Цифровой управляющий гидрораспределитель
DIGITAL CONTROL HYDRAULIC DISTRIBUTOR

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики, в частности к управляющим гидравлическим аппаратам с пропорциональным управлением, и может быть использовано в различных электрогидравлических приводах стационарных систем и мобильных машин.
Аналогом является цифровой управляющий гидрораспределитель с корпусом, золотниками, задающим шаговым электродвигателем, винтовой парой, узлом контроля положения золотника, выпускавшиеся по ТУ 2.024.6170-89 Шилутским заводом «Гидропривод», - см. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: справочник. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2008.
Недостатком аналога является сложность конструкции и низкая надежность.
Наиболее близким по технической сущности является цифровой управляющий гидрораспределитель (см. Патент RU 2505716 C1., МПК F15B 13/044, опуб. 27.01.2014), содержащий корпус, гильзу, золотник, переднюю и заднюю боковые крышки, цифровой шаговый электродвигатель, предварительно сжатую пружину с двумя шайбами, тянущим винтом и стопорным кольцом. Шаговый электродвигатель расположен в передней боковой крышке перпендикулярно к оси золотника и имеет на своем валу манжету и эксцентрик, который через подшипник взаимодействует с торцовыми поверхностями кольцевой канавки, выполненной на золотнике, а угол поворота эксцентрика ограничен фиксатором и не превышает 90 градусов. Входной импульсный электрический сигнал, поступающий на цифровой шаговый электродвигатель, вызывает поворот его вала на угол, определяемый числом поданных импульсов. Вместе с валом поворачивается эксцентрик, и через шарикоподшипник перемещает в осевом направлении золотник, сжимая пружину. Направление смещения определяется направлением поворота вала шагового электродвигателя. При смещении влево пружина сжимается одной шайбой, а при смещении вправо - второй шайбой, причем люфт между золотником и пружиной устраняется за счет соответствующей регулировки тянущего винта, а самопроизвольный поворот винта исключается за счет сил трения в фрикционном кольце. В аварийной ситуации отключается шаговый электродвигатель, развиваемый им крутящий момент падает, и пружина устанавливает золотник в нейтральную (безопасную) позицию. Этот возврат возможен лишь при ограниченном угле поворота шагового электродвигателя (±45°).
Недостатками такого решения являются: ограничение угла поворота эксцентрика и соединенного с ним вала шагового электродвигателя значением менее 90 градусов, что приводит к снижению быстродействия системы или росту потребляемой шаговым электродвигателем мощности; применение дополнительного устройства контроля перемещения золотника, которое снижает надежность конструкции.
Техническая задача направлена на улучшение динамических показателей распределителя.
Технический результат заключается в упрощении конструкции и увеличении ресурса гидрораспределителя.
Это достигается тем, что известный цифровой управляющий гидрораспределитель содержащий корпус с передней и задней крышками, гильзу установленную внутри корпуса и соосно размещенным в ней золотником, на передней боковой крышке установлен цифровой шаговый электродвигатель, пружину, стопорное кольцо, подшипник и шайбу, снабжен упором, изолирующей вставкой с отверстием, винтом толкателем, гайкой, при этом к задней боковой крышке прижат один конец предварительно сжатой пружины, второй конец которой прижат шайбой к одному торцу золотника, второй торец которого прижат к упору, размещенному в корпусе и закрепленому в осевом направлении изолирующей вставкой, через отверстие в которой проходит безрезьбовая часть винта-толкателя, а его резьбовая часть ввинчена в гайку, соосно закрепленную на валу цифрового шагового электродвигателя и удерживаемую в корпусе подшипником и стопорным кольцом. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан цифровой управляющий гидрораспределитель.
Цифровой управляющий гидрораспределитель содержит корпус 1, в котором смонтирована гильза 2 с соосно размещенным в ней золотником 3, на передней боковой крышке 4 соосно с золотником 3 установлен цифровой шаговый электродвигатель 5, к задней боковой крышке 6 прижат один конец предварительно сжатой пружины 7, второй конец которой прижимает шайбу 8 к одному торцу золотника 3, второй торец которого прижат к упору 9, который размещен в корпусе 1 и закреплен в осевом направлении изолирующей вставкой 10, через отверстие в которой проходит безрезьбовая часть винта-толкателя 11, резьбовая часть которого ввинчена в гайку 12, соосно закрепленную на валу 13 цифрового шагового электродвигателя 5 и удерживаемую в корпусе 1 подшипником 14 и стопорным кольцом 15.
Работает цифровой управляющий гидрораспределитель следующим образом.
В начальный момент предварительно сжатая пружина 7, через шайбу 8, прижимает золотник 3 к упору 9, при этом винт-толкатель 11 ввернут в гайку 12 так, что бы обеспечить отсутствие электрического контакта между ним и золотником 3. Входной импульсный электрический сигнал, поступает на цифровой шаговый электродвигатель 5, что сопровождается поворотом вала 13 и закрепленной на нем гайки 12 в подшипнике 14 на заданный угол, что обеспечивает смещение винта-толкателя 11 в направлении к золотнику 3 до появления электрического контакта между винтом-толкателем 11 и золотником 3. С этого момента подача на цифровой шаговый электродвигатель 5 заданного количества электрических импульсов обеспечит поворот гайки 12 на угол, величина которого пропорциональна числу импульсов и приведет к контролируемому смещению винта-толкателя 11, что в свою очередь, обеспечит перемещение золотника 3 на требуемую величину.
Осевые и радиальные усилия в передаче винт-толкатель 11 и гайка 12 передаются на подшипник 14, что способствует снижению нагрузки на цифровом шаговом электродвигателе 5 и увеличению ресурса гидрораспределителя.
Предотвращение вращения винта-толкателя 11 может быть выполнено, например, при помощи штифта и паза или посредством выполнения профилированного отверстия в изолирующей вставке 10 и лыски на безрезьбовой части винта-толкателя 11.
Использование передачи с винтом-толкателем 11 и гайкой 12 для преобразования вращательного движения вала 13 цифрового шагового электродвигателя 5, позволяет использовать цифровой шаговый электродвигатель 5 в большем диапазоне углов поворота вала 13, что улучшает динамические характеристики распределителя без увеличения уровня потребляемой мощности.
Наличие изолирующей вставки 10 обеспечивает контроль начального положения золотника 3, что упрощает конструкцию распределителя.
Возврат в исходное положение или сохранение текущего положения золотника 3 при отключении питания шагового электродвигателя 5 обеспечивается выбором шага резьбы в паре винт-толкатель 11 и гайка 12.
Использование изобретения позволяет упростить конструкцию, улучшить динамические показатели при сохранении той же мощности цифрового шагового электродвигателя 5 и увеличить общий ресурс гидрораспределителя.