СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫМ ПРОЦЕССОМ ВКЛЮЧЕНИЯ РЕЛЕЙНОГО ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСПРЕДЕЛИТЕЛЯ С ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ И ВОЗВРАТНОЙ ПРУЖИНОЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD FOR CONTROL OF TRANSIENT PROCESS OF ACTUATION OF ELECTROMAGNETICALLY CONTROLLED RELAY HYDRAULIC DISTRIBUTOR WITH RETURN SPRING AND DEVICE FOR SUCH METHOD IMPLEMENTATION

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способу включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и с возвратной пружиной, и может быть использовано для улучшения работы исполнительных механизмов, управляемых релейными гидравлическими распределителями с электромагнитным управлением различных машин и механизмов, в том числе мобильных дорожно-строительных машин различного типа и назначения, бурильных установок, станков и станочных линий с гидроприводом, на предприятиях металлургической и деревообрабатывающей промышленности и т.д.
Известен способ включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, включающий подключение катушки электромагнита релейного гидравлического распределителя к источнику постоянного тока через промежуточное устройство управления, перемещение золотника гидравлического распределителя под воздействием приложенного к нему усилия якоря управляющего электромагнита, пропорционального воздействующему на обмотку электромагнита напряжения, из начального положения в рабочее в соответствии с типом использующегося исполнительного механизма и с противодействием возвратной пружины гидравлического распределителя с последующим отключением устройства управления релейным гидравлическим распределителем после завершения рабочего цикла и возвратом золотника гидравлического распределителя в исходное положение под действием возвратной пружины (см. Т.М.Башта, Гидропривод и гидропневмоавтоматика, Учебник для специальности «Гидропневмоавтоматика и гидропривод», М.: Машиностроение, 1972 г.).
Однако известный способ включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной имеет следующие недостатки:
- не обеспечивает во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости,
- не исключает возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя,
- не исключает нежелательное и неконтролируемое гидравлическое воздействие на элементы гидравлической системы,
- не исключает нежелательное и неконтролируемое динамическое воздействие на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Задача изобретения - создание способа управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной.
Техническим результатом является обеспечение во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя перемещения его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, исключение возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени (от 0,06 с до 0,5 с) переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя, исключение нежелательного и неконтролируемого гидравлического воздействия на элементы гидравлической системы, а также исключение нежелательного и неконтролируемого динамического воздействия на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложен способ управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, включающий подключение катушки электромагнита релейного гидравлического распределителя к источнику постоянного тока через промежуточное устройство управления, перемещение золотника гидравлического распределителя под воздействием приложенного к нему усилия якоря управляющего электромагнита, пропорционального воздействующему на обмотку электромагнита напряжения, из начального положения в рабочее в соответствии с типом использующегося исполнительного механизма и с противодействием возвратной пружины гидравлического распределителя с последующим отключением устройства управления релейным гидравлическим распределителем после завершения рабочего цикла и возвратом золотника гидравлического распределителя в исходное положение под действием возвратной пружины, при этом переходный процесс включения релейного гидравлического распределителя осуществляют в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости через распределитель, при этом с помощью устройства управления формируют последовательность пакетов импульсов напряжения питания переменной величины и длительности, которые подают на обмотку электромагнита гидравлического распределителя, а время переходного процесса управляемого импульсного воздействия на электромагнит гидравлического распределителя устанавливают по длительности каждого пакета импульсов напряжения и количеству пакетов импульсов напряжения, под управляемым воздействием которых золотник гидравлического распределителя перемещается от своего исходного положения к рабочему и занимает ряд промежуточных положений, при этом длительность периода единичного импульса сигнала управления выбирают от 0,002 с до 0,02 с, а длительность «пакета единичных импульсов» сигнала управления выбирают от 0,01 с до 0,2 с, в пределах которой величину единичных импульсов сигнала управления выбирают неизменной или плавно изменяют от начала к концу «пакета», причем «пакет» может состоять из одного единичного импульса сигнала управления, число «пакетов единичных импульсов» сигнала управления за время переключения выбирают от 1 до 128, величину единичного импульса сигнала управления изменяют от 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания, величину сигнала управления после окончания времени переключения и до отключения устройства управления от источника питания устанавливают 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания, при этом время нахождения золотника гидравлического распределителя в каждом промежуточном положении выбирают для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) и изменения значений давления и расхода рабочей жидкости через гидравлический распределитель в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости во время переходного процесса, а величину управляющего рабочего воздействия на золотник гидравлического распределителя по окончании времени переключения устанавливают в соответствии с заданным алгоритмом работы исполнительного механизма по величине последнего импульса напряжения, которое устанавливают не изменным во временном интервале от момента окончания времени переключения до момента отключения устройства управления от источника электрического питания. При этом в качестве источника питания постоянного тока используют источник питания того механизма, на котором применяют данный гидравлический распределитель, причем номинальное значение его напряжения может составлять 6 вольт, 12 вольт или 24 вольта.
