ЧЕТЫРЕХЛИНЕЙНЫЙ ТРЕХПОЗИЦИОННЫЙ ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬ С РЕЗЕРВИРОВАННЫМ ЭЛЕКТРОУПРАВЛЕНИЕМ
FOUR-PORT THREE-POSITION HYDRAULIC VALVE WITH REDUNDANT ELECTRIC CONTROL

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроительной электрогидравлической автоматики и может быть использовано в приводных механизмах с высоконадежным резервированным электродистанционным управлением, например, для обеспечения поворота колес шасси мобильных транспортных средств, в том числе при пробеге, взлете, посадке и рулении летательных аппаратов как для непосредственного (активного) управления, так и для пассивного свободно ориентированного поворота колес и демпфирования возникающих при этом колебаний.
Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является четырехлинейный трехпозиционный гидрораспределитель с резервированным электроуправлением (Патент на изобретение № RU 2342283 С1, 24.04.2007 г.), содержащий корпус с двумя каналами подвода гидропитания, напорным и сливным, и с двумя рабочими полостными каналами и содержащий объединенные гидролиниями в корпусе электрогидравлический клапан с двухобмоточной катушкой, клапан кольцевания с пружинным возвратом и с дроссельным отверстием золотника, сообщенным с внутренним сливным каналом, соединяющим полостные гидролинии в режиме кольцевания со сливом, гидрокомпенсатор с запирающим сливной канал подвода гидропитания клапаном, дроссель демпфирования, два подпиточных клапана, два предохранительных клапана, двухкаскадный электрогидравлический усилитель с регулируемым дросселем «сопло-заслонка», с двухобмоточным электромеханическим преобразователем и с двумя электрическими датчиками обратной связи.
Достоинствами известного устройства являются обеспечение следящего режима работы с осуществлением автоматического дистанционного электроуправления с высокой точностью и динамичностью, а также осуществление режима демпфирования вынужденных колебаний управляемого гидрораспределителем рабочего органа при переключении на режим самоориентирования выключением электрогидравлического клапана или при отсутствии электропитания или гидропитания.
Недостатками известного устройства является наличие в нем восьмилинейного двухпозиционного клапана кольцевания и, как следствие, применение в клапане достаточно длинного золотника, что значительно повышает вероятность заклинки золотника и существенно снижает надежность конструкции устройства, а также достаточно сложная схема гидролиний, расположенных в корпусе, что усложняет конструкцию корпуса и, как следствие, увеличивает габариты и массу устройства.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности работы, а также уменьшение габаритов и массы четырехлинейного двухпозиционного гидрораспределителя с резервированным электроуправлением за счет изменения конструктивной принципиальной схемы с использованием шестилинейного двухпозиционного клапана кольцевания с более коротким золотником.
Поставленная задача решается тем, что в заявленном четырехлинейном трехпозиционном гидрораспределителе с резервированным электроуправлением (далее по тексту - гидрораспределитель), содержащем корпус с двумя каналами подвода гидропитания, напорным и сливным, и с двумя рабочими полостными каналами и содержащем объединенные гидролиниями в корпусе электрогидравлический клапан с двухобмоточной катушкой (далее по тексту - электрогидравлический клапан), клапан кольцевания с пружинным возвратом и с дроссельным отверстием золотника, сообщенным с внутренним сливным каналом и соединяющим полостные гидролинии в режиме кольцевания рабочих полостных каналов со сливом, гидрокомпенсатор с запирающим сливной канал подвода гидропитания клапаном, дроссель демпфирования, два подпиточных клапана, два предохранительных клапана, двухкаскадный электрогидравлический усилитель с регулируемым дросселем «сопло-заслонка», с двухобмоточным электромеханическим преобразователем и с двумя электрическими датчиками обратной связи (далее по тексту - электрогидравлический усилитель), согласно изобретению он выполнен с шестилинейным двухпозиционным клапаном кольцевания, содержащим золотник, имеющий внутренние каналы, соединяющие проточку в бурте золотника с соседней с этим буртом шейкой золотника, осуществляющие сообщение двух полостных рабочих каналов через дроссель демпфирования в режиме кольцевания и соединенные через дроссельное отверстие, расположенное непосредственно во внутреннем сливном канале золотника, со сливом полости гидрокомпенсатора, а также бурт с дроссельным отверстием, соединенным с внутренним сливным каналом, открывающий полное сообщение гидролинии слива от полости гидрокомпенсатора со сливной гидролинией, ведущей к сливному каналу электрогидравлического усилителя, с отсечением дроссельного отверстия в бурте золотника от сливного канала электрогидравлического усилителя в режиме управления, и отверстие в шейке золотника, ведущее во внутренний сливной канал золотника и используемое для сообщения гидролинии слива от полости гидрокомпенсатора со сливной гидролинией, ведущей к сливному каналу электрогидравлического усилителя через дроссельное отверстие в бурте золотника в режиме кольцевания, и с корпусом, в котором два рабочих полостных канала соединены через гидролинии корпуса непосредственно с соответствующими полостными каналами электрогидравлического усилителя.
