СБОРНЫЙ БЛОК-РЕГУЛЯТОР С ПОЛЫМ ПРЯМОУГОЛЬНЫМ ЗОЛОТНИКОМ И ВЫСОКОТОЧНЫМИ ОТСЕЧНЫМИ КРОМКАМИ ПРОПУСКНЫХ ОКОН
ASSEMBLED REGULATOR WITH A HOLLOW RECTANGULAR SPOOL AND HIGH PRECISION CUT-OFF EDGES OF PASSTHROUGH PORTS

Заявленное техническое решение относится к области гидрораспределительных устройств, регулирующих параметры потока в конкретном канале гидросистемы, в составе гидравлического контура пропорционального гидравлического привода.
Из уровня техники известны различные типы золотников гидравлических устройств (например, см. патенты RU 2532039 C1, опубл. 27.10.2014, RU 2330997 C2, опубл. 10.08.2008). Самыми близкими аналогами по функциональной направленности являются гидравлические распределители золотникового типа с круглыми золотниками в корпусе. Однако, данный тип устройств имеет ряд недостатков:
1) Известно, чтобы сформировать отсечную кромку необходимо пересечение двух граней. В гидрораспределителе этого типа отсечная кромка (поз. 1, фиг. 1) образуется пересечением проточки ложа золотника (поз. 2, фиг. 1) и стенкой полости, отлитой в чугуне или стали (поз. 3, фиг. 1). Точность выполнения необрабатываемой, либо обрабатываемой в стесненных условиях, грани отсечной кромки на корпусе, находится в пределах +/ - 0,2 мм.
2) Пропорциональность работы гидрораспределителя достигается за счет выполнения треугольных проточек на золотнике (поз. 4, фиг. 1). Множество проточек усложняют достижение линейности этого процесса, к тому же, после пересечения основных отсечных кромок происходит резкий скачок производительности гидрораспределителя.
Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков решений известного уровня техники. Техническим результатомзаявленной группы изобретений является обеспечение:
- пропорционального высокоточного дозирования (управление) расхода гидравлической жидкости в конкретном канале;
- точного координатного формирования внутренних граней полости золотника и окон для пропуска гидравлической жидкости;
- конструктивно заложенной закономерности расходной характеристики (пропорциональной, экспоненциальной и т.п.);
- точного координатного расположения отсечных кромок;
- возможности выполнения формы отсечной кромки в соответствии с закладываемой функцией характеристики расхода блока-регулятора;
- выполнение сложных многопозиционных переключений.
Заявленная задача решается, а технический результат достигается посредством заявленной группы изобретений, включающей сборный Блок-регулятор с полым прямоугольным золотником и высокоточными отсечными кромками пропускных окон и его способ работы. При этом сборный бок-регулятор с полым прямоугольным золотником и высокоточными отсечными кромками пропускных окон состоит из: сборного корпуса, выполненного в виде четырех соединяемых распределительных плиток (поз. 6, фиг. 3), золотника с полой конструкцией (поз. 8, фиг. 3). Пропускные окна распределительных плиток (поз. 11, фиг. 3) и соответствующие им пропускные окна полого прямоугольного золотника (поз. 10, фиг. 3), находятся в одной плоскости X-Y. Взаимоналожение окон точно определяет площадь и форму канала пропуска гидравлической жидкости. Сборная конструкция делает пропускные окна легкодоступными для металлообработки на высокоточном оборудовании.
Сборный блок-регулятор является устройством, регулирующим параметры потока в конкретном канале гидросистемы, в составе цифрового блока управления гидросистемой (ЦБУГ) в составе гидравлического контура пропорционального гидравлического привода.
На представленных чертежах показано:
Фиг. 1 - Схема традиционного гидрораспределителя с круглым золотником в корпусе, где:
А и В  порт - каналы присоединения гидродвигателя;
Красным цветом - напорная магистраль;
Синим цветом - сливные магистрали.
Фиг. 2 - Схема Сборного блока-регулятора с полым прямоугольным золотником.
Фиг. 3 - Схема расположения взаимоналагаемых пропускных окон.
Фиг. 4 - Схема соединения регулирующих плиток корпуса сборного блока-регулятора с прямоугольным золотником и многовариантности направлений пропуска гидравлической жидкости.
В конструкции сборного блока-регулятора с полым прямоугольным золотником отсутствуют необработанные поверхности. При изготовлении корпуса не применяется литье, отсутствуют поднутрения и внутренние скрытые полости.
Корпус блока-регулятора является сборной конструкцией, поэтому точность выполнения отсечных кромок окон пропуска гидравлической жидкости лежит в пределах до 0,005 мм. Кромка формируется прямолинейной, либо соответствующей закономерности расходной характеристики. Точность выполнения отсечных кромок позволяет гарантированно точно определить уровень перекрытия золотника (положительное, нулевое или отрицательное перекрытие). Блок-регулятор содержит полую конструкцию золотника, что позволяет осуществлять сложные четырех и более позиционные переключения.