Способ осуществляют следующим образом. Релейный гидравлический распределитель с электромагнитным управлением и возвратной пружиной подключают к источнику постоянного тока через промежуточное устройство управления. Переходный процесс перемещения золотника гидравлического распределителя под воздействием приложенного к нему усилия якоря управляющего электромагнита, пропорционального воздействующему на обмотку электромагнита напряжения, из начального положения в рабочее в соответствии с типом использующегося исполнительного механизма и с противодействием возвратной пружины гидравлического распределителя осуществляют в режиме динамического дросселирования потока рабочей жидкости через гидравлический распределитель. При этом с помощью устройства управления формируют последовательность пакетов импульсов напряжения питания переменной величины и длительности, которые подают на обмотки электромагнита гидравлического распределителя. Время переходного процесса управляемого импульсного воздействия на электромагнит гидравлического распределителя устанавливают по длительности каждого пакета импульсов напряжения и количеству пакетов импульсов напряжения, под управляемым воздействием которых золотник гидравлического распределителя перемещается от своего исходного положения к рабочему и занимает ряд промежуточных положений. Длительность периода единичных импульсов сигнала управления выбирают от 0,002 с до 0,02 с. Длительность «пакета единичных импульсов» сигнала управления выбирают от 0,01 с до 0,2 с, в пределах которой величину единичных импульсов сигнала управления выбирают неизменной или плавно изменяют от начала к концу «пакета», причем «пакет» может состоять из одного единичного импульса сигнала управления. Число «пакетов единичных импульсов» сигнала управления за время переключения выбирают от 1 до 128. Величину единичного импульса сигнала управления выбирают от 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания, величину сигнала управления после окончания времени переключения и до отключения устройства управления от источника питания выбирают 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания. Время нахождения золотника гидравлического распределителя в каждом промежуточном положении выбирают для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) и изменения значений давления и расхода рабочей жидкости гидравлического распределителя в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости во время переходного процесса. Величину управляющего рабочего воздействия на гидравлический распределитель по окончании времени переключения устанавливают в соответствии с заданным алгоритмом работы исполнительного механизма по величине последнего импульса напряжения, которое устанавливают неизменным во временном интервале от момента окончания времени переключения до момента отключения устройства управления от источника электрического питания.
