ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД
ELECTROHYDRAULIC DRIVE

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в регулируемых объемно-замкнутых электрогидравлических приводах.
Известен электрогидравлический привод (ЭГП) по патенту РФ №2646169 «Электрогидравлический привод», принятый за прототип.
Данный ЭГП содержит регулируемый аксиально-поршневой насос (РАПН) с электрогидравлическим механизмом управления и гидродвигатель, кинематически соединенный с объектом регулирования, датчик положения люльки РАПН, приводной двигатель, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, сумматор, вспомогательный насос, при этом напорная гидролиния вспомогательного насоса соединена с гидравлическим входом механизма управления РАПН, а также с входом предохранительного клапана и с входами первого и второго подпиточных клапанов, выходы которых соединены с силовыми магистралями гидродвигателя, вход вспомогательного насоса и выход предохранительного клапана соединены с пополнительным баком, электрический выход датчика положения люльки РАПН соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является управляющим входом ЭГП, а выход сумматора соединен с электрическим входом электрогидравлического механизма управления РАПН, вал приводного двигателя кинематически соединен с входными валами РАПН и вспомогательного насоса, третий и четвертый подпиточные клапаны, двухкаскадный двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель, состоящий из гидрораспределителя первого каскада с электромагнитным управлением и гидрораспределителя второго каскада с гидравлическим управлением, при этом напорная гидролиния вспомогательного насоса соединена со входами третьего и четвертого подпиточного клапанов, выходы которых соединены с соответствующими силовыми магистралями РАПН, напорная гидролиния вспомогательного насоса дополнительно соединена с первым каналом, а также с третьим заглушенным каналом гидрораспределителя первого каскада, четвертый канал гидрораспределителя первого каскада соединен с управляющим гидравлическим входом гидрораспределителя второго каскада, а второй канал гидрораспределителя первого каскада гидролинией соединен с пополнительным баком, первый и второй каналы гидрораспределителя второго каскада соединены между собой и каждый из них с соответствующей силовой магистралью РАПН, а третий и четвертый каналы гидрораспределителя второго каскада разъединены между собой и соединены с соответствующей силовой магистралью гидродвигателя.
Недостатками данного ЭГП являются:
1. При перемещении объекта регулирования с большой скоростью и в случае выхода из строя приводного двигателя ЭГП, объект регулирования переходит в неуправляемый режим перемещения по инерции. Данная аварийная ситуация, приводит к выходу из строя гидродвигателя ЭГП и элементов конструкции объекта регулирования,
2. Кроме того, при не работающем приводном двигателе происходит разрыв потока рабочей жидкости во всасывающей силовой магистрали гидродвигателя, переходящего в этом случае в насосный режим работы, ввиду отсутствия давления подпитки рабочей жидкости от вспомогательного насоса.
3. Разрыв потока рабочей жидкости сопровождается выделением воздуха из растворенного состояния в рабочей жидкости в нерастворенное, что отрицательно отразится на технических характеристиках ЭГП, таких как точность отработки управляющего входного сигнала и ресурс работы ЭГП.
Целью предлагаемого изобретения является повышение надежности ЭГП в случае выхода из строя приводного двигателя ЭГП при перемещении объекта регулирования с большой скоростью, с сохранением работоспособности гидродвигателя из состава ЭГП и элементов конструкции объекта регулирования, посредством ограничения скорости потока рабочей жидкости через гидродвигатель, за счет введения гидродросселя в гидролинию, соединяющую третий и четвертый каналы гидрораспределителя второго каскада, а также посредством уменьшения загазованности рабочей жидкости путем введения в состав ЭГП двух антикавитационных клапанов.
