Блок комбинированных гидроприводов
UNIT OF COMBINED HYDRAULIC ACTUATORS

Использование: в области машиностроения, в частности, в блоках комбинированных гидроприводов управления вертолетами по каналам продольного, поперечного, путевого и общим шагом.
Известен блок комбинированных гидроприводов состоящий из:
- блока фильтров для двух независимых гидросистем содержащего четыре фильтра очистки рабочей жидкости, два клапана переключения, включенные параллельно друг другу, три обратных клапана, два предохранительных клапана, электрогидравлический клапан, штуцеры нагнетания, слива и слива отстоя, четыре сигнализатора давления, вилку электросоединителя;
- блока гидроцилиндров для четырех каналов управления, содержащего четыре аксиально расположенных двухкамерных с двухсторонними штоками гидроцилиндра;
- нижнего и верхнего блоков управления содержащих по два рулевых механизма в каждом из которых располагаются гидрораспределитель с плоским золотником и демпфирующим устройством, клапан кольцевания, рулевая машина, состоящая из двухкамерного гидроцилиндра, шток которого кинематически связан с датчиком обратной связи и с плоским золотником, стопора, электрогидравлического усилителя типа "сопло-заслонка" с дросселирующим гидрораспределителем золотникового типа и постоянным подводом к нему по каналу напора рабочей жидкости от блока фильтров, минуя плунжер электрогидравлического клапана включения рулевой машины (см. «Гидравлические агрегаты и приводы систем управления полетом летательных аппаратов» под общей редакцией Редько П.Г. Москва «Олита» 2004 г. стр. 194).
К недостаткам известного блока комбинированных гидроприводов следует отнести:
- наличие большого непроизводительного расхода рабочей жидкости из гидролинии напора в слив при неподвижных исполнительных штоках гидроцилиндров (по основной гидросистеме более 50% от максимального расхода по каждому каналу управления) из-за утечки через сопла и дросселя четырех электрогидравлических усилителей постоянно подключенных к напорной гидролинии, что требует при предполетных проверках блока на вертолете источника гидравлического питания большой производительности. В случаях внеаэродромного базирования вертолетов осуществить предполетные проверки блока с помощью ручного насоса, имеющегося на вертолете, невозможно.
- невозможность повысить эффективность управления вертолетом по каналу общего шага или любому другому каналу - увеличить максимальное развиваемое усилие при сохранении габаритов гидроцилиндра и симметричной схемы опор штока в буксах.
Технической задачей изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков.
Поставленная задача решается тем, что рабочая жидкость под давлением из блока фильтров поступает не непосредственно к электрогидравлическим усилителям, а в канавку между буртами плунжера электрогидравлического клапана, что, при выключенном положении электрогидравлического клапана, перекрывает поток рабочей жидкости к электрогидравлическому усилителю, при этом непроизводительная утечка отсутствует, что позволяет производить проверку блока комбинированных гидроприводов в механогидравлическом режиме управления от источника гидропитания с малой производительностью (ручного насоса) вне аэродромного базирования вертолета.
Увеличение эффективности управления в силовом канале гидропривода происходит за счет увеличения развиваемого приводом усилия на выпуск (при сохранении габаритов гидроцилиндра и схемы опоры штоков) посредством создания дополнительной камеры гидроцилиндра которая соединена с камерой выпуска радиальным и осевым отверстиями в штоке. При этом эффективная площадь поршня увеличивается до максимального значения при данных диаметральных габаритах.
На фигуре представлена конструктивная схема блока комбинированных гидроприводов.
Блок комбинированных гидроприводов в каждом канале управления обеспечивает два режима: механогидравлическое управление и комбинированное - механогидравлическое управление с одновременной коррекцией по электрическим сигналам системы автоматического управления. Гидропитание блока комбинированных гидроприводов осуществляется от двух независимых гидросистем вертолета, электропитание - от системы автоматического управления.
Блок комбинированных гидроприводов работает следующим образом.
Готовность блока приводов к работе обеспечивается подачей электропитания, а затем подачей гидропитания одновременно от основной и общей гидросистем.
Рабочая жидкость из линии напора основной гидросистемы через фильтр 1 поступает к предохранительному клапану 2 далее через плунжер электрогидравлического клапана 3 к сигнализатору давления 4 и, через гидродроссели 5, под нижние (по фигуре) торцы золотников клапанов переключения 6. Под действием давления напора рабочей жидкости нормально замкнутый сигнализатор давления 4 разомкнет цепь сигнализации системы информации вертолета, что свидетельствует о наличии рабочего давления в основной гидросистеме.
1
2
Одновременно рабочая жидкость из линии напора общей гидросистемы через фильтр 7 поступает к предохранительному клапану 8, в полости «П» и «П» клапанов переключения 6, к сигнализатору давления 9. Под действием давления напора рабочей жидкости нормально разомкнутый сигнализатор давления 9 замкнет цепь сигнализации системы информации вертолета, что свидетельствует о наличии рабочего давления в общей гидросистеме.
При наличии рабочего давления жидкости в обеих гидросистемах золотники клапанов переключения 6 (за счет разности площадей золотников - на большую площадь золотника действует давление напора основной гидросистемы) переместятся (по фигуре) в верхнее положение. Работа блока обеспечивается от основной гидросистемы, при этом рабочая жидкость из линии напора основной гидросистемы через обратный клапан 10 и центральные проточки в золотниках клапанов переключения 6 поступит на вход каждого рулевого привода, а рабочая жидкость из линии напора общей гидросистемы через гидродроссель 11, фильтр 12 и обратный клапан 13 поступит в сливную магистраль общей гидросистемы.