Среди существенных признаков, характеризующих способ управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, отличительными являются:
- осуществление переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости через гидравлический распределитель,
- формирование с помощью устройства управления последовательности пакетов импульсов напряжения питания переменной величины и длительности, которые подают на обмотку электромагнита гидравлического распределителя,
- установление времени переходного процесса управляемого импульсного воздействия на электромагнит гидравлического распределителя по длительности каждого пакета импульсов напряжения и количеству пакетов импульсов напряжения, под управляемым воздействием которых золотник гидравлического распределителя перемещается от своего исходного положения к рабочему и занимает ряд промежуточных положений,
- выбор длительности периода единичных импульсов сигнала управления от 0,002 с до 0,02 с и длительности «пакета единичных импульсов» сигнала управления от 0,01 с до 0,2 с, в пределах которой величину единичных импульсов сигнала управления выбирают неизменной или плавно изменяют от начала к концу «пакета», причем «пакет» может состоять из одного единичного импульса сигнала управления,
- выбор числа «пакетов единичных импульсов» сигнала управления за время переключения от 1 до 128,
- изменение величины единичного импульса сигнала управления от 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания,
- величину сигнала управления после окончания времени переключения и до отключения устройства управления от источника питания устанавливают от 1% до 100% номинального значения напряжения источника питания,
- выбор времени нахождения золотника гидравлического распределителя в каждом промежуточном положении для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) и изменения значений давления и расхода рабочей жидкости через гидравлический распределитель в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости во время переходного процесса,
- установление величины управляющего рабочего воздействия на золотник гидравлического распределителя по окончании времени переключения в соответствии с заданным алгоритмом работы исполнительного механизма по величине последнего импульса напряжения, которое устанавливают неизменным во временном интервале от момента окончания времени переключения до момента отключения устройства управления от источника электрического питания,
- использование в качестве рабочего источника питания источника постоянного тока с номинальным значением напряжения питания в 6 вольт, 12 вольт или 24 вольта.
Экспериментальные стендовые гидравлические испытания, проведенные на релейных гидравлических распределителях с электромагнитным управлением и возвратной пружиной различных производителей, а затем и гидравлические испытания вышеуказанных гидравлических распределителей различных гидравлических схем показали высокую эффективность предложенного способа управления параметрами релейного гидравлического распределителя за весь промежуток времени от момента подключения источника питания до момента отключения источника питания. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя управляемое перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью с обеспечением заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, исключено возникновение значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства при контролируемом перемещении золотника за короткий промежуток времени (от 0,06 с до 0,5 с) переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя. При этом одновременно было достигнуто исключение нежелательного и неконтролируемого гидравлического воздействия на элементы гидравлической системы (гидроудара), а также исключение нежелательного и неконтролируемого динамического воздействия на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Реализация предложенного способа управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной иллюстрируется следующими эксплуатационными примерами.
Пример 1. В качестве рабочего источника напряжения использовали постоянное напряжение в 6 вольт. При отключенной гидравлической системе подключили устройство управления к источнику питания и с использованием управляющей программы микропроцессора сформировали параметры управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением, предназначенным для управления силовым гидроцилиндром. При этом значение напряжения источника питания соответствовало номинальному значению напряжения применяемых электромагнитов.
Затем отключили устройство управления от источника питания и подключили к нему гидравлическую схему эксплуатирующегося механизма. Подключили устройство управления к источнику питания и осуществили управляемое перемещение золотника гидравлического распределителя за временной интервал от начала приложения управляющего сигнала до полного окончания хода золотника (за время переключения), обеспечили при этом заданную величину и время открытия перепускных каналов (окон перелива) в режиме динамического дросселирования с контролируемым изменением расхода и давления потока рабочей жидкости через гидравлический распределитель.
Время переходного процесса управляемого импульсного воздействия на электромагнит гидравлического распределителя установили по длительности каждого пакета импульсов напряжения и количеству пакетов импульсов напряжения, под управляемым воздействием которых золотник гидравлического распределителя перемещается от своего исходного положения к рабочему и при этом занимает ряд промежуточных положений.