Данная техническая задача решается тем, что в электрогидравлический привод, содержащий РАПН с электрогидравлическим механизмом управления и гидродвигатель, кинематически соединенный с объектом регулирования, датчик положения люльки РАПН, приводной двигатель, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, сумматор, вспомогательный насос, при этом напорная гидролиния вспомогательного насоса соединена с гидравлическим входом механизма управления РАПН, а также с входом предохранительного клапана и с входами первого и второго подпиточных клапанов, выходы которых соединены с силовыми магистралями гидродвигателя, вход вспомогательного насоса и выход предохранительного клапана соединены с пополнительным баком, электрический выход датчика положения люльки РАПН соединен с первым входом сумматора, второй вход которого является управляющим входом ЭГП, а выход сумматора соединен с электрическим входом электрогидравлического - механизма управления РАПН, вал приводного двигателя кинематически соединен с входными валами РАПН и вспомогательного насоса, третий и четвертый подпиточные клапаны, двухкаскадный двухпозиционный четырехлинейный гидрораспределитель, состоящий из гидрораспределителя первого каскада с электромагнитным управлением и гидрораспределителя второго каскада с гидравлическим управлением, при этом напорная гидролиния вспомогательного насоса соединена со входами третьего и четвертого подпиточного клапанов, выходы которых соединены с соответствующими силовыми магистралями РАПН, напорная гидролиния вспомогательного насоса дополнительно соединена с первым каналом, а также с третьим заглушенным каналом гидрораспределителя первого каскада, четвертый канал гидрораспределителя первого каскада соединен с управляющим гидравлическим входом гидрораспределителя второго каскада, а второй канал гидрораспределителя первого каскада гидролинией соединен с пополнительным баком, первый и второй каналы гидрораспределителя второго каскада соединены между собой и каждый из них с соответствующей силовой магистралью РАПН, введены первый и второй антикавитационные клапаны, входы которых гидролинией соединены с выходом предохранительного клапана и с пополнительным баком, а выходы с соответствующими силовыми магистралями гидродвигателя, при этом третий и четвертый каналы гидрораспределителя второго каскада соединены между собой через гидродроссель и каждый из них гидролиниями соединен с соответствующими силовыми магистралями гидродвигателя.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема заявляемого электрогидравлического привода.
В заявляемый ЭГП, содержащий РАПН 1 с электрогидравлическим механизмом управления 2 и датчиком положения люльки 3, приводимый в действие приводным двигателем 4, гидродвигатель 5, кинематически соединенный с объектом регулирования 6, сумматор 7, пополнительный бак 8, предохранительный клапан 9, первый 10, второй 11, третий 12 и четвертый 13 подпиточные клапаны, вспомогательный насос 14, кинематически соединенный с валом РАПН 1, причем всасывающая гидролиния 15 вспомогательного насоса 14 соединена с пополнительным баком 8, напорная гидролиния 16 вспомогательного насоса 14 соединена с гидравлическим входом электрогидравлического механизма управления 2, а через предохранительный клапан 9 с пополнительным баком 8, напорная гидролиния 16 вспомогательного насоса 14 также соединена с входами первого 10 и второго 11 подпиточных клапанов, выходы которых гидролиниями соединены с соответствующими силовыми магистралями 17 и 18 гидродвигателя 5, электрический выход датчика положения люльки 3 соединен с первым входом сумматора 7, второй вход которого является управляющим входом ЭГП, а выход сумматора 7 соединен с электрическим входом электрогидравлического механизма управления 2, двухкаскадный четырехлинейный двухпозиционный гидрораспределитель 19 с гидрораспределителем первого каскада 20 с электромагнитным управлением и гидрораспределителем второго каскада 21 с гидравлическим управлением, при этом напорная гидролиния 16 вспомогательного насоса 14 соединена со входами третьего 12 и четвертого 13 подпиточных клапанов, выходы которых соединены с соответствующими силовыми магистралями 22 и 23 РАПН 1, напорная гидролиния 16 вспомогательного насоса 14 соединена с первым каналом, который соединен с третьим заглушенным каналом гидрораспределителя первого каскада 20, четвертый канал которого соединен с гидравлическим управляющим входом гидрораспределителя второго каскада 21 и со своим вторым каналом, который гидролинией соединен с пополнительным баком 8, первый и второй каналы гидрораспределителя второго каскада 21 соединены между собой и каждый из них с соответствующими силовыми магистралями 22, 23 РАПН 1, введены первый 24 и второй 25 антикавитационные клапаны входы которых гидролинией соединены с выходом предохранительного клапана 9 и с пополнительным баком 8, а их выходы с соответствующими силовыми магистралями 17, 18 гидродвигателя 5, при этом третий и четвертый каналы гидрораспределителя второго каскада 21 соединены между собой через вновь введенный гидродроссель 26 и каждый из них гидролиниями соединен с соответствующими силовыми магистралями 17, 18 гидродвигателя 5.
