers taken as prototypes is shown in FIG. 1 and contains:
- a control valve of the output stage (3) connected to the discharge and discharge hydraulic lines, two hydraulic lines, connected to a single-stage or two-stage control electro-hydraulic amplifier (2) and having two output hydraulic lines for connecting to the consumer; - an electric feedback sensor (4), the movable element of which, the armature, is kinematically connected with the movable element, spool, of the control valve of the output stage (3);
- the main disadvantage of the considered electro-hydraulic amplifier-prototype is the dependence of the distribution of hydraulic fluid flow of the working fluid on the pressure difference between the output hydraulic lines of the control valve of the output stage, which reduces the cl.d. power part of the hydraulic actuator, which includes a hydraulic booster.
- the task of the invention is to remedy this drawback.
- the advanced electro-hydraulic amplifier contains:
- control valve of the output stage connected to the discharge and discharge hydraulic lines, two hydraulic lines, connected to a single-stage or two-stage control electro-hydraulic amplifier and having two output hydraulic lines for connecting to the consumer;
- the principal electro-hydraulic circuit of the claimed electro-hydraulic amplifier includes:
- an electronic computing device one input of which is connected to the output of the matching equipment of the electric feedback sensor of the hydraulic valve of the output stage, and the other input is connected to the electrical output of the electro-hydraulic differential pressure sensor, the output of the electronic computing device is connected to the second input of the summing operational amplifier.
- an output stage hydrodistributor (3) connected to discharge and discharge hydraulic lines, two hydraulic lines, connected to a single-stage or two-stage control electro-hydraulic amplifier (2) and having two output hydraulic lines for connecting to a consumer;
- an electric feedback sensor (4) the movable element of which, the armature, is kinematically connected with the movable element, spool, of the control valve of the output stage (3);
- an electronic computing device (7) one input of which is connected to the output (Ui) of the matching equipment (5) of the electrical feedback sensor (4) of the output stage control valve (3), and the other input is connected to the electrical output (U 2 ) of the electro-hydraulic differential sensor pressure (6), the output of the electronic computing device (7) (U oc ) is connected to the second input of the summing operational amplifier (1).
- the claimed electro-hydraulic amplifier operates as follows.
- An input control signal (U BX ) is supplied to the input of the summing operational amplifier (1).
- the output of the summing operational amplifier is connected to the electrical input of a one- or two-stage control electro-hydraulic amplifier (2), which provides the required energy characteristics necessary for controlling the control valve of the output stage (3);
- the movable element of the control valve, the spool is kinematically connected with the movable element, the armature, of the electric feedback sensor (4), the electrical signal from the signal winding of this sensor, through the matching equipment (5) (Uj), is fed to one input of the electronic computing device (7).
- the other input of the electronic computing device (7) is connected to the electrical output (U 2 ) of the differential pressure sensor (6) between the output hydraulic lines of the control valve of the output stage.
- the electronic computing device calculates the feedback signal (U oc ) supplied to the second input of the summing operational amplifier.
- the current value of the flow rate of the working fluid (Q), distributed by the hydrodistributor of the output stage, with a leakage coefficient of zero, is determined by the formula:
- ⁇ is the coefficient of flow of the working windows of the hydraulic control valve of the output stage
- ⁇ is the specific gravity of the working fluid
- Pi is the pressure in the drain line
- Qo is the flow rate of the working fluid at the maximum input signal U BX and
- U 2 is an electrical signal corresponding to ⁇ acious
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
Abstract
Электрогидравлический усилитель содержит суммирующий операционный усилитель с двумя входами, однокаскадный или двухкаскадный управляющий электрогидравлический усилитель, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя, двумя гидролиниями соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, гидрораспределитель выходного каскада, соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двумя гидролиниями соединенный с электрогидравлическим усилителем и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем, электрический датчик обратной связи, подвижный элемент которого, кинематически связан с подвижным элементом, гидрораспределителя выходного каскада, согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой датчика обратной связи. Усилитель содержит электрогидравлический датчик перепада давлений, двумя гидролиниями соединенный с выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада, электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры датчика обратной связи гидрораспределителя выходного каскада, а другой вход соединен с выходом датчика перепада давлений, а выход вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего усилителя.
