ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С СИЛОВОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ПОЛОЖЕНИЮ ЗОЛОТНИКА
ELECTROHYDRAULIC POWER AMPLIFIER WITH MECHANICAL FEEDBACK AROUND SPOOL VALVE POSITION

Изобретение относится к области машиностроительной электрогидравлической автоматики и может быть использовано в высокоточных системах управления рабочих органов подвижных транспортных средств и летательных аппаратов.
Известен электрогидравлический усилитель мощности, содержащий корпус с напорным и сливным каналами подвода гидропитания и полостными каналами, с трехбуртовым цилиндрическим золотником, связанным через шарик, размещенный в проточке среднего бурта золотника, с силовой пружиной механической обратной связи по положению золотника, которая в свою очередь через тягу жестко связана с поворотным напорным соплом, закрепленным на конце в якоре электромеханического преобразователя, из корпуса которого выведена гибкая трубка, соединяющая внутренний канал напорного сопла с напорной гидролинией корпуса электрогидравлического. усилителя мощности. Кроме того, корпус электрогидравлического усилителя мощности содержит неподвижный приемник с конусными каналами, сообщенными через гидролинии в корпусе с соответствующими подторцевыми полостями золотника, фильтр перед входом в гибкую трубку, ведущей к поворотному напорному соплу (Инженерные исследования гидроприводов летательных аппаратов./Под ред. д.т.н. проф. Д.Н.Попова. - М.: Машиностроение, 1978 г., стр.51, рис.3.1в).
Наиболее близким к заявленному техническому решению по совокупности признаков и достигаемому эффекту является электрогидравлический усилитель мощности, содержащий корпус с напорным и сливным каналами подвода гидропитания и полостными каналами, с трехбуртовым цилиндрическим золотником, связанным через шарик, размещенный в проточке среднего бурта золотника, с силовой пружиной механической обратной связи по положению золотника, выполненной единой деталью с жестким стержнем, закрепленным на конце в якоре электромеханического преобразователя, а в другой своей части жестко связанным с подвижным дефлектором, имеющим внутреннее конусное отверстие, со стороны большего диаметра которого размещено неподвижное напорное сопло с внутренним каналом, сообщенным с напорной гидролинией через фильтр, со стороны меньшего диаметра размещен неподвижный приемник с конусными каналами, сообщенными через гидролинии в корпусе с соответствующими подторцевыми полостями золотника (там же, стр.51, рис.3.1г).
Основным достоинством указанного электрогидравлического усилителя мощности по сравнению с другими, выполненными с элементом «сопло-заслонка», является наличие одного напорного сопла вместо двух, что предполагает вероятность лишь «пассивного» отказа при засорении внутреннего канала напорного сопла и исключает «активный» отказ, который возможен для электрогидравлических усилителей мощности с элементом «сопло-заслонка». Это обстоятельство является особенно важным при работе систем управления.
Недостатком известной конструкции является наличие дополнительного элемента - дефлектора, размещенного между напорным соплом и приемником, что вносит определенную технологическую сложность в регулировке достаточно точного взаимного расположения элементов тройки «напорное сопло - дефлектор - приемник» и значительно усложняет конструкцию, а в итоге, снижает ее надежность.
Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение технологичности изготовления и упрощение конструкции электрогидравлического усилителя мощности с силовой механической обратной связью по положению золотника и, как следствие, повышение надежности конструкции.
Поставленная задача решается тем, что в заявленном электрогидравлическом усилителе мощности с силовой механической обратной связью по положению золотника (далее по тексту - электрогидравлический усилитель), содержащем корпус с напорным и сливным каналами подвода гидропитания и полостными каналами, с трехбуртовым цилиндрическим золотником, связанным через шарик, размещенный в проточке среднего бурта золотника, с силовой пружиной механической обратной связи по положению золотника, выполненной единой деталью с жестким стержнем, закрепленным на конце в якоре электромеханического преобразователя, размещенного на корпусе, содержащем также неподвижное напорное сопло с внутренним каналом, сообщенным с напорной гидролинией через фильтр, и приемник с конусными каналами, сообщенными через гидролинии в корпусе с соответствующими подторцевыми полостями золотника, согласно изобретению он выполнен с цилиндрическим, имеющим возможность перемещаться в отверстии корпуса приемником с двумя буртами, один из которых выполнен с продольными по всей длине бурта плоскостями, расположенными против друг друга, двумя параллельными этим плоскостям расположенными по оси приемника внутренними сквозными отверстиями с выходами на цилиндрическую гладкую поверхность приемника, в каждое из которых выходят по одному конусному каналу со стороны одной из плоскостей и которые сообщены через гидролинии в корпусе с соответствующими подторцевыми полостями золотника, с эксцентриком круглого сечения со стороны наружного торца этого бурта, расположенным в отверстии ориентировки приемника в корпусе, а также с полусферами, встроенными в противоположных направлениях по одной оси в жесткий стержень силовой пружины механической обратной связи по положению золотника, расположенными в проточке между буртами приемника и контактирующими каждая с одной из двух поверхностей внутренних торцов буртов приемника.