Принцип работы сборного блока-регулятора с полым прямоугольным золотником.
Гидравлическая жидкость под давлением подается в полость приемной распределительной плитки (поз. 5, фиг. 2). Далее поток жидкости дозируется отсечной кромкой входного окна полого золотника (поз. 9, фиг. 2), проходит через его внутренний объем и дозируется отсечными кромками выходных окон полого золотника (поз. 10, фиг. 2), распределяясь в одну или несколько приемных полостей плиток Блок - регулятора (поз. 6, 7, фиг. 2).
В сочетании с цифровым электронным управлением цифрового блока управления гидросистемой, в состав которого входит блок-регулятор, создается устройство высокоточного пропорционального динамического управления работой гидродвигателя.
Работу сборного блока-регулятора с полым прямоугольным золотником и высокоточными отсечными кромками пропускных окон удобно проиллюстрировать на примере трехканального ПАК ЦБУГ для гидрофикации коммунальной уборочной машины.
ПАК ЦБУГ включает:
- цифровой пропорциональный гидрораспределитель (ЦПГР), состоящий из корпусной, гидравлической и электро-механической части, ЦПГР выполняет контрольно-распределительную функцию в гидросистеме;
- программно-процессорный блок (ППБ), выполняющий вычислительную, аналитическую, алгоритмическую/программную и коммуникационно-коммутационную функции;
- выносной цифровой пульт управления, выполняющий функцию ввода задач и контроля их выполнения, в т.ч. в виде автоматических программ;
- блок цифровой коммутации (БЦК) выполняет функцию цифрового сопряжения различных элементов гидросистемы, в т.ч. разных производителей, с ЦПГР и ППБ при отсутствии вторжения в конструкцию этих элементов.
И ЦПГР и БЦК имеют в своем составе сборные блоки-регуляторы с полым прямоугольным золотником в качестве распределяющего устройства. Блоки-регуляторы в обоих случаях это унифицированные картриджные конструкции, управляемые цифровым сигналом через электро-механический привод регуляторов. В конструкции электро-механического привода регулятора отсутствует аналоговая часть, т.е. регулирование осуществляется без изменения уровня напряжения или силы тока.
Корпус блока-регулятора является сборной конструкцией, поэтому точность выполнения отсечных кромок окон пропуска гидравлической жидкости лежит в пределах до 0,005 мм. Кромка формируется прямолинейной либо соответствующей закономерности расходной характеристики. Точность выполнения отсечных кромок позволяет гарантированно точно определить уровень перекрытия золотника (положительное, нулевое или отрицательное перекрытие).
Блоки-регуляторы управляются напрямую цифровым сигналом на основании математического расчета, выполненного ППБ в соответствии с данными цифровых датчиков в составе ПАК ЦБУГ.
Блоки-регуляторы ЦПГР управляют гидравлическими потоками, направляемым к исполнительным гидродвигателям различных конструкций в соответствии с вычисленной ППБ потребностью исполнительных гидродвигателей в расходе и давлении.
Блок-регулятор БЦК автоматически управляет работой гидронасоса (возможны различные конструкции), в данном случае - разгрузкой нерегулируемого гидронасоса постоянной производительности. В соответствии с рассчитанной ППБ потребностью исполнительных гидродвигателей в расходе и давлении БЛОК - РЕГУЛЯТОР БЦК отсекает часть потока на максимальном давлении гидросистемы или, если для выполнения задачи потребности в максимальном давлении нет, отсекает часть потока, снижая рабочее давление гидросистемы. В случае применения регулируемого гидронасоса с переменной производительностью картридж БЛОК-РЕГУЛЯТОРА заменяется на другой - управляющий регулируемым насосом. Прямое цифровое управление блоками - регуляторами ЦПГР позволяет убрать из конструкции ЦПГР аналоговую электрическую часть, а так же элементы гидравлического управления и гидрокомпенсации. ППБ через блоки-регуляторы ЦПГР и ЦБК осуществляет прямое цифровое управление исполнительными гидродвигателями, автоматическую разгрузку нерегулируемых насосов и управление производительностью регулируемых насосов.
Заявленный функционал и технические возможности сборного блок-регулятора с полым прямоугольным золотником и высокоточными отсечными кромками пропускных окон в составе ПАК ЦБУГ были подтверждены в рамках натурных заводских испытаний 20.12. 2021 г. на серийной гидрофицированной коммунальной машине производства АО «ТоМеЗ» (РФ, Ленобласть, г. Тосно) в составе гидросистемы модуля распределения твердых сыпучих материалов (модуль РТМ).
Используемые аббревиатуры
ПАК ЦБУГ - Программно-аппаратный комплекс «Цифровой Блок Управления Гидросистемой»
ЦПГР - Цифровой пропорциональный гидрораспределитель
ППБ - Программно-процессорный блок
БЦК - Блок Цифровой Коммутации
БЦОС - Блок цифровой обратной связи
ВПУ - Выносной пульт управления.