Description
Электрогидравлический усилитель
с электрической обратной связью по расходу
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к электрогидравлическим автоматическим системам, широко применяемым в различных отраслях техники, где используются быстродействующие электрогидравлические усилители. Это и испытательные стенды в автомобильной и авиационной промышленностях, это и мощные виброустановки в современных системах поиска нефти и газа, это и прокатные станы в металлургии и ряд других применений.
Известны двухкаскадные и трехкаскадные электрогидравлические усилители с электрической обратной связью американской фирмы MOOG серий D765 и D792 [каталог «Сервоклапаны фирмы MOOG Gmbh. Нижегородский филиал, Россия, 2003»].
Указанные электрогидравлические усилители, являющиеся на сегодняшний день наиболее совершенными, примем в качестве прототипов.
Обобщенная принципиальная электрогидравлическая схема для двухкаскадных и трехкаскадных электрогидравлических усилителей, взятых в качестве прототипов изображена на фиг. 1 и содержит:
- суммирующий операционный усилитель (1) с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал (UBX);
- однокаскадный или двухкаскадный управляющий электрогидравлический усилитель (2), электрический вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1), двумя гидролиниями соединенный с гидролиниями нагнетания и слива;
- гидрораспределитель выходного каскада (3), соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двумя гидролиниями, соединенный с однокаскадным или двухкаскадным управляющим электрогидравлическим усилителем (2) и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- электрический датчик обратной связи (4), подвижный элемент которого, якорь, кинематически связан с подвижным элементом, золотником, гидрораспределителя выходного каскада (3);
- согласующую аппаратуру (5), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (4), а выход согласующей аппаратуры соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).
Основным недостатком рассмотренного электрогидравлического усилителя- прототипа является зависимость распределяемого гидроусилителем расхода рабочей жидкости от перепада давлений между выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада, что снижает кл.д. силовой части гидропривода, в составе которого работает гидроусилитель.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченного недостатка.
Поставленная задача решается тем, что усовершенствованный электрогидравлический усилитель содержит:
- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;
- однокаскадный или двухкаскадный управляющий электрогидравлический усилитель, электрический вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя, двумя гидролиниями соединенный с гидролиниями нагнетания и слива;
- гидрораспределитель выходного каскада, соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двумя гидролиниями, соединенный с однокаскадным или двухкаскадным управляющим электрогидравлическим усилителем и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- электрический датчик обратной связи, подвижный элемент которого, якорь, кинематически связан с подвижным элементом, золотником, гидрораспределителя выходного каскада;
- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи,
при этом новым является то, что, согласно изобретению, в принципиальную электрогидравлическую схему заявленного электрогидравлического усилителя включены:
- электрогидравлический датчик перепада давлений, двумя гидролиниями соединенный с выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада;
- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя выходного каскада, а другой вход соединен с электрическим выходом электрогидравлического датчика перепада давлений, выход электронного вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя.
Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная электрогидравлическая схема усовершенствованного электрогидравлического усилителя, которая содержит:
- суммирующий операционный усилитель (1) с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал (UBX);
- однокаскадный или двухкаскадный управляющий электрогидравлический усилитель (2), электрический вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1), двумя гидролиниями соединенный с гидролиниями нагнетания и слива;
гидрораспределитель выходного каскада (3), соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двумя гидролиниями, соединенный с однокаскадным или двухкаскадным управляющим электрогидравлическим усилителем (2) и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- электрический датчик обратной связи (4), подвижный элемент которого, якорь, кинематически связан с подвижным элементом, золотником, гидрораспределителя выходного каскада (3);
- согласующую аппаратуру (5), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (4),
- электрогидравлический датчик перепада давлений (6), двумя гидролиниями соединенный с выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада (3);
- электронное вычислительное устройство (7), один вход которого соединен с выходом (Ui ) согласующей аппаратуры (5) электрического датчика обратной связи (4) гидрораспределителя выходного каскада (3), а другой вход соединен с электрическим выходом ( U2 ) электрогидравлического датчика перепада давлений (6), выход электронного вычислительного устройства (7) ( Uoc ) соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).
