WO2013085416A1 - Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу - Google Patents

Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу Download PDF

Info

Publication number
WO2013085416A1
WO2013085416A1 PCT/RU2012/000292 RU2012000292W WO2013085416A1 WO 2013085416 A1 WO2013085416 A1 WO 2013085416A1 RU 2012000292 W RU2012000292 W RU 2012000292W WO 2013085416 A1 WO2013085416 A1 WO 2013085416A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hydraulic
output
input
amplifier
valve
Prior art date
Application number
PCT/RU2012/000292
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Валерий Иванович РАЗИНЦЕВ
Original Assignee
Razintsev Valery Ivanovich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Razintsev Valery Ivanovich filed Critical Razintsev Valery Ivanovich
Publication of WO2013085416A1 publication Critical patent/WO2013085416A1/ru

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
    • F15B13/044—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors
    • F15B13/0442—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor operated by electrically-controlled means, e.g. solenoids, torque-motors with proportional solenoid allowing stable intermediate positions
    • 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
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F15B2013/0409—Position sensing or feedback of the valve member

Definitions

  • the invention relates to the field of engineering, namely to electro-hydraulic automatic systems widely used in various fields of technology, where high-speed electro-hydraulic amplifiers are used. These are test benches in the automotive and aviation industries, and powerful vibroinstallations in modern oil and gas search systems, and rolling mills in metallurgy and a number of other applications.
  • the principal electro-hydraulic circuit of the electro-hydraulic amplifier of the prototype is shown in FIG. 1 and contains:
  • control valve (6) kinematically connected to the movable element of the electric feedback sensor (5), hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and having two output hydraulic lines for connecting to the consumer; - matching equipment (4), the input of which is connected to the signal winding of the electric feedback sensor (5) of the control valve (6), and the output of matching equipment is connected to the second input of the summing operational amplifier (1).
  • the disadvantage of the considered electro-hydraulic amplifier prototype is the dependence of the distribution of hydraulic fluid flow of the working fluid on the differential pressure from the load in the actuating device of the tracking drive, which includes a hydraulic booster, which reduces the efficiency of this drive.
  • the task of the invention is to remedy this drawback.
  • the electro-hydraulic amplifier contains:
  • control valve kinematically connected to the movable element of the electric feedback sensor, hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and having two output hydraulic lines for connecting to the consumer;
  • the circuit diagram of the claimed electro-hydraulic amplifier includes: - electro-hydraulic differential pressure sensor, hydraulically connected by two hydraulic lines to the output hydraulic lines of the valve;
  • an electronic computing device one input of which is connected to the output of the matching equipment of the electric valve of the hydraulic control valve feedback, 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.
  • FIG. 1 shows a schematic electro-hydraulic circuit of an advanced electro-hydraulic amplifier, which contains:
  • control valve (6) kinematically connected to the movable element of the electric feedback sensor (5), hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and having two output hydraulic lines for connecting to the consumer;
  • the claimed electro-hydraulic amplifier operates as follows.
  • the input of the summing operational amplifier (1) receives the input control signal (U BX ).
  • the output of the summing operational amplifier is connected to the input of an electronic power amplifier (2), designed to amplify the electric signal fed to the control winding of the electromechanical converter (3), the armature of which is kinematically connected to the moving element (spool) of the valve (6), kinematically connected to the moving element electrical feedback sensor (5), the electrical signal (U j ) from the signal winding of this sensor, through matching equipment (4), is fed to the first input of the electric throne computing device (8).
  • the second input of the electronic computing device (8) is connected to the electrical output (U 2 ) of the differential pressure sensor (7), which measures the pressure difference in the output hydraulic lines of the declared hydraulic booster.
  • 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 valve, with a leakage coefficient of zero, is determined by the formula:
  • ⁇ is the flow coefficient of the working windows of the valve;
  • g is the acceleration of gravity
  • ⁇ is the specific gravity of the working fluid
  • ⁇ ⁇ is the pressure in the hydraulic discharge line
  • Pi is the pressure in the drain line
  • U 2 is an electrical signal corresponding to ⁇ ⁇ ;
  • U 2 is an electrical signal corresponding to ⁇ 0 ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Servomotors (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Control Of Fluid Pressure (AREA)

Abstract

Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу предназначен для автоматических систем, где используются быстродействующие электрогидравлические усилители, и содержит суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал; электронный усилитель мощности, вход которого соединен с выходом суммирующего усилителя; электромеханический преобразователь, управляющая обмотка которого соединена с выходом усилителя мощности, а якорь кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя, который кинематически связан с подвижным элементом электрического датчика обратной связи, гидравлически соединен с гидролиниями нагнетания и слива и имеет две выходные гидролинии для соединения с потребителем; согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой датчика обратной связи гидрораспределителя, электрогидравлический датчик перепада давлений, гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя; электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры датчика обратной связи гидрораспределителя, другой - с электрическим выходом датчика перепада давлений; а выход со вторым входом суммирующего усилителя.