Техническая сущность и принцип действия заявляемого устройства поясняются чертежами, где представлена его общая схема:
- на фиг.1 электрогидравлический усилитель показан при отсутствии электрических сигналов управления, подаваемых на его электромеханический преобразователь;
- на фиг.2 электрогидравлический усилитель показан в момент подачи на его электромеханический преобразователь электрического сигнала определенной полярности (работа в режиме управления).
Электрогидравлический усилитель содержит корпус 1 с напорным 2 и сливным 3 каналами подвода гидропитания и полостными каналами 4 и 5, трехбуртовый цилиндрический золотник 6 с проточкой в среднем бурте золотника 6, в которой размещен шарик силовой пружины 7 механической обратной связи по положению золотника 6, состоящей из двух частей - плоской пружинящей части с шариком и жесткого стержня, имеющего в своей нижней (фиг.1) части встроенные полусферы 8 и 9 и закрепленного верхней (фиг.1) своей частью в якоре 10 электромеханического преобразователя 11, размещенного на корпусе 1. В корпусе 1 размещены также неподвижное напорное сопло 12 с внутренним каналом 13, сообщенным через гидролинию 14 и фильтр 15 с напорным каналом 2 подвода гидропитания, сообщенным одновременно через гидролинии 16 и 17 соответственно с правой (фиг.1) кромкой левого (фиг.1) бурта и с левой (фиг.1) кромкой правого (фиг.1) бурта золотника 6, и скомплектованный по диаметру с минимальным зазором в отверстии корпуса 1 цилиндрический приемник 18 с двумя буртами 19 и 20, проточкой между ними, в которой размещены встроенные в жесткий стержень пружины 7 полусферы 8 и 9, с плоскостями 21 и 22 в бурте 19, на одну из которых выходят конусные каналы 23 и 24 соответственно из двух сквозных отверстий 25 и 26 с выходами на цилиндрическую гладкую поверхность бурта 19, с эксцентриком 27 круглого сечения, размещенным с необходимым диаметральным зазором в отверстии ориентировки приемника 18 в корпусе 1 таким образом, чтобы конусные каналы 23 и 24 располагались в одной плоскости с внутренним каналом 13 напорного сопла 12, выходящим перпендикулярно оси приемника 18 посередине между конусными каналами 23 и 24 при нейтральном положении приемника 18 и, соответственно, якоря 10 электромеханического преобразователя 11 и силовой пружины 7 механической обратной связи (фиг.1). Торец напорного сопла 12 со стороны выхода его внутреннего канала 13 параллелен плоскости 21 бурта 19 приемника 18 и образует до плоскости 21 необходимый малый зазор. Отверстие 25 в месте одного из выходов на цилиндрическую гладкую поверхность бурта 19 приемника 18 сообщено через гидролинии 28 и 29 в корпусе 1 с подторцевой полостью 30 золотника 6, а отверстие 26 в месте одного из выходов на цилиндрическую гладкую поверхность бурта 19 приемника 18 сообщено через гидролинии 31 и 32 в корпусе 1 с подторцевой полостью 33 золотника 6. Сливной канал 3 подвода гидропитания сообщен через проточку в среднем бурте золотника 6 с пружинной полостью 34, а через гидролинии 35 и 36 подведен соответственно к левой и правой (фиг.1) кромкам среднего бурта золотника 6. Полостные каналы 4 и 5 сообщены соответственно с межбуртовыми полостями 37 и 38 золотника 6.