При этом использовали следующие параметры управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной. Длительность периода единичного импульса сигнала управления составляла 0,002 с. Длительность «пакета единичных импульсов» сигнала управления составляла 0,01 с, в пределах которой величина единичных импульсов сигнала управления была неизменной. При этом «пакет» состоял из пяти единичных импульсов сигнала управления. Количество «пакетов единичных импульсов» сигнала управления за время переключения составляло 16 «пакетов». Величину единичного импульса сигнала управления изменяли от 1% до 50% номинального значения напряжения источника питания, а величину сигнала управления после окончания времени переключения и до отключения устройства управления от источника питания установили в размере 50%-60% номинального значения напряжения источника питания.
Время нахождения золотника гидравлического распределителя в каждом промежуточном положении выбрали для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) и изменения значений давления и расхода рабочей жидкости гидравлического распределителя в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости во время переходного процесса. Величину управляющего рабочего воздействия на гидравлический распределитель по окончании времени переключения установили в соответствии с заданным алгоритмом работы исполнительного механизма по величине последнего импульса напряжения, которое оставили неизменным во временном интервале от момента окончания времени переключения до момента отключения устройства управления от источника электрического питания.
В результате достигнуто во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя управляемое перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью с обеспечением степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, соответствующее начальному значению давления в диапазоне 40%-60% максимального значения. При этом достигнуто исключение возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя. Кроме того, исключено нежелательное и неконтролируемое гидравлическое воздействие на элементы гидравлической системы, а также исключено нежелательное и неконтролируемое динамическое воздействие на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Пример 2. В качестве рабочего источника напряжения использовали постоянное напряжение в 24 вольта. При отключенной гидравлической системе подключили устройство управления к источнику питания и с использованием управляющей программы микропроцессора задали параметры управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя, предназначенного для управления гидромотором вентилятора охлаждения. При этом значение напряжения источника питания соответствовало номинальному значению напряжения применяемых электромагнитов.
Затем отключили устройство управления от источника питания и подключили к нему гидравлическую схему эксплуатирующегося механизма. Подключили устройство управления к источнику питания и осуществили управляемое перемещение золотника гидравлического распределителя за временной интервал от начала приложения управляющего сигнала до полного окончания хода золотника (за время переключения), обеспечили при этом величину и время открытия перепускных каналов (окон перелива) в режиме динамического дросселирования с управляемым изменением расхода и давления потока рабочей жидкости через гидравлический распределитель.
Время переходного процесса управляемого импульсного воздействия на электромагнит гидравлического распределителя установили по длительности каждого пакета импульсов напряжения и количеству пакетов импульсов напряжения, под управляемым воздействием которых золотник гидравлического распределителя перемещается от своего исходного положения к рабочему и при этом занимает ряд промежуточных положений.
При этом использовали следующие параметры управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной. Длительность периода единичного импульса сигнала управления составляла 0,01 с. Длительность «пакета единичных импульсов» сигнала управления составляла 0,01 с, в пределах которой величина единичных импульсов сигнала управления была неизменной. При этом «пакет» состоял из одного единичного импульса сигнала управления. Количество «пакетов единичных импульсов» сигнала управления за время переключения составляло 32 «пакета». Величину единичного импульса сигнала управления изменяли от 100% до 30% номинального значения напряжения источника питания, а величину сигнала управления после окончания времени переключения и до отключения устройства управления от источника питания установили в размере 50%-60% номинального значения напряжения источника питания.
Время нахождения золотника гидравлического распределителя в каждом промежуточном положении выбрали для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) и изменения значений давления и расхода рабочей жидкости гидравлического распределителя в режиме управляемого динамического дросселирования потока рабочей жидкости во время переходного процесса. Величину управляющего рабочего воздействия на гидравлический распределитель по окончании времени переключения установили в соответствии с заданным алгоритмом работы исполнительного механизма по величине последнего импульса напряжения, которое оставили неизменным во временном интервале от момента окончания времени переключения до момента отключения устройства управления от источника электрического питания.