Description

Однокаскадный 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, и мощные виброустановки в современных системах поиска нефти и газа, и прокатные станы в металлургии и ряд других применений.
Известны однокаскадные электрогидравлические усилители американской фирмы MOOG серии D633 и D634 [каталог «Сервоклапаны фирмы MOOG Gmbh. Нижегородский филиал, Россия, 2003»].
В качестве прототипа примем однокаскадный электрогидравлический усилитель серии D633.
Принципиальная электрогидравлическая схема электрогидравлического усилителя-прототипа изображена на фиг. 1 и содержит:
- суммирующий операционный усилитель (1) с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал (UBX);
- электронный усилитель мощности (2), вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1);
- электромеханический преобразователь (3), управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности (2), а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6);
- гидрораспределитель (6), кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем; - согласующую аппаратуру (4), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6), а выход согласующей аппаратуры соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).
Недостатком рассмотренного электрогидравлического усилителя-прототипа является зависимость распределяемого гидроусилителем расхода рабочей жидкости от перепада давлений от нагрузки в исполнительном устройстве следящего привода, в составе которого работает гидроусилитель, что снижает КПД этого привода.
Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченного недостатка.
Поставленная задача решается тем, что электрогидравлический усилитель содержит:
- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;
- электронный усилитель мощности, вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя;
- электромеханический преобразователь, управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности, а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя;
- гидрораспределитель, кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющей две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидрораспределителя,
при этом новым является то, что, согласно изобретению, в принципиальную схему заявленного электрогидравлического усилителя включены: -электрогидравлический датчик перепада давлений, гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя ;
- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя, 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 (фиг. 1), 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);
- электронный усилитель мощности (2), вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1);
- электромеханический преобразователь (3), управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности (2), а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6);
- гидрораспределитель (6), кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- согласующую аппаратуру (4), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6);
- электрогидравлический датчик перепада давлений (7), гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя (6);
- электронное вычислительное устройство (8), один вход которого соединен с выходом (i/i) согласующей аппаратуры (4) электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6), а другой вход соединен с электрическим выходом (ί/2) электрогидравлического датчика перепада давлений (7), выход (i/oc) электронного вычислительного устройства (8) соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).
Заявленный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.
На вход суммирующего операционного усилителя (1) поступает входной управляющий сигнал ( UBX ). Выход суммирующего операционного усилителя соединен со входом электронного усилителя мощности (2), предназначенного для усиления электрического сигнала, поступающего на управляющую обмотку электромеханического преобразователя (3), якорь которого кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6), кинематически связанного с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), электрический сигнал ( Uj) с сигнальной обмотки этого датчика, через согласующую аппаратуру (4), поступает на первый вход электронного вычислительного устройства (8). Второй вход электронного вычислительного устройства (8) соединен с электрическим выходом ( U2 ) датчика перепада давлений (7), измеряющего разность давлений в выходных гидро линиях заявленного гидроусилителя.
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, при коэффициенте перетечек равном нулю, определяется по ормуле:
Figure imgf000005_0001
где
μ - коэффициент расхода рабочих окон гидрораспределителя; Ьщ - ширина рабочих окон гидрораспределителя, Ьщ = const;
g - ускорение силы тяжести;
γ - удельный вес рабочей жидкости;
х3 - текущее значение координаты золотника гидрораспределителя;
ΔΡ0 = const, ΔΡ0 = Ρη - Pb
Ρη - давление в гидро линии нагнетания;
Pi - давление в гидролинии слива;
ΔΡη = Рг - Р2, где
Рг Р2 - давления в выходных гидролиниях гидроусилителя;
Введем согласующий коэффициент Кс:
uoc.
с ~ Qo '
где:
- максимальное значение сигнала обратной связи;
Qo - расход рабочей жидкости при максимальном входном сигнале UBX и ΔΡη = 0 :
Q0 = μbщx0 /^ΔΡ0 х0 - максимальное значение координаты, определяющей величину и знак смещения золотника гидрораспределителя от нейтрального положения при максимальном входном управляющем сигнале (UBX) и при АРп = 0.
Рассмотрим выражение:
Figure imgf000006_0001
„ х3 их ΔΡη U2
С учетом того, что— =— и— =—0,
х0 иос аг0 и2
где
иг - электрический сигнал на выходе согласующей аппаратуры обратной связи гидрораспределителя:
= хз ' ^дос " ^СА'
кА0С - коэффициент передачи электрического датчика обратной связи;
кСА - - коэффициент передачи согласующей аппаратуры; U2 - электрический сигнал, соответствующий ΔΡη;
U 2 - электрический сигнал, соответствующий ΔΡ0,
то ормула для определения сигнала обратной связи Uoc примет вид:
Figure imgf000007_0001
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
Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу, содержащий:
- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;
- электронный усилитель мощности, вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя;
- электромеханический преобразователь, управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности, а якорь кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;
- гидрораспределитель, кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;
- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидрораспределителя,
отличающийся тем, что в принципиальную схему заявленного электрогидравлического усилителя включены:
- электрогидравлический датчик перепада давлений, гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя ;
- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя, а другой вход соединен с электрическим выходом электрогидравлического датчика перепада давлений; выход электронного вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя.
PCT/RU2012/000292 2011-12-09 2012-04-17 Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу WO2013085416A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011150019/06A RU2488719C1 (ru) 2011-12-09 2011-12-09 Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу
RU2011150019 2011-12-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013085416A1 true WO2013085416A1 (ru) 2013-06-13