Электрогидравлический усилитель работает следующим образом.
При подаче давления напора рабочей жидкости в напорный канал 2 подвода гидропитания давление напора по гидролинии 16 подается к правой (фиг.1) кромке левого (фиг.1) бурта золотника 6, по гидролинии 17 подается к левой (фиг.1) кромке правого (фиг.1) бурта золотника 6, а через фильтр 15 и гидролинию 14 - к внутреннему каналу 13 напорного сопла 12. В сливной канал 3 подвода гидропитания подается давление слива рабочей жидкости, которое поступает через гидролинии 35 и 36 соответственно к левой и правой (фиг.1) кромкам среднего бурта золотника 6, а через проточку в среднем бурте золотника 6 в пружинную полость 34, а также в зазоры к плоскостям 21 и 22 бурта 19 приемника 18, в том числе к малому зазору, образованному торцом напорного сопла 12 со стороны выхода внутреннего канала 13 и плоскостью 21. Кинетическая энергия струи рабочей жидкости из напорного сопла 12 преобразуется в потенциальную энергию давления рабочей жидкости в подторцевых полостях 30 и 33 золотника 6 за счет сообщения их соответственно через гидролинии 29, 28, отверстие 25 с конусным каналом 23, через гидролинии 32, 31, отверстие 26 - с конусным каналом 24.
При отсутствии подачи электрических сигналов управления в электромеханический преобразователь 11 (фиг.1) якорь 10 находится в нейтральном положении, внутренний канал 13 напорного сопла 12 располагается симметрично относительно конусных каналов 23 и 24 приемника 18. В этом случае давления рабочей жидкости в подторцевых полостях 30 и 33 будут равны и золотник 6 находится в покое в нейтральном положении (фиг.1).
При подаче электрического сигнала управления определенной полярности и значения в электромеханический преобразователь 11 (фиг.2) якорь 10, преодолевая усилие пружины обратной связи 7, смещается из нейтрального положения. Полусфера 8, встроенная в жесткий стержень пружины обратной связи 7, закрепленный в якоре 10, смещает влево (фиг.2) приемник 18, давление рабочей жидкости в подторцевой полости 33 превысит давление в подторцевой полости 30 золотника 6, в результате чего золотник 6 начинает перемещаться вправо (фиг.2), увлекая за собой шарик пружины обратной связи 7, при этом создает момент на якоре 10 электромеханического преобразователя 11 пропорционально величине смещения золотника 6 от нейтрального положения. Этот момент складывается с моментом сил, обусловленным электрическим сигналом управления. Как только эти моменты сравняются, жесткий стержень пружины обратной связи 7 вместе с якорем 10 займут нейтральное положение, приведя полусферой 9 приемник 18 также в исходное положение. Давления рабочей жидкости в подторцевых полостях 30 и 33 золотника 6 станут равными и золотник 6 остановится. При этом положении золотника 6, смещенного вправо (на фиг.2 не показано), рабочая жидкость под давлением напора из напорного канала 2 подвода гидропитания поступает через гидролинию 17, открывшиеся дросселирующие окна (на фиг.2 не показаны) левой (фиг.2) кромкой правого (фиг.2) бурта золотника 6, межбуртовую полость 38 в полостной канал 5 и далее в одну из двух рабочих полостей исполнительного механизма (на фиг.2 не показан), из второй рабочей полости которого рабочая жидкость вытесняется в полостной канал 4, межбуртовую полость 37, открывшиеся дросселирующие окна (на фиг.2 не показаны) левой (фиг.2) кромкой среднего бурта золотника 6, гидролинию 35 в сливной канал 3 подвода гидропитания.
При подаче электрического сигнала управления обратной полярности в электромеханический преобразователь 11 (фиг.2) работа электрогидравлического усилителя происходит аналогичным образом, золотник 6 при этом смещается в обратном направлении, отслеживая своим положением значение и полярность этого электрического сигнала и открывая соответствующие дросселирующие окна кромками своих буртов.
Величина и направление расхода рабочей жидкости, проходящего через дросселирующие окна (на фиг.2 не показаны), на кромках буртов золотника 6 электрогидравлического усилителя определяется значением и полярностью электрического управляющего сигнала, поданного в электромеханический преобразователь 11.