Комбинированный гидравлический привод

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности к гидроприводам системы нагружения стендов для прочностных испытаний авиационных конструкций и их элементов.
Известен электрогидростатический привод (патент PU 2289189), который содержит электронные блоки управляющего микропроцессора и усилителя-инвертора, бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, левый и правый насосы, вспомогательный насос, гидроцилиндр, компенсатор, предохранительный и сливной клапаны, ограничители расхода, фильтр, датчик положения штока гидроцилиндра.
Недостатки такого привода: сложное конструктивное исполнение и недостаточная точность воспроизведения нагрузки.
Наиболее близким к полезной модели является электрогидростатический привод с комбинированным управлением скорости выходного звена (см. статью «Перспектива внедрения энергосберегающих технологий в разработку систем рулевых приводов самолетов» С.В. Константинов, Л,В Холецкий, Л.И. Стеблинкин. А.А. Паршин. Полет, 2012, №10 с. 21-29.).
Принцип комбинированного регулирования давления (нагрузки) предусматривает трансформацию гидравлической энергии, создаваемой насосом, в перемещение поршня гидроцилиндра с использованием как объемного принципа регулирования, так и дроссельного регулирования.
Привод содержит - электронику управления следящим режимом работы привода; электронику управления мехатронным модулем; инвертор с электронными ключами; гидравлический источник питания, в состав которого входят насос и бесколлекторный электродвигатель постоянного тока; гидравлический дроссель установки минимального давления подачи насосов; золотник дроссельного режима работы - клапан реверса объемного режима работы привода; гидродвигатель привода; рулевая поверхность; гидрокомпенсатор (гидроемкость); линейный электродвигатель с датчиком обратной связи управления клапаном реверса; датчик обратной связи выходного звена привода; датчик давления подачи насоса; клапан реверса привода.
Недостатками привода являются: сложное конструктивное исполнение системы управления; бесколлекторный электродвигатель постоянного тока; насос, работающий в большом диапазоне оборотов (100… 12000 об/мин).
При проведении усталостных испытаний авиационных конструкций необходимо отметить что система нагружения должна обеспечить относительную погрешность воспроизведения нагрузки от заданного значения при ее циклическом изменении не более 1% в экстремальных точках и не более 10% в промежуточных точках цикла (ОСТ 102529-84 «Система нагружения авиационных конструкций»).
При создании полезной модели была поставлена задача увеличить надежность привода за счет упрощения системы управления и конструктивных элементов привода, уменьшить энергозатраты и обеспечить удобство при эксплуатации.
Решение указанной задачи достигается тем, что в комбинированном гидравлическом приводе установлены электродвигатель с напряжением 380 В с постоянным числом оборотов и насос имеющий регулятор мощности, обеспечивающий автоматическое соотношение между подачей и давлением, при котором потребляемая насосом мощность примерно одинакова.
На фигуре представлена схема комбинированного гидравлического привода.
Привод содержит: гидравлический источник питания 1, в состав которого входят гидроемкость 2, насос 3, электродвигатель 4, предохранительный клапан 5; золотник 6; линейный электродвигатель 7; гидроцилиндр 8; электродинамометр 9; система автоматического управления 10.
Комбинированный гидравлический привод в системе нагружения испытываемой конструкции работает следующим образом.
В начале цикла нагружения при малых сигналах (нагрузка незначительна) поступающих от электродинамометра 9 в автоматическую систему управления 10, которая с применением линейного электродвигателя 12 полностью открывает золотник 11 и рабочая жидкость поступает в гидроцилиндр 3. Начинается нагружение конструкции 11. При этом нагружение (увеличение давления и уменьшение расхода) осуществляется насосом 3 имеющим регулятор мощности, обеспечивающий автоматически такое соотношение между подачей и давлением, при котором потребляемая насосом мощность примерно постоянна. Таким образом, при низком давлении имеем большую подачу, а при высоком - малую.
Такой насос обеспечивает погрешность воспроизведения нагрузки (давления) примерно равную 6%.
При подходе программы нагружения к экстремальным точкам, в линейный электродвигатель 7 от системы автоматического управления 11 поступает управляющий сигнал и золотник 6 начинает работать в следящем режиме. На этом этапе обеспечивается погрешность не более 1%.
Переход от одного этапа нагружения к другому осуществляется постепенно и плавно за счет системы автоматического управления 10.