В результате достигнуто во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя управляемое перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью с обеспечением заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, соответствующее значению расхода давления в диапазоне 40%-60% максимального значения. При этом достигнуто исключение возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя. Кроме того, исключено нежелательное и неконтролируемое гидравлическое воздействие на элементы гидравлической системы, а также исключено нежелательное и неконтролируемое динамическое воздействие на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к устройству управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, и может быть использовано для улучшения работы исполнительных механизмов, управляемых релейными гидравлическими распределителями с электромагнитным управлением различных машин и механизмов, в том числе мобильных дорожно-строительных машин различного типа и назначения, бурильных установок, станков и станочных линий с гидроприводом, на предприятиях металлургической и деревообрабатывающей промышленности и т.д.
Известно устройство управления процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, обмотки электромагнитов которого рассчитаны на номинальное значение источника питания 6 вольт, 12 вольт или 24 вольта постоянного тока, содержащее микропроцессор (см. CNE Catalogo, 2009 1/АТАМ, series № КА 132А34Т9).
Однако известное устройство управления процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной имеет следующие недостатки:
- не обеспечивает во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости,
- не исключает возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя,
- не исключает нежелательное и неконтролируемое гидравлическое воздействие на элементы гидравлической системы,
- не исключает нежелательное и неконтролируемое динамическое воздействие на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Задача изобретения - создание устройства для реализации управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной.
Техническим результатом является обеспечение во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя перемещения его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью для обеспечения заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, исключение возникновения значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства из-за неконтролируемого перемещения золотника за короткий промежуток времени переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя, исключение нежелательного и неконтролируемого гидравлического воздействия на элементы гидравлической системы, а также исключение нежелательного и неконтролируемого динамического воздействия на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что предложено устройство управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, обмотки электромагнитов которого рассчитаны на номинальное значение источника питания 6 вольт, 12 вольт или 24 вольта постоянного тока, содержащее микропроцессор, при этом в качестве микропроцессора используют микропроцессор обеспечения выбранного алгоритма управления релейным гидравлическим распределителем и формирования «пакетов» импульсов управления, дополнительно содержит силовой ключ преобразования импульсов управления от микропроцессора в заданные импульсы управляющего напряжения, поступающих на обмотку релейного электромагнита гидравлического распределителя за весь рабочий промежуток времени от момента подключения устройства управления к источнику питания до момента отключения его от источника питания, стабилизатор напряжения обеспечения работы микропроцессора с элементами обеспечения рабочих параметров, защитный диод запрещения работы устройства управления при его неправильном подключении к источнику питания машины или механизма, демпфирующий диод обеспечения снижения токовой нагрузки на силовой ключ, а также катушку релейного электромагнита, при этом положительный выход источника питания соединён с одним выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя, соединен с катодом демпфирующего диода и с входом стабилизатора напряжения, выход стабилизатора напряжения соединён с положительным входом микропроцессора, выход которого соединён с входом силового ключа, выход силового ключа соединён с анодом демпфирующего диода и соединён со вторым выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя, а отрицательный выход источника питания через защитный диод соединён с соответствующими входами микропроцессора, силового ключа и стабилизатора напряжения, а при использовании силового ключа другой проводимости положительный выход источника питания через защитный диод подключён к положительному входу стабилизатора напряжения, силового ключа, выход стабилизатора напряжения соединен с положительным входом микропроцессора, выход микропроцессора соединен с входом силового ключа, выход которого соединен с одним выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя и катодом демпфирующего диода, при этом отрицательный выход источника питания соединен с другим выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя, анодом демфпирующего диода и соответствующими входами микропроцессора и стабилизатора напряжения. При этом устройство размещают в корпусе разъёма стандарта DIN 43650-A|ISO4400, например разъёма GDM 2009. При этом устройство размещают на корпусе катушки электромагнита релейного гидравлического распределителя в корпусе разъёма любого стандарта. При этом устройство выполняют в виде самостоятельного блока и подключают к катушке электромагнита релейного гидравлического распределителя с использованием дополнительных проводников.