Заявленный электрогидравлический усилитель работает следующим образом . На вход суммирующего операционного усилителя (1) подается входной управляющий сигнал ( UBX ). Выход суммирующего операционного усилителя соединен с электрическим входом одно- или двухкаскадного управляющего электрогидравлического усилителя (2), который обеспечивает требуемые энергетические характеристики, необходимые для управления гидрораспределителем выходного каскада (3); подвижный элемент гидрораспределителя, золотник, кинематически связан с подвижным элементом, якорем, электрического датчика обратной связи (4), электрический сигнал с сигнальной обмотки этого датчика, через согласующую аппаратуру (5) ( Uj ) поступает на один вход электронного вычислительного устройства (7). Другой вход электронного вычислительного устройства (7) соединен с электрическим выходом (U2) датчика перепада давлений (6) между выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада.
Электронное вычислительное устройство вычисляет сигнал обратной связи (Uoc), подаваемый на второй вход суммирующего операционного усилителя.
Для формирования замкнутого контура усовершенствованного гидроусилителя определим передаточную функцию по каналу электрической обратной связи.
Текущее значение расхода рабочей жидкости ( Q ), распределяемого гидрораспределителем выходного каскада, при коэффициенте перетечек равном нулю, определяется по формуле:
где
μ - коэффициент расхода рабочих окон гидрораспределителя выходного каскада;
Ьщ - ширина рабочих окон гидрораспределителя выходного каскада, Ьщ = const; g - ускорение силы тяжести;
γ - удельный вес рабочей жидкости;
х3 - текущее значение координаты золотника гидрораспределителя выходного каскада;
ΔΡ0 = const, ΔΡ0 = Рп - Ри
Рп - давление в гидролинии нагнетания;
Pi - давление в гидролинии слива;
ДР = Р1 - Р2, где
Рг и Р2 - давления в выходных гидролиниях гидроусилителя;
Введем согласующий коэффициент Кс:
где:
\]™с - максимальное значение сигнала обратной связи;
Qo - расход рабочей жидкости при максимальном входном сигнале UBX и
ΔΡ = 0:
х0 - максимальное значение координаты, определяющей величину и знак смещения золотника гидрораспределителя выходного каскада от нейтрального положения при максимальном входном управляющем сигнале ( UBX ) и при
где
U-L - электрический сигнал на выходе согласующей аппаратуры датчика обратной связи гидрораспределителя выходного каскада:
/сдос - коэффициент передачи электрического датчика обратной связи;
кСА - - коэффициент передачи согласующей аппаратуры;
U2 - электрический сигнал, соответствующий ΔΡ„;
ί/° - электрический сигнал, соответствующий ΔΡ0,
то ормула для определения сигнала обратной связи Uoc примет вид:
В итоге для гидропривода, управляемого заявленным гидроусилителем, имеем:
• инвариантность скоростной характеристики к изменению перепада давлений от нагрузки на выходном звене исполнительного механизма;
• существенное, в 1,7 раза увеличение коэффициента полезного действия (КПД) силовой части при перепаде давлений от нагрузки, составляющего от максимального значения;
• возможность, в случае необходимости, ограничения скорости выходного звена исполнительного механизма с помощью ограничения входного сигнала.
Claims
Формула изобретения
Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу, содержащий:
- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;
- однокаскадный или двухкаскадный управляющий электрогидравлический усилитель, электрический вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя, двумя гидролиниями соединенный с гидролиниями нагнетания и слива;
- гидрораспределитель выходного каскада, соединенный с гидролиниями нагнетания и слива, двумя гидролиниями, соединенный с однокаскадным или двухкаскадным управляющим электрогидравлическим усилителем и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- электрический датчик обратной связи, подвижный элемент которого, якорь, кинематически связан с подвижным элементом, золотником, гидрораспределителя выходного каскада;
- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи,
отличающийся тем, что в принципиальную электрогидравлическую схему заявленного электрогидравлического усилителя включены:
- электрогидравлический датчик перепада давлений, двумя гидролиниями соединенный с выходными гидролиниями гидрораспределителя выходного каскада;
- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя выходного каскада, а другой вход соединен с электрическим выходом электрогидравлического датчика перепада давлений; выход электронного вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя.
