ГИДРОПРИВОД С УСТРОЙСТВОМ КОМПЕНСАЦИИ ПУЛЬСАЦИЙ ДАВЛЕНИЯ

Гидропривод с устройством компенсации пульсаций давления относится к области машиностроения, а именно к гидроприводу для управления скоростью или усилием нагрузки гидроцилиндров, в котором предусмотрено гашение пульсаций давления жидкости при помощи активного устройства.
Известно устройство активного управления пульсациями давления в инерционной гидравлической системе с коммутируемым элементом, принятое за аналог (Pan, M., 2012. Active Control of Pressure Pulsation in a Switched Inertance Hydraulic System. Thesis (Doctor of Philosophy (PhD)). University of Bath. http://opus.bath.ac.uk/32059/). Гидравлическая система содержит высокоскоростной распределитель с одним общим входом и двумя переключающимися портами, длинную инерционную трубку малого диаметра, исполнительное устройство для активного гашения пульсаций давления в виде быстродействующего пьезоэлектрического клапана, установленного байпасно нагрузке. Пульсации давления измеряются датчиком давления, преобразовываются и поступают в блок Фурье анализа. В этот же блок поступает опорный сигнал с гидравлических клапанов общего порта, который используется для выделения основной и кратных составляющих пульсаций давления. В блоке обработке сигналов использован алгоритм адаптивного управления процессом подавления шума.
Недостатками данного устройства являются ограниченная функциональная возможность и область его применения.
Наиболее близким устройством того же назначения, которое принято за прототип, является устройство предназначенное для ослабления шума в гидравлической системе (Патент США US 6854269 В2, МПК F16D 031/02, опубликованный 15.02.2005). Гидравлическая система включает насос, соединенный напорным трубопроводом с гидравлическим цилиндром, гидравличекий дроссель, на выходе из которого байпасно установлено устройство для снижения пульсаций давления жидкости, состоящее из гидроаккумулятора, обратного клапана, пропорционального клапана, на привод которого подается сигнал на переключение в открытое положение. Система включает в себя подключенный к напорному трубопроводу датчик, который передает сигнал на контроллер. При возникновении пульсаций отрицательной величины, относительно среднего значения потока, пропорциональный клапан открывается и создает корректирующие колебание в противофазе с пульсацией потока, что приводит к уменьшению пульсации потока, создаваемой насосом. Если пульсация имеет положительную величину, то пропорциональный клапан закрывается и пульсация гасится гидроаккумулятором.
Недостатком устройства-прототипа является его малая эффективность, обусловленная тем, что пульсации давления, имеющие положительную величину, не могут погаситься за счет подпитки от гидроаккумулятора высокого давления, в который подаются через обратный клапан те же положительные «пички» давления. Другим недостатком является наличие в напорном трубопроводе гидравлического сопротивления в виде дросселя, препятствующего основному потоку и приводящего соответственно к дополнительной потере энергии в гидроприводе.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является повышение эффективности гашения пульсаций давления в гидроприводе.
Поставленная задача решается благодаря тому, что гидропривод с устройством компенсации пульсаций давления, содержащем гидравлический насос, гидравлический клапан постоянного давления, напорный и сливной трубопроводы, гидравлический бак, гидроаккумулятор высокого давления, обратный клапан, двухпозиционный электрогидравлический клапан высокого давления, датчик пульсаций давления, первичный и вторичный усилители сигналов, блок обработки сигналов, управляющий электрогидравлический клапан, исполнительный гидроцилиндр, согласно полезной модели, дополнительно снабжен двухпозиционным электрогидравлическим клапаном низкого давления и гидроаккумулятором низкого давления, при этом к напорному трубопроводу подключен двухпозиционный электрогидравлический клапан низкого давления, гидравлический вход которого соединен со сливным трубопроводом и байпасно с гидроаккумулятором низкого давления, вторичный усилитель сигналов выполнен с двумя выходами, первый выход которого связан с электрическим входом двухпозиционного электрогидравлического клапана высокого давления, а второй выход - с электрическим входом двухпозиционного электрогидравлического клапана низкого давления.
Устройство поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема гидропривода с устройством компенсации пульсаций давления, а на фиг.2 график зависимости пульсаций давления от времени.
Гидропривод, с устройством компенсации пульсаций давления 1, содержит гидравлический насос 2, гидравлический клапан 3 постоянного давления, напорный 4 и сливной 5 трубопроводы, гидравлический бак 6, гидроаккумулятор высокого давления 7, обратный клапан 8, двухпозиционный электрогидравлический клапан высокого давления 9, датчик пульсаций давления 10, первичный 11 и вторичный 12 усилители сигналов, блок обработки сигналов 13, управляющий электрогидравлический клапан 14, исполнительный гидроцилиндр 15. К напорному трубопроводу 4 подключен двухпозиционный электрогидравлический клапан 16 низкого давления, гидравлический вход которого соединен со сливным трубопроводом 5 и байпасно с гидроаккумулятором 17 низкого давления, вторичный усилитель сигналов 12 выполнен с двумя выходами. Первый выход связан с электрическим входом двухпозиционного электрогидравлического клапана 9 высокого давления, а второй выход - с электрическим входом двухпозиционного электрогидравлического клапана низкого давления 16.
Гидропривод с устройством компенсации пульсаций давления действует следующим образом.
Во время работы гидравлического насоса в напорном трубопроводе возникают пульсации давления, имеющие положительную и отрицательную составляющие относительно среднего значения давления в системе. Измерение уровня пульсаций давления в системе осуществляется с помощью датчика 10 пульсаций давления, сигнал с которого передается на первичный 11 усилитель сигналов, далее на блок 13 обработки сигналов. После чего обработанный сигнал поступает на электрический вход вторичного усилителя сигналов 12. Устранение положительной составляющей пульсации давления в напорном трубопроводе 4 осуществляется за счет подключения к нему двухпозиционного электрогидравлический клапана низкого давления 16, гидравлический вход которого соединен со сливным трубопроводом 5 и байпасно с гидроаккумулятор 17 низкого давления. Путем подачи электрического сигнала со второго выхода 19 вторичного усилителя сигналов 12 на электрический вход двухпозиционного электрогидравлического клапана низкого давления 16, происходит его открытие и положительная составляющая пульсации давления гасится.
Для устранения отрицательной составляющей пульсации давления к напорному трубопроводу 4 подключен двухпозиционный электрогидравлический клапан 9 высокого давления. Подачей электрического сигнала с первого выхода вторичного усилителя сигналов 12 на электрический вход двухпозиционного электрогидравлического клапана высокого давления 9 происходит его открытие и отрицательная составляющая пульсации давления гасится. В конечном счете, во всей системе гидропривода обеспечивается минимальный уровень излучаемого в окружающее пространство шума, что делает управление гидроцилиндром экологически выгодным.
Заявляемое устройство по сравнению с прототипом обладает следующими положительными качествами:
- обладает более высокой эффективностью за счет подключения к напорному трубопроводу двухпозиционного электрогидравлического клапана низкого давления, гидравлический вход которого соединен со сливным трубопроводом и байпасно с гидроаккумулятор низкого давления;
- обладает меньшими энергетическим потерями, за счет исключения из напорной магистрали дополнительного гидравлического сопротивления в виде дросселя.