Среди существенных признаков, характеризующих устройство управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной, отличительными являются:
- использование микропроцессора обеспечения выбранного алгоритма управления релейным гидравлическим распределителем и формирования «пакетов» импульсов управления,
- использование силового ключа для преобразования импульсов управления от микропроцессора в заданные импульсы управляющего напряжения, поступающие на обмотку релейного электромагнита гидравлического распределителя за весь рабочий промежуток времени от момента подключения устройства управления к источнику питания до момента отключения его от источника питания,
- наличие стабилизатора напряжения обеспечения работы микропроцессора с элементами обеспечения рабочих параметров,
- наличие защитного диода запрещения работы устройства управления при его неправильном подключении к источнику питания машины или механизма,
- наличие демпфирующего диода обеспечения снижения токовой нагрузки на силовой ключ, а также на катушку релейного электромагнита,
- соединение положительного выхода источника питания с одним выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя, а также соединение с катодом демпфирующего диода и с входом стабилизатора напряжения,
- соединение выхода стабилизатора напряжения с положительным входом микропроцессора,
- соединение выхода микропроцессора с входом силового ключа,
- соединение выхода силового ключа с анодом демпфирующего диода и со вторым выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя,
- соединение отрицательного выхода источника питания через защитный диод с соответствующими входами микропроцессора, силового ключа и стабилизатора напряжения,
- подключение при использовании силового ключа другой проводимости положительного выхода источника питания через защитный диод к положительному входу стабилизатора напряжения, силового ключа,
- соединение при использовании силового ключа другой проводимости выхода стабилизатора напряжения с положительным входом микропроцессора,
- соединение при использовании силового ключа другой проводимости выхода микропроцессора с входом силового ключа, выход которого соединен с одним выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя и катодом демпфирующего диода,
- соединение при использовании силового ключа другой проводимости отрицательного выхода источника питания с другим выводом катушки электромагнита гидравлического распределителя, анодом демфпирующего диода и соответствующими входами микропроцессора и стабилизатора напряжения,
- размещение устройства в корпусе разъёма стандарта DIN 43650-A|ISO4400, например разъёма GDM 2009,
- размещение устройства на корпусе катушки электромагнита релейного гидравлического распределителя в корпусе разъёма любого стандарта,
- выполнение устройства в виде самостоятельного блока и подключение к катушке электромагнита релейного гидравлического распределителя с использованием дополнительных проводников.
Экспериментальные стендовые гидравлические испытания, проведенные на релейных гидравлических распределителях с использованием предложенного устройства, а затем и гидравлические испытания вышеуказанных гидравлических распределителей различных гидравлических схем показали высокую эффективность предложенного устройства управления параметрами релейного гидравлического распределителя за весь промежуток времени от момента подключения источника питания до момента отключения источника питания. Было установлено, что с использованием всех существенных признаков предложенного технического решения достигнуто во время переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя управляемое перемещение его золотника из начального положения с постоянной или переменной скоростью с обеспечением заданной степени открытия перепускных каналов (окон перелива) рабочей жидкости, исключено возникновение значительных перепадов давления и расхода рабочей жидкости в гидравлической системе эксплуатируемого устройства при контролируемом перемещении золотника за короткий промежуток времени (от 0,06 с до 0,5 с) переходного процесса включения релейного гидравлического распределителя. При этом одновременно было достигнуто исключение нежелательного и неконтролируемого гидравлического воздействия на элементы гидравлической системы (гидроудара), а также исключение нежелательного и неконтролируемого динамического воздействия на исполнительные механизмы эксплуатируемого устройства.
Сущность предложенного технического решения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана структурная схема предложенного устройства управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной. Структурная схема предложенного устройства управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной при использовании силового ключа другой проводимости показана на фиг. 2 и содержит аналогичные составляющие элементы.