Family

ID=48574661

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2012/000292 WO2013085416A1 (ru) 2011-12-09 2012-04-17 Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2488719C1 (ru)
WO (1) WO2013085416A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3020983A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-18 Danfoss Power Solutions Aps Valve group and inlet module of a valve group

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2361120C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Однокаскадный электрогидравлический усилитель мощности с плоским золотниковым гидрораспределителем
RU2361122C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Электрогидравлический следящий привод дроссельного регулирования с однокаскадным электрогидравлическим усилителем мощности
RU2361121C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Однокаскадный электрогидравлический усилитель мощности с плоским золотником двухстороннего распределения

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3455330A (en) * 1966-05-10 1969-07-15 Moog Inc Single-stage proportional control servovalve
SU1587231A1 (ru) * 1988-03-25 1990-08-23 Предприятие П/Я В-8710 Электрогидравлический усилитель мощности
RU6854U1 (ru) * 1997-06-26 1998-06-16 Московский энергетический институт (Технический университет) Гидропривод объемного регулирования

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
RU2361120C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Однокаскадный электрогидравлический усилитель мощности с плоским золотниковым гидрораспределителем
RU2361122C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Электрогидравлический следящий привод дроссельного регулирования с однокаскадным электрогидравлическим усилителем мощности
RU2361121C2 (ru) * 2007-07-10 2009-07-10 Валерий Иванович Разинцев Однокаскадный электрогидравлический усилитель мощности с плоским золотником двухстороннего распределения

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3020983A1 (en) * 2014-11-14 2016-05-18 Danfoss Power Solutions Aps Valve group and inlet module of a valve group
US9810329B2 (en) 2014-11-14 2017-11-07 Danfoss Power Solutions Aps Valve group and inlet module of a valve group

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011150019A (ru) 2013-06-20
RU2488719C1 (ru) 2013-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108757624B (zh) 一种油缸溢流阀差动增速回路
CN102493974B (zh) 一种适合多类液压元件试验的液压油路
CN103047208A (zh) 一种负载敏感电液比例多路阀
WO2012118773A3 (en) Hydraulic control system implementing pump torque limiting
CN106246986A (zh) 集成式颤振信号自适应比例阀放大器
WO2013085416A1 (ru) Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу
CN202381451U (zh) 一种电液伺服阀测试系统
RU2467215C1 (ru) Трехкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу
WO2021169175A1 (zh) 用于实现双作用油缸精确控制的油路结构
CN108895095B (zh) 一种电液模块的压力补偿控制系统
RU2489607C1 (ru) Двухкаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу
Cristescu et al. Considerations on energy losses in hydraulic drive systems
RU2346187C2 (ru) Трехкаскадный электрогидравлический усилитель мощности
WO2013048283A1 (ru) Электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу
CN203796639U (zh) 改进的热连轧侧导板液压控制系统
CN106015692A (zh) 插卡式颤振信号自适应比例阀放大器
CN103057494B (zh) 闭式液压系统以及包含该系统的工程机械底盘
US20190136876A1 (en) Electro-hydraulic or electro-pneumatic servo-actuator using khayyam triangle
Voronin et al. The simple hydraulic drive model of the typical industrial mechatronic system
CN204312432U (zh) 二通插装式比例节流阀
CN104421232A (zh) 一种三自由度运动平台单通道装置
RU2361119C2 (ru) Двухкаскадный электрогидравлический усилитель мощности с электрической обратной связью
CN104454717A (zh) 液压同步控制系统
母东杰 et al. Nonlinear simulation and linearization of twin flapper-nozzle servo valve
CN202483981U (zh) 多通道电液伺服高低压分油装置

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: 12855536

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: 12855536

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1