Техническая сущность и принцип действия заявляемого устройства поясняются чертежами, где представлена его общая схема:
- на фиг.1 гидрораспределитель показан при положении золотника клапана кольцевания в режиме кольцевания рабочих полостных каналов (режим демпфирования вынужденных колебаний управляемого рабочего органа);
- на фиг.2 гидрораспределитель показан при положении золотника клапана кольцевания в режиме электроуправления рабочим органом.
Гидрораспределитель (фиг.1) содержит корпус 1 с напорным 2 и сливным 3 каналами подвода гидропитания и двумя рабочими полостными каналами 4 и 5, электрогидравлический клапан 6 с двухобмоточной катушкой 7, сообщенный с напорным каналом 2 подвода гидропитания, который, в свою очередь, через гидролинию 8 сообщен с клапаном кольцевания 9. Управляющая полость 10 электрогидравлического клапана 6 через гидролинию 11 сообщена с управляющей полостью 12 клапана кольцевания 9, а сливная полость 13 электрогидравлического клапана 6 сообщена через сливные гидролинии 14 и 15 с полостью 16 гидрокомпенсатора 17 с запирающим сливной канал 3 клапаном 18 и с подпружиненным поршнем 19. Через гидролинии 15, 14 и 20 полость 16 гидрокомпенсатора 17 сообщена с клапаном кольцевания 9, а через гидролинии 15, 14, 21 и 22 с клапанами подпитки 23 и 24, соединенные встречно между собой гидролинией 22, причем каждый из клапанов подпитки 23 и 24 односторонне подключен к одному из рабочих полостных каналов 4 или 5, к которым также подключены двухсторонне каждый из двух встречно направленных предохранительных клапанов 25 и 26. На корпусе 1 установлен электрогидравлический усилитель 27 с двухобмоточным электромеханическим преобразователем 28 и с двумя датчиками обратной связи 29 и 30. Сливной и напорный каналы 31 и 32 электрогидравлического усилителя 27 сообщены с клапаном кольцевания 9, полостной канал 33 электрогидравлического усилителя 27 сообщен через гидролинии 34 и 35 с рабочим полостным каналом 4, а через гидролинию 34 и дроссель демпфирования 36, содержащий регулировочный винт 37, с клапаном кольцевания 9. Полостной канал 38 электрогидравлического усилителя 27 сообщен через гидролинию 39 с рабочим полостным каналом 5, а через гидролинии 39, 40 и 41 с клапаном кольцевания 9. Клапан кольцевания 9 содержит подпружиненный четырехбуртовый золотник 42, имеющий внутренний сливной канал 43, сообщенный с одной стороны с пружинной полостью, с другой - через дроссельное отверстие 44 с внутренними пересекающимися каналами 45 и 46, соединяющими проточку 47 второго слева по чертежу (фиг.1) бурта золотника 42 и полость 48, образованную между двумя первыми слева по чертежу буртами золотника 42. Внутренний канал 43 соединен также с дроссельным отверстием 49, расположенным в крайнем правом по чертежу (фиг.1) бурте золотника 42, а через отверстие 50 в шейке золотника 42 - с полостью 51, образованной двумя крайними со стороны пружинной полости буртами золотника 42, в которую выходит сливная гидролиния 20, идущая из полости 16 гидрокомпенсатора 17. В напорном канале 2 подвода гидропитания в корпусе 1 размещены обратный клапан 52 и фильтр 53.