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011139228 | 2011-09-27 | ||
| RU2011139228/06A RU2467215C1 (ru) | 2011-09-27 | 2011-09-27 | Трехкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу |
| RU2011150017/06A RU2489607C1 (ru) | 2011-12-09 | 2011-12-09 | Двухкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу |
| RU2011150017 | 2011-12-09 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2013048283A1 true WO2013048283A1 (ru) | 2013-04-04 |
Family
ID=47996068
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2012/000293 WO2013048283A1 (ru) | 2011-09-27 | 2012-04-17 | Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2013048283A1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5165448A (en) * | 1990-08-24 | 1992-11-24 | Moog Gmbh | Two-stage servovalve with compensatoin circuit to accommodate "dead zone" du |
| US5240041A (en) * | 1989-12-28 | 1993-08-31 | Moog Inc. | Synthesized flow-control servovalve |
| RU2233464C2 (ru) * | 2002-10-09 | 2004-07-27 | Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" | Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением |
| RU2346187C2 (ru) * | 2007-03-30 | 2009-02-10 | Валерий Иванович Разинцев | Трехкаскадный электрогидравлический усилитель мощности |
| RU2362055C1 (ru) * | 2008-01-28 | 2009-07-20 | Валерий Иванович Разинцев | Плоский гидрораспределитель |
-
2012
- 2012-04-17 WO PCT/RU2012/000293 patent/WO2013048283A1/ru active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5240041A (en) * | 1989-12-28 | 1993-08-31 | Moog Inc. | Synthesized flow-control servovalve |
| US5165448A (en) * | 1990-08-24 | 1992-11-24 | Moog Gmbh | Two-stage servovalve with compensatoin circuit to accommodate "dead zone" du |
| RU2233464C2 (ru) * | 2002-10-09 | 2004-07-27 | Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" | Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением |
| RU2346187C2 (ru) * | 2007-03-30 | 2009-02-10 | Валерий Иванович Разинцев | Трехкаскадный электрогидравлический усилитель мощности |
| RU2362055C1 (ru) * | 2008-01-28 | 2009-07-20 | Валерий Иванович Разинцев | Плоский гидрораспределитель |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108757624B (zh) | 一种油缸溢流阀差动增速回路 | |
| EP2020511A3 (en) | Hydraulic circuit for heavy equipment having variable control device | |
| CN105443471B (zh) | 一种多路阀和多路阀的流量补偿控制系统及方法 | |
| Nordhammer et al. | A method for reliable motion control of pressure compensated hydraulic actuation with counterbalance valves | |
| KR20130100050A (ko) | 유체펌프 조립체의 제어 | |
| EP1739313A3 (en) | Hydraulic circuit for option device of heavy construction equipment | |
| US11060533B2 (en) | Logic-controlled flow compensation circuit for operating single-rod hydrostatic actuators | |
| CN105090144A (zh) | 一种预加载大施力液压系统 | |
| JP2011517754A (ja) | 方向制御弁の制御装置 | |
| WO2013048283A1 (ru) | Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу | |
| CN103195585A (zh) | 一种防喘活门 | |
| RU2467215C1 (ru) | Трехкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу | |
| WO2013085416A1 (ru) | Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу | |
| Kwon et al. | Feedback linearization control of a hydraulic servo system | |
| MX2013009261A (es) | Control de deteccion de carga con modo en espera en caso de sobrecarga. | |
| RU2489607C1 (ru) | Двухкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу | |
| RU2346187C2 (ru) | Трехкаскадный электрогидравлический усилитель мощности | |
| Voronin et al. | The simple hydraulic drive model of the typical industrial mechatronic system | |
| Salloom | Intelligent magneto-rheological fluid directional control valve | |
| RU2361119C2 (ru) | Двухкаскадный электрогидравлический усилитель мощности с электрической обратной связью | |
| CN104421232A (zh) | 一种三自由度运动平台单通道装置 | |
| CN103527538B (zh) | 双向柱塞变量泵液压控制装置 | |
| US11280357B1 (en) | Hydraulic variable pump set and excavator | |
| Hubballi et al. | Directional control spool valve performance criteria and analysis of flow-reaction forces | |
| CN104121252A (zh) | 一种辅助控制变量的最小化延迟检测 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12836219 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12836219 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |