СЕРВОКЛАПАН СО СТРУЙНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ
SERVO VALVE WITH JET CONTROL

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроительной электрогидравлической автоматики и может быть использовано в высокоточных системах управления рабочих исполнительных органов подвижных транспортных средств и летательных аппаратов.
Известны конструкции злектрогидравлических усилителей мощности с использованием в предварительном каскаде струйного принципа управления, в частности электрогидравлический усилитель мощности, содержащий корпус с напорным и сливным каналами подвода гидропитания и полостными каналами, с трехбуртовым цилиндрическим золотником, связанным через шарик, размещенный в проточке среднего бурта золотника, с силовой пружиной механической обратной связи по положению золотника, выполненной единой деталью с жестким стержнем, закрепленным на конце в якоре электромеханического преобразователя, а в другой своей части жестко связанным с подвижным дефлектором, имеющим внутреннее конусное отверстие, со стороны большего диаметра которого размещено неподвижное напорное сопло с внутренним каналом, сообщенным с напорной гидролинией через фильтр, со стороны меньшего диаметра размещен неподвижный приемник с конусными каналами, сообщенными через гидролинии в корпусе с соответствующими подторцевыми полостями золотника (см. «Инженерные исследования гидроприводов летательных аппаратов» под ред. д.т.н. проф. Д.Н.Попова, изд. «Машиностроение», г.Москва, 1978 г., стр.51, рис.3.1г).
Наиболее близким аналогом-прототипом к заявленному техническому решению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является электрогидравлический усилитель мощности с механической обратной связью по положению золотника, содержащий корпус с напорным, сливным каналами и полостными каналами, трехбуртовой цилиндрический золотник, электромеханический преобразователь с дефлекторной заслонкой на якоре, струйный каскад усиления, имеющий два напорных сопла и два приемных отверстия, соответственно соединенных гидролиниями с подторцевыми полостями золотника, фильтр в напорной гидролинии к соплам, отличающийся тем, что струйный каскад усиления выполнен в виде двух цилиндрических элементов, с зазором установленных соосно в корпусе, при этом со стороны торцов, обращенных друг к другу, в цилиндрических элементах выполнены пазы под размещение дефлекторной заслонки, а со стороны цилиндрической поверхности в пазу каждого цилиндрического элемента соосно выполнены напорное сопло и приемное отверстие, с противоположной пазу стороны цилиндрические элементы имеют резьбовые окончания, на которые навернуты футорки, а наружной резьбой футорки ввернуты в корпус, при этом шаг резьбы в корпусе и на окончании цилиндрических элементов выполнен разным (см. Патент РФ №2389911, МПК F15B 3/00).
Основным достоинством указанного электрогидравлического усилителя мощности по сравнению с другими является исполнение напорного и приемного сопел в одной детали, что позволяет выполнять их с высокой точностью взаимного расположения, исключает необходимость регулировки взаимного расположения сопел при сборке усилителя.
К недостаткам данного струйного каскада усиления следует отнести наличие двух напорных сопел, что допускает «активный» отказ в случае засорения одного из напорных сопел, большие габариты струйного каскада и наличие люфтов в резьбе цилиндрических элементов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является исключение возможности «активного» отказа, уменьшение габаритных размеров и повышение точности регулировки струйного каскада усиления.
Поставленная задача решается тем, что в заявленном электрогидравлическом усилителе мощности с механической обратной связью, содержащем корпус с напорным, сливным каналами и полостными каналами, четырехкромочный цилиндрический золотник, электромеханический преобразователь с дефлекторной заслонкой на якоре, струйный каскад усиления, имеющий напорное сопло и два приемных отверстия, соответственно соединенных гидролиниями с подторцевыми полостями золотника, фильтр в напорной линии к напорному соплу, согласно изобретению струйный каскад усилителя выполнен в виде трех плоских дисков, в которых имеются пазы для размещения дефлекторной заслонки, зацентрированных между собой штифтами, в среднем диске в виде сквозных прорезей выполнены напорное сопло с камерой и два приемных сопла с камерами, камеры среднего диска через отверстия в нижнем диске соединяются с соответствующими каналами в корпусе, при этом пакет дисков с помощью крепежных элементов жестко прижат к корпусу.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом (см. рис.1), на котором показана схема сервоклапана со струйным управлением.
Сервоклапан со струйным управлением содержит корпус 1 с напорным 2, сливным 3 каналами и полостными каналами 4, четырехкромочный цилидрический золотник 5, электромеханический преобразователь 6 с дефлекторной заслонкой 7 на якоре и пружинной механической обратной связью 8, соединенной через шарик с золотником, струйный каскад усиления, имеющий напорное сопло 9, два приемных сопла 11 и 12, соответственно соединенных гидролиниями с подторцевыми полостями 13 и 14 золотника через каналы в нижнем диске струйного каскада, фильтр 10 в напорной гидролинии к соплу напорному. Струйный каскад усиления выполнен в виде трех плоских дисков, в которых имеются пазы для размещения дефлекторной заслонки, зацентрированных между собой штифтами 15, в среднем диске 19 в виде сквозных прорезей выполнены напорное сопло 9 с камерой и два приемных сопла 11 и 12 с камерами, камеры среднего диска через отверстия 16 и 17 в нижнем диске 20 соединяются с соответствующими каналами в корпусе, при этом пакет дисков с помощью крепежных элементов 18 жестко прижат к корпусу.
Сервоклапан со струйным управлением работает следующим образом. При подаче давления напора рабочей жидкости в напорный канал 2 подвода гидропитания давление напора подается к правой кромке левого бурта и к левой кромке правого бурта золотника 5, а через фильтры 10 к напорному соплу 9. В сливной канал 3 подается давление слива рабочей жидкости, которое поступает к левой и правой кромкам среднего бурта золотника 5 и далее к полости дефлекторной заслонки 7. Кинетическая энергия струи рабочей жидкости из напорного сопла 9 преобразуется в потенциальную энергию давления рабочей жидкости в подторцевых полостях 13 и 14 золотника 5 за счет сообщения их соответственно с приемными отверстиями 11 и 12. При отсутствии подачи электрических сигналов управления в электромеханический преобразователь 6 дефлекторная заслонка 7 находится в нейтральном положении и ось конусного сопла дефлектора проходит по середине между осями приемных сопел 11 и 12. В этом случае давления рабочей жидкости в подторцевых полостях 13 и 14 будут равны и золотник 5 находится в покое в нейтральном положении.
При подаче электрического сигнала управления определенной полярности и величины в электромеханический преобразователь 6 якорь с дефлекторной заслонкой 7 смещается, преодолевая усилие пружины обратной связи 8, например, в левую сторону из нейтрального положения, и конусное сопло дефлектора заслонки проток жидкости из напорного сопла 9 направляет в приемное сопло 12, что приводит к снижению рабочего давления в подторцевой полости 13 золотника 5, а в подторцевой полости 14 золотника 5 - к повышению рабочего давления. Под действием перепада давления в полостях 13 и 14 золотник 5 переместится вправо, увлекая за собой шарик пружины обратной связи 8, при этом создается момент на якоре электромеханического преобразователя 6 пропорционально величине смещения золотника 5 от нейтрального положения. Этот момент складывается с моментом сил, обусловленным электрическим сигналом управления. Как только эти моменты сравняются, золотник 5 остановится в положении, пропорциональном величине электрического сигнала, при этом в правой полости 4 будет давление подачи, а в левой полости 4 - давление слива.
При подаче электрического сигнала управления обратной полярности в электромеханический преобразователь 6 работа сервоклапана происходит аналогичным образом, золотник 5 при этом смещается в обратном направлении, отслеживая своим положением значение и полярность этого электрического сигнала и открывая соответствующие дросселирующие окна кромками своих буртов. Величина и направление расхода рабочей жидкости, проходящего через дросселирующие окна на кромках буртов золотника 5 сервоклапана, определяется значением и полярностью электрического управляющего сигнала, поданного в электромеханический преобразователь 6.
Толщина среднего диска струйного каскада определяет размеры напорного и приемных сопел, за счет того, что все сопла выполнены в одной детали достигается высокая точность взаимной ориентации и габаритных размеров сопел, отсутствует необходимость при сборке регулировки взаимного расположения сопел. Регулирование нулевого положения струйного каскада достигается за счет перемещения дефлектора с коническим соплом относительно сопел струйного каскада. Жесткое крепление якоря с дефлектором винтами к корпусу с расположенным в нем струйным каскадом обеспечивает безлюфтовое регулирование «нуля».