Гидрораспределитель работает следующим образом.
При подаче давления гидропитания в напорный 2 и сливной 3 каналы корпуса 1 рабочая жидкость поступает через обратный клапан 52 и фильтр 53 к электрогидравлическому клапану 6, а через гидролинию 8 к клапану кольцевания 9. Из сливного канала 3 рабочая жидкость через открывшийся запирающий клапан 18 поступает в полость 16 гидрокомпенсатора 17. Поршень 19 гидрокомпенсатора 17 при этом под действием сливного давления сжимает пружину и занимает крайнее левое по чертежу (фиг.2) положение, механически удерживая в открытом положении запирающий клапан 18. Рабочая жидкость заполняет по гидролиниям и зазорам золотников внутренние полости всех элементов, размещенных в корпусе 1, электрогидравлического усилителя 27, а также через рабочие полостные каналы 4 и 5 внутренние полости гидроцилиндров привода поворота колес шасси (не показаны). Таким образом, гидрораспределитель приведен в состояние готовности к работе с приводом поворота колес.
При подаче напряжения электропитания хотя бы в одну из обмоток катушки 7 электрогидравлического клапана 6 давление напора из напорного канала 2 поступает через управляющую полость 10 электрогидравлического клапана 6, отсеченную от сливной полости 13 электрогидравлического клапана 6, и гидролинию 11 в управляющую полость 12 клапана кольцевания 9, золотник 42 перемещается, сжимая пружину, в крайнее правое по чертежу (фиг.2) положение, разобщая при этом полостные рабочие каналы 4 и 5 между собой и с внутренним сливным каналом 43 за счет перекрытия полостной гидролинии 41 и гидролинии, ведущей от клапана кольцевания 9 к дросселю демпфирования 36, двумя крайними левыми по чертежу (фиг.2) буртами золотника 42, и сообщая напорный канал 2 через гидролинию 8, золотник 42 с напорным каналом 32 электрогидравлического усилителя 27, сливной канал 3 через открывшийся запирающий клапан 18, полость 16 гидрокомпенсатора 17, гидролинии 15, 14 и 20, золотник 42 со сливным каналом 31 электрогидравлического усилителя 27. При среднем положении золотника электрогидравлического усилителя 27 рабочие полостные каналы 4 и 5 отсечены от каналов 2 и 3 напора и слива рабочей жидкости. При поступлении сигналов управления в обмотки электромеханического преобразователя 28 электрогидравлического усилителя 27 его золотник перемещается в сторону, зависящую от полярности сигналов управления, рабочая жидкость под давлением от электрогидравлического усилителя 27 поступает в один из рабочих полостных каналов 4 или 5 и далее во внутреннюю полость одного из гидроцилиндров привода поворота колес шасси, а из внутренней полости другого гидроцилиндра через один из рабочих полостных каналов 4 или 5, гидролинии в корпусе 1, золотник электрогидравлического усилителя 27, полость 16 гидрокомпенсатора 17, открытый запирающий клапан 18 рабочая жидкость вытесняется в канал слива 3, при этом происходит поворот колес шасси. Многоканальный блок датчиков обратной связи по углу поворота колес шасси (на чертежах не показан) и электрические датчики обратной связи по ходу золотника 29 и 30 электрогидравлического усилителя 27 выдают пропорциональные электрические сигналы в электронный блок управления и контроля (на чертежах не показан), компенсирующие сигналы управления в электромеханическом преобразователе 28 электрогидравлического усилителя 27 после поворота колес шасси на заданный угол. Направление движения транспортного средства изменяется. Для возврата колес шасси в первоначальное положение изменяется полярность сигналов управления. При нулевых сигналах управления золотник электрогидравлического усилителя 27 находится в среднем положении, соответствующем прямолинейному движению транспортного средства.
При повышении давления в полостях гидроцилиндров привода колес шасси при боковых ударах в колесо рабочая жидкость перетекает из полости повышенного давления в полость с пониженным давлением через предохранительные клапаны 25 и 26.