В случае падения давления в основной гидросистеме ниже допустимой нормы золотники клапанов переключения 6 переместятся (по фигуре) вниз под действием усилия, создаваемого рабочим давлением жидкости в общей гидросистеме. При этом, центральные проточки золотников клапанов переключения 6 соединятся с линией напора общей гидросистемы и гидропитание каждого гидропривода будет осуществляться от общей гидросистемы.
Рабочая жидкость из линии нагнетания общей гидросистемы поступит в сигнализаторы давления 14, 15 связанные гидравлическими каналами с соответствующими клапанами переключения. Нормально разомкнутые сигнализаторы давления замкнут цепи сигнализации системы информации вертолета, что свидетельствует о срабатывании клапанов переключения и переходе работы блока комбинированных гидроприводов на работу от общей системы.
Обратный клапан 10 исключит перетекание рабочей жидкости из общей гидросистемы в основную в момент срабатывания клапанов переключения 6.
В случае восстановления давления напора рабочей жидкости в основной гидросистеме до рабочего произойдет срабатывание клапанов переключения и гидропитание каждого гидропривода будет осуществляться от основной гидросистемы.
Для исключения ложного срабатывания сигнализаторов давления 14 и 15 во время работы блока гидроприводов от основной гидросистемы, рабочая жидкость, поступающая через зазоры в клапанах переключения 6 из линий напора гидросистем в сигнализаторы давления 14 и 15, перепускается гидродросселями 16 в линию слива общей гидросистемы.
Для наземной проверки работы блока гидроприводов от общей гидросистемы в электрогидравлический клапан 3 (принудительного переключения гидросистем) подается сигнал на включение. При этом, линия напора основной гидросистемы соединится с линией слива основной гидросистемы, золотники клапанов переключения 6 переместятся (по фигуре) вниз и гидропитание блока приводов будет осуществляться от общей гидросистемы.
Принцип работы каждого рулевого механизма канала блоков управления гидроприводов одинаков.
Рабочая жидкость на вход рулевого механизма поступает из блока фильтров от одной из работающих гидросистем.
В рулевом механизме рабочая жидкость поступает:
- в клапан кольцевания 17, который раскольцовывает рабочие полости гидроцилиндра 18 и соединяет их с соответствующими полостями гидрораспределителя 19;
- в канавку между буртами плунжера электрогидравлического клапана включения режима комбинированного управления 20. При выключенном электрогидравлическом клапане рабочая жидкость к электрогидравлическому усилителю 21 не поступает -непроизводительная утечка в электрогидравлическом усилителе отсутствует.
Рулевой механизм блока управления гидроприводов готов к работе в режиме механогидравлического управления.
При отсутствии сигнала управления в виде перемещения входного звена, золотник гидрораспределителя 19 находится в нейтральном положении, исполнительный шток неподвижен. Перемещение входного звена через рычажный механизм 22 приводит к перемещению золотника гидрораспределителя 19 от нейтрального положения в сторону, зависящую от направления перемещения входного звена, на величину, пропорциональную перемещению входного звена. Через открытые дросселирующие окна гидрораспределителя расход рабочей жидкости, пропорциональный перемещению золотника поступает в соответствующие рабочие камеры гидроцилиндра и приводит в движение шток гидропривода.
При возникновении внешней нагрузки на штоке гидропривода между управляющими гидролиниями гидрораспределителя (камерами гидроцилиндра) возникает перепад давления, воздействующий на соответствующие эффективные площади гидроцилиндра и приводящие к возникновению развиваемого штоком усилия.
В гидроцилиндре 18 эффективные площади на выпуск и уборку одинаковы и определяются как разность площадей цилиндра и штока.
В гидроцилиндре 23 эффективная площадь на уборку такая же, как в гидроцилиндре 18, а на выпуск эффективная площадь максимальная за счет создания дополнительной камеры 24 гидроцилиндра и каналов в штоке, соединяющих эту камеру с камерой выпуска. Диаметральные габариты и симметричная схема опоры штоков на буксах при этом сохранены.
Перемещение исполнительного штока через рычажный механизм передается золотнику гидрораспределителя, возвращая его в нейтральное положение, и движение исполнительного штока прекращается.
При отсутствии давления напора в обеих гидросистемах, т.е. при отсутствии гидропитания гидропривода привода, клапан кольцевания 17 соединит рабочие камеры гидроцилиндра 18 между собой. В этом случае возможно перемещение исполнительного штока вручную, воздействуя на входное звено.
Переход на режим комбинированного управления осуществляется подачей сигнала на включение электрогидравлического клапана 20. Плунжер электрогидравлического клапана 20 смещается внутрь, открывая канал для прохода рабочей жидкости к электрогидравлическому усилителю и клиновому стопору 25, который освобождает шток 26 рулевой машины, рабочие камеры гидроцилиндра рулевой машины соединяются с соответствующими гидролиниями управления электрогидравлического усилителя.
При отсутствии сигнала управления электрогидравлический усилитель сбалансирован, расхода рабочей жидкости нет, шток рулевой машины неподвижен.
Под действием сигнала управления происходит разбалансировка электрогидравлического усилителя, под торцами золотника гидрораспределителя электрогидравлического усилителя появляется перепад давлений, золотник смещается от нейтрального положения. На выходе электрогидравлического усилителя появляется пропорциональный сигналу управления расход рабочей жидкости, поступающий в соответствующую полость гидроцилиндра рулевой машины.
Перемещаясь под действием перепада. давлений, шток рулевой машины:
- воздействует на датчик обратной связи 27, который формирует в систему управления сигнал обратной связи для компенсации сигнала управления электрогидравлического усилителя;
- через рычажный механизм 22 воздействует на золотник гидрораспределителя 19, осуществляя коррекцию управляющего сигнала от входного звена гидропривода.