Повышение надежности ЭГП в результате выхода из строя приводного двигателя ЭГП или его аварийного отключения от электрической сети осуществляется следующим образом.
При работе ЭГП в динамическом режиме и выходе из строя приводного двигателя 4 вспомогательный насос 14 перестает создавать давление подпитки, в результате рабочая жидкость через предохранительный клапан 9 и гидрораспределитель первого каскада с электромагнитным управлением 20 не поступает на гидравлически управляемый вход гидрораспределителя второго каскада 21, вследствие чего гидрораспределитель 21 переходит с позиции II в позицию I, соединяя через гидродроссель 26 третий и четвертый каналы гидрораспределителя 21 с силовыми магистралями 17 и 18 соответственно. В результате чего в силовых магистралях 17, 18 соединенных с гидродвигателем 5 давление подпитки исчезает, объект регулирования 6 переходит в неуправляемый режим перемещения по инерции, а гидродвигатель 5 переходит в насосный режим работы, при этом рабочая жидкость из одной силовой магистрали например 17 перемещается в другую - 18. Вследствие этого уменьшается давление, например в силовой магистрали 17, что приводит к открытию антикавитационного клапана 24 и рабочая жидкость из пополнительного бака 8 через предохранительный клапан 9 поступает на вход антикавитационного клапана 24 и далее в силовую магистраль 17. При изменении направления перемещения вала (штока) гидродвигателя 5 аналогично срабатывает симметрично расположенный антикавитационный клапан 25.
Поступление рабочей жидкости из пополнительного бака 8 через антикавитационный клапан 24 или 25 в соответствующие силовые магистрали 17 или 18 гидродвигателя 5, предотвращает разрыв потока рабочей жидкости, сопровождаемый выделением воздуха из растворенного состояния рабочей жидкости в нерастворенное, следствием чего является отсутствие кавитационных явлений в гидродвигателе 5 и гидроаппаратуре ЭГП. При последующей работе ЭГП в его рабочей жидкости будет отсутствовать нерастворенный воздух, благодаря чему будет сохраняться точность отработки ЭГП управляющего входного сигнала.
Рабочая жидкость, например, из силовой магистрали 18 перетекает по гидролинии, соединенной с третьим каналом гидрораспределителя второго каскада 21 и через гидродроссель 26 в гидролинию, соединяющую четвертый канал гидрораспределителя 21 с силовой магистралью 17, при этом создается противодавление, что приводит к уменьшению скорости перемещения объекта регулирования 6, а также сокращению времени до его полной остановки и уменьшению пройденного им пути.
Таким образом, повышается надежность ЭГП за счет уменьшения скорости и пути перемещения объекта регулирования 6, в результате сохраняется целостность гидродвигателя 5, а также элементов конструкции объекта регулирования 6 и уменьшается загазованность рабочей жидкости.
Дополнительным положительным техническим эффектом заявляемого изобретения является возможность осуществления ручного перемещения объекта регулирования 6, при отсутствии управляющего сигнала на электрическом входе гидрораспределителя первого каскада с электромагнитным управлением 20 для проведения технического обслуживания ЭГП или его установки в требуемое положение (наведение).
Таким образом, заявляемый ЭГП выполняет заявленные цели изобретения, что подтверждается его положительными испытаниями в АО «ВНИИ «Сигнал».