При выключении электрогидравлического клапана 6 или отказе электропитания и при наличии гидропитания управляющая полость 12 клапана кольцевания 9 через гидролинию 11, управляющую 10 и сообщенную с ней сливную 13 полости электрогидравлического клапана 6, гидролинии 14 и 15, полость 16 гидрокомпенсатора 17 и открытый запирающий клапан 18 сообщается со сливным каналом 3. Золотник 42 клапана кольцевания 9 под действием усилия пружины перемещается в крайнее левое по чертежу (фиг.1) положение. Рабочие полостные каналы 4 и 5 сообщаются между собой через гидролинии 35, 34, дроссель демпфирования 36 с регулировочным винтом 37, внутренние каналы 45 и 46, полость 48, гидролинии 41, 40 и 39 и одновременно оба рабочих полостных канала 4 и 5 сообщаются через дроссельное отверстие 44 во внутреннем канале 43, отверстие 50 золотника 42, полость 51, гидролинии 20, 14 и 15, полость 16 гидрокомпенсатора 17, открытый запирающий клапан 18 со сливным каналом 3. Напорный канал 32 электрогидравлического усилителя 27 запирается буртом золотника 42 клапана кольцевания 9, разобщая его с гидролинией 8, ведущей к напорному каналу 2 гидропитания. Сообщение сливного канала 31 электрогидравлического усилителя 27 со сливным каналом 3 при этом осуществляется через дроссельное отверстие 49, внутренний канал 43, отверстие 50, полость 51, гидролинии 20, 14 и 15, полость 16 гидрокомпенсатора 17 и открытый запирающий клапан 18.
При таком положении золотника 42 осуществляется режим свободно ориентированного поворота колес шасси и демпфирования возникающих при этом колебаний. Рабочая жидкость перетекает из полости в полость гидроцилиндров привода колес шасси через дроссель демпфирования 36. Настраиваемое регулировочным винтом 37 гидравлическое сопротивление дросселя демпфирования 36 обеспечивает гашение колебаний колес шасси при рабочих скоростях движения транспортного средства по земле.
Режим свободно ориентированного поворота колес шасси и демпфирования возникающих при этом колебаний осуществляется также при отсутствии гидропитания. В этом случае происходит вытеснение рабочей жидкости под действием усилия пружины поршнем 19 из полости 16 гидрокомпенсатора 17 до тех пор, пока запирающий клапан 18 не запрет сливной канал 3, поршень 19 гидрокомпенсатора 17 занимает некоторое промежуточное положение. Рабочая жидкость под давлением, создаваемым в полости 16 пружиной и поршнем 19 гидрокомпенсатора 17, заполняет через гидролинии все внутренние полости корпуса 1, электрогидравлического усилителя 27 и запирает обратный клапан 52 в напорном канале 2. Гидрокомпенсатор 17 через клапаны подпитки 22 и 23 восполняет рабочей жидкостью полости гидроцилиндров привода колес шасси, возмещая потери ее на утечки и предотвращает вспенивание рабочей жидкости, а также компенсирует температурные изменения рабочей жидкости во внутренних полостях гидрораспределителя и гидроцилиндров привода колес шасси. Для температурной компенсации рабочей жидкости во внутренних полостях гидроцилиндров и полостных каналах и гидролиниях распределителя используется также дроссельное отверстие 44 во внутреннем сливном канале 43 золотника 42 клапана кольцевания 9.
Необходимость присутствия дроссельного отверстия 49 в бурте золотника 42, сообщенного со сливным внутренним каналом 43 клапана кольцевания 9, обусловлена тем, чтобы исключить замкнутые внутренние напорные и сливные полости и каналы в электрогидравлическом усилителе 27 при среднем положении золотника электрогидравлического усилителя 27 в режиме свободно ориентированного поворота колес шасси и демпфирования возникающих при этом колебаний. В противном случае при повышении температуры в замкнутых внутренних полостях может возникнуть чрезмерно высокое давление рабочей жидкости, которое может привести к выходу из строя электрогидравлического усилителя 27 и к отказу гидрораспределителя. Проводимость дроссельного отверстия 49 пренебрежимо мала по сравнению с настраиваемой регулировочным винтом 37 проводимостью дросселя демпфирования 36, что практически не влияет на эффективность демпфирования колебаний в режиме свободно ориентированного поворота колес шасси.