ГИДРОПРИВОД ОБЪЕМНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ

Гидропривод объемного регулирования.
Полезная модель относится к области общего машиностроения и в частности к гидроприводам объемного регулирования общего назначения и может быть использована в любых гидравлических автоматизированных или следящих системах (в системах вращения антенн, опорно-поворотных устройств мобильных или стационарных комплексов и т.д.).
Известен гидропривод объемного регулирования, содержащий реверсивный насос переменной подачи с двухкаскадным механизмом управления, гидродвигатель, гидролинии управления основного контура гидропривода, тахогенератор, установленные на органе регулирования реверсивного насоса, подпиточный насос постоянной подачи с релейным усилителем, электромагнит управления, двухпозиционный распределитель с дросселем на выходе, а также обратный клапан между гидролинией питания механизма управления и дросселем, при этом тахогенератор соединен с релейным усилителем 1.
При управляющем сигнале ниже определенного значения подпиточный насос обеспечивает гидропитание первого и второго каскадов механизма управления, а также компенсацию утечек в гидролиниях управления. При увеличении величины управляющего сигнала и повышении скорости движения органа регулирования реверсивного насоса возрастает величина сигнала тахогенератора, срабатывают релейный усилитель и двухпозиционный распределитель блока управления, что обеспечивает поступление рабочей жидкости к механизму управления от гидролинии высокого давления основного контура гидропривода.
Недостатком такого гидропривода является ухудшение динамических характеристик при увеличении величины управляющего сигнала вследствие отбора части расхода рабочей жидкости из гидролинии высокого давления основного контура гидропривода. Отбор рабочей жидкости из гидролиний основного контура гидропривода приводит к снижению точности отработки управляющего сигнала, если гидропривод работает в режиме автоматического управления, либо к нарушению временной циклограммы работы в случае работы гидропривода в режиме цикловой автоматики.
Наиболее близким по технической сущности является гидропривод объемного регулирования, содержащий насос переменной подачи, приводимый в
МПК6Р15В11/04
движение от электродвигателя, механизм управления подачей насоса в виде двухкаскадного электрогидравлического усилителя (в первом каскаде электромеханический преобразователь с гидроусилителем сопло-заслонка и во втором - золотниковый гидроусилитель), подпиточный насос постоянной подачи с переливным клапаном, гидродвигатель, приводящий в движение объект управления, гидролинии управления основного контура гидропривода, соединяющие насос с гидродвигателем, подпиточные клапаны гидролиний управления, гидролинии питания механизма управления, датчики угла поворота и угловой скорости органа регулирования насоса, датчик перепада давления в гидролиниях управления, электронный усилитель мощности и сумматор управляющего сигнала с сигналами от датчиков угла и скорости органа регулирования насоса 2.
Недостатком прототипа является то, что на динамические характеристики такого гидропривода существенно влияет давление питания механизма управления, которое зависит от подачи подпиточного насоса, динамических характеристик переливного клапана, утечек в основном контуре гидропривода. В ходе эксплуатации гидропривода меняются расходы через подпиточные клапаны, что приводит к большему отбору рабочей жидкости от подпиточного насоса и уменьшению давления питания механизма управления, при котором ухудшаются динамические характеристики механизма управления и гидропривода в целом.
Техническая задача предлагаемого изобретения заключается в улучшении динамических характеристик гидропривода объемного регулирования при работе в режимах с большими расходами и давлениями в основном контуре гидропривода.
Она достигается тем, что в известный гидропривод объемного регулирования, содержащий реверсивный насос переменной подачи; электродвигатель; механизм управления в виде двухкаскадного электрогидравлического усилителя; гидродвигатель; две гидролинии управления, соединяющие реверсивный насос с гидро двигателем; датчик перепада давлений в гидродвигателе; подпиточный насос с переливным клапаном; два подпиточных клапана, соединенные с гидролиниями управления; гидролинию питания, соединяющую подпиточный насос с механизмом управления, переливным клапаном и входами подпиточных клапанов; датчики угла поворота и угловой скорости, установленные на органе регулирования реверсивного насоса; первый
сумматор, соединенный с датчиком угла поворота; электронный усилитель, установленный на входе механизма управления, дополнительно введены датчик давления подпиточного насоса и электронный блок самонастройки, состоящий из трех электронных передающих преобразователей, дифференциатора, блока алгебраического сложения, входы которого соединены с выходами трех передающих преобразователей и дифференциатора, согласующего элемента, двух сумматоров, задающего элемента, формирователя коэффициента изменения давления питания механизма управления и элемента умножения; при этом входы дифференциатора и первого передающего преобразователя соединены с датчиком угловой скорости, вход второго преобразователя соединен с датчиком угла поворота, вход третьего преобразователя соединен с датчиком перепада давлений, вход согласующего элемента соединен с блоком алгебраического сложения, первые входы сумматоров соединены с согласующим элементом, второй вход второго сумматора соединен с задающим элементом, а второй вход третьего сумматора соединен с датчиком давления подпиточного насоса, входы формирователя коэффициента изменения давления питания механизма управления соединены со вторым и третьим сумматорами, а выход - с элементом умножения, который встроен между первым сумматором и электронным усилителем.
Существо полезной модели поясняется функциональной схемой предлагаемого гидропривода объемного регулирования.