Устройство управления переходным процессом включения релейного гидравлического распределителя с электромагнитным управлением и возвратной пружиной содержит микропроцессор 1 обеспечения выбранного алгоритма управления релейным гидравлическим распределителем и формирования «пакетов» импульсов управления, силовой ключ 2 преобразования импульсов управления от микропроцессора в заданные импульсы управляющего напряжения, поступающих на катушку 3 релейного электромагнита гидравлического распределителя за весь рабочий промежуток времени от момента подключения устройства управления к источнику питания до момента отключения его от источника питания. Также содержит стабилизатор напряжения 4 обеспечения работы микропроцессора 1 с элементами обеспечения рабочих параметров, защитный диод 5 запрещения работы устройства управления при его неправильном подключении к источнику питания машины или механизма, демпфирующий диод 6 обеспечения снижения токовой нагрузки на силовой ключ 2, а также катушку 3 релейного электромагнита. При этом положительный выход источника питания соединён с одним выводом катушки 3 релейного электромагнита гидравлического распределителя, соединен с катодом демпфирующего диода 6 и с входом стабилизатора напряжения 4. Выход стабилизатора напряжения 4 соединен с положительным входом микропроцессора 1, выход которого соединён с входом силового ключа 2. Выход силового ключа 2 соединён с анодом демпфирующего диода 6 и соединён также со вторым выводом катушки 3 релейного электромагнита гидравлического распределителя. Отрицательный выход источника питания через защитный диод 5 соединён с соответствующими входами микропроцессора 1, силового ключа 2 и стабилизатора напряжения 4. Устройство размещают в корпусе разъёма стандарта DIN 43650-A/ISO4400, например разъёма GDM 2009. Или устройство размещают на корпусе катушки электромагнита релейного гидравлического распределителя в корпусе разъема любого стандарта. Кроме того, предложенное устройство может быть выполнено в виде самостоятельного блока и подключено к катушке 3 релейного электромагнита релейного гидравлического распределителя с использованием дополнительных проводников.
Устройство работает следующим образом. Перед началом работы, при отключенной гидравлической схеме, подключают устройство управления к источнику питания и в память микропроцессора 1 записывают управляющую программу, содержащую следующие параметры: количество «пакетов» управляющих импульсов, длительность каждого «пакета», величину сигнала управления для каждого «пакета» в процентах от номинального значения напряжения источника питания, длительность периода следования единичных управляющих импульсов, величину сигнала управления, обеспечивающего заданные эксплуатационные характеристики релейного гидравлического распределителя после завершения переходного процесса (времени переключения), до момента отключения источника питания. Затем отключают источник питания от устройства управления и включают гидравлическую схему. При подключении устройства управления к источнику питания на выходе микропроцессора 1 формируется последовательность «пакетов» управляющих импульсов, которые поступают на вход силового ключа. На выходе силового ключа 2 появляются импульсы управляющего напряжения, при этом их величина и длительность изменяется по выбранному алгоритму управления. Эти импульсы управляющего напряжения поступают на катушку 3 релейного электромагнита гидравлического распределителя и под их воздействием осуществляется управляемое перемещение золотника стабилизатор напряжения обеспечения работы микропроцессора с элементами обеспечения рабочих параметров, на защитный диод 5 запрещения работы устройства управления при его неправильном подключении к источнику питания машины или механизма, на демпфирующий диод 6 обеспечения снижения токовой нагрузки на силовой ключ 2, а также катушку 3 релейного электромагнита, за время переходного процесса (за время переключения). По окончании переходного процесса (времени переключения) и до момента отключения устройства управления от источника питания на выходе силового ключа 2 устанавливается значение управляющего напряжения, обеспечивающего необходимые характеристики гидравлического распределителя.
Эффективность выбранного алгоритма управления релейным гидравлическим распределителем может быть оценена по характеру изменения значений расхода и давления рабочей жидкости или по механическим характеристикам исполнительного механизма. При этом управляющая программа допускает корректировку в процессе эксплуатации релейного гидравлического распределителя.