Гидропривод объемного регулирования состоит из реверсивного насоса 1; электродвигателя 2; механизма управления 3; датчиков угла поворота 4 и угловой скорости 5, установленных на органе регулирования 6 реверсивного насоса 1; первого сумматора 7, соединенного с датчиком угла поворота 4; электронного усилителя 8; гидродвигателя 9 с объектом управления 10; гидролиний управления 11 и 12; датчика перепада давлений 13 в гидродвигателе 9; подпиточного насоса 14 с переливным клапаном 15; подпиточных клапанов 16 и 17; гидролинии питания 18, соединяющей подпиточный насос с механизмом управления 3, переливным клапаном 15 и входами подпиточных клапанов 16, 17; датчика давления 19 подпиточного насоса 14 и электронного блока самонастройки 20, встраиваемого между первым сумматором 7 и электронным усилителем 8. Блок самонастройки в свою очередь состоит из трех передающих преобразователей 21, 22 и 23, входы которых соединены с датчиками угла поворота 4, угловой скорости 5 и перепада давления 13, соответственно; дифференциатора 24, соединенного с датчиком
угловой скорости 5; блока алгебраического сложения 25, соединенного с блоками 21, 22, 23, 24; согласующего элемента 26, соединенного с блоком алгебраического сложения 25; второго сумматора 27, соединенного с задающим элементом 28 и блоком 26; третьего сумматора 29, соединенного с блоком 26 и датчиком 19; формирователя коэффициента изменения давления питания механизма управления 30, соединенного с сумматорами 27,29, и элемента умножения 31, соединенного с первым сумматором 7, электронным усилителем 8 и формирователем 30.
При работе гидропривода объемного регулирования (фиг.1) сигнал управления Uy поступает от пульта управления на первый сумматор 7, на который также приходит сигнал обратной связи с датчика угла поворота 4 реверсивного насоса 1, приводимого во вращение электродвигателем 2. В соответствии с управляющим сигналом орган регулирования 6 поворачивается с заданными скоростью и ускорением или удерживается на заданном угле поворота. При этом реверсивный насос 1 обеспечивает подачу рабочей жидкости в гидролинии управления 11,12 и гидродвигатель 9 обеспечивает движение объекта управления 10 с заданными скоростью и ускореннием.
Для обеспечения безкавитационной работы насоса 1 и гидродвигателя 9 объемные потери рабочей жидкости (утечки и потери на объемное сжатие жидкости под давлением) восполняются в гидролинии низкого давления через подпиточные клапаны 16 и 17 от расхода подпиточного насоса 14 через гидролинию питания 18. Давление питания рп подпиточного насоса 14 поддерживается переливным клапаном 15. Рабочая жидкость от подпиточного насоса 14 поступает также на питание механизма управления 3.
Блок самонастройки 20 обеспечивает постоянство скорости поворота органа регулирования насоса 1 при различных значениях давления питания подпиточного насоса 14, сохраняя тем самым заданный цикл работы гидропривода. В состав блока самонастройки введены элементы 21-31, обеспечивающие устойчивую и стабильную работу гидропривода.
Передающий преобразователь 21 преобразует сигнал датчика угла поворота 4 в сигнал пропорцианальный позиционной составляющей нагрузки на органе регулирования насоса 1 с коэффициентом Ку. Преобразователь 22 преобразует сигнал датчика скорости 5 в сигнал пропорциальный скоростной составляющей нагрузки на органе регулирования с коэффициентом Кс. Дифференциатор 24
преобразует сигнал датчика скорости Uc в сигнал пропорцианальный инерционной составляющей нагрузки на органе регулирования по закону
Uu-KuUc. Преобразователь 23 преобразует сигнал с датчика перепада давлений 13 в сигнал
пропорцианальный внешней составляющей нагрузки с коэффициентом Кр. Сигналы с элементов 21, 22, 23, 24 суммируются на блоке алгебраического сложения 25. Согласующий элемент 26 преобразует сигнал с блока 25 в сигнал пропорцианальный давлению нагрузки на 2-ом каскаде механизма управления 3. Блок 27 сравнивает сигналы номинального давления питания Unn механизма управления, формируемого задающим элементом 28, с сигналом от блока 26. Третий сумматор 29 сравнивает сигнал от датчика давления 19, соответствующий фактическому давлению питания механизма управления Ппф с сигналом U от блока 26, пропорцианальному давлению нагрузки. Блок 30 формирует коэффициент изменения фактического давления питания механизма управления от давления питания в номинальном режиме, равный отношению квадратных корней из значений сигналов с сумматоров 27 и 29. Блок умножения 31 обеспечивает перемножение сигнала рассогласование Ug с выхода первого сумматора 7 и сигнала с выхода блока 30, изменяя тем самым коэффициент передачи механизма управления 3.
Конструктивная реализация элементов 21-31 возможна как в виде отдельных электронных плат на базе стандартных микроэлектронных элементов, так и в виде логических блоков программы, реализованной с помощью ЭВМ, в зависимости от требований, предъявляемых к конкретной системе управления, в которой предполагается использование предлагаемого объемного гидропривода.
Источники информации, принятые во внимание при составлении описания:
1.Авторское свидетельство СССР № 684168 кл. 3F15B 11/04, 1979, БИ №33
2.Смирнова В.И. и др. Основы проектирования и расчета следящих систем, М.: Машиностроение, 1983 (прототип).
dt