Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
SINGLE-STAGE ELECTROHYDRAULIC AMPLIFIER WITH ELECTRICAL FEEDBACK ON CONSUMPTION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/085416
Kind Code:
A1
Abstract:
A single-stage electrohydraulic amplifier with electrical feedback on consumption is intended for automatic systems where rapid-action electrohydraulic amplifiers are used, and comprises a summing operational amplifier with two inputs, to one of which a control signal is supplied; an electronic power amplifier, the input of which is connected to the output of the summing amplifier; an electromechanical converter, the control winding of which is connected to the output of the power amplifier, and an armature is kinematically connected to the movable element of a hydraulic distributor, which is kinematically connected to the movable element of an electrical feedback sensor and is hydraulically connected to hydraulic injection and discharge lines and has two hydraulic output lines for connection to a consumer; a buffer apparatus, the input of which is connected to the signal winding of a feedback sensor of the hydraulic distributor, an electrohydraulic pressure differential sensor which is hydraulically connected by two hydraulic lines to the hydraulic output lines of the hydraulic distributor; a computer, one input of which is connected to the output of the buffer apparatus of the feedback sensor of the hydraulic distributor, and the other input of which is connected to the electrical output of the pressure differential sensor; and the output is connected to the second input of the summing amplifier.

Inventors:
RAZINTSEV, Valery Ivanovich (ul. Tverskaya, 8-1-156Moscow, 9, 125009, RU)
Application Number:
RU2012/000292
Publication Date:
June 13, 2013
Filing Date:
April 17, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
RAZINTSEV, Valery Ivanovich (ul. Tverskaya, 8-1-156Moscow, 9, 125009, RU)
International Classes:
F15B9/07
Foreign References:
RU2361122C2
RU2361121C2
RU2361120C2
US5165448A
US5240041A
Attorney, Agent or Firm:
IVASCHENKO, Oxana Ivanovna (ul. Zelenaya 17/30, Balashikha, 2, 143902, RU)
Download PDF:
Claims:
Формула изобретения

Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу, содержащий:

- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;

- электронный усилитель мощности, вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя;

- электромеханический преобразователь, управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности, а якорь кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;

- гидрораспределитель, кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;

- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидрораспределителя,

отличающийся тем, что в принципиальную схему заявленного электрогидравлического усилителя включены:

- электрогидравлический датчик перепада давлений, гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя ;

- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя, а другой вход соединен с электрическим выходом электрогидравлического датчика перепада давлений; выход электронного вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя.

Description:
Однокаскадный электрогидравлический усилитель с электрической обратной связью по расходу

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к электрогидравлическим автоматическим системам, широко применяемым в различных отраслях техники, где используются быстродействующие электрогидравлические усилители. Это и испытательные стенды в автомобильной и авиационной промышленностях, и мощные виброустановки в современных системах поиска нефти и газа, и прокатные станы в металлургии и ряд других применений.

Известны однокаскадные электрогидравлические усилители американской фирмы MOOG серии D633 и D634 [каталог «Сервоклапаны фирмы MOOG Gmbh. Нижегородский филиал, Россия, 2003»].

В качестве прототипа примем однокаскадный электрогидравлический усилитель серии D633.

Принципиальная электрогидравлическая схема электрогидравлического усилителя-прототипа изображена на фиг. 1 и содержит:

- суммирующий операционный усилитель (1) с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал (UBX);

- электронный усилитель мощности (2), вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1);

- электромеханический преобразователь (3), управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности (2), а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6);

- гидрораспределитель (6), кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем; - согласующую аппаратуру (4), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6), а выход согласующей аппаратуры соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).

Недостатком рассмотренного электрогидравлического усилителя-прототипа является зависимость распределяемого гидроусилителем расхода рабочей жидкости от перепада давлений от нагрузки в исполнительном устройстве следящего привода, в составе которого работает гидроусилитель, что снижает КПД этого привода.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение отмеченного недостатка.

Поставленная задача решается тем, что электрогидравлический усилитель содержит:

- суммирующий операционный усилитель с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал;

- электронный усилитель мощности, вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя;

- электромеханический преобразователь, управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности, а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя;

- гидрораспределитель, кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющей две выходные гидролинии для соединения с потребителем;

- согласующую аппаратуру, вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидрораспределителя,

при этом новым является то, что, согласно изобретению, в принципиальную схему заявленного электрогидравлического усилителя включены: -электрогидравлический датчик перепада давлений, гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя ;

- электронное вычислительное устройство, один вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры электрического датчика обратной связи гидрораспределителя, а другой вход соединен с электрическим выходом электрогидравлического датчика перепада давлений, выход электронного вычислительного устройства соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлена принципиальная электрогидравлическая схема усовершенствованного электрогидравлического усилителя, которая содержит:

- суммирующий операционный усилитель (1) с двумя входами, на один из которых подается управляющий сигнал (U BX );

- электронный усилитель мощности (2), вход которого соединен с выходом суммирующего операционного усилителя (1);

- электромеханический преобразователь (3), управляющая обмотка которого соединена с выходом электронного усилителя мощности (2), а якорь кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6);

- гидрораспределитель (6), кинематически связанный с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и имеющий две выходные гидролинии для соединения с потребителем;

- согласующую аппаратуру (4), вход которой соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6);

- электрогидравлический датчик перепада давлений (7), гидравлически соединенный двумя гидролиниями с выходными гидролиниями гидрораспределителя (6);

- электронное вычислительное устройство (8), один вход которого соединен с выходом (i/i) согласующей аппаратуры (4) электрического датчика обратной связи (5) гидрораспределителя (6), а другой вход соединен с электрическим выходом (ί/ 2 ) электрогидравлического датчика перепада давлений (7), выход (i/ oc ) электронного вычислительного устройства (8) соединен со вторым входом суммирующего операционного усилителя (1).

Заявленный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

На вход суммирующего операционного усилителя (1) поступает входной управляющий сигнал ( U BX ). Выход суммирующего операционного усилителя соединен со входом электронного усилителя мощности (2), предназначенного для усиления электрического сигнала, поступающего на управляющую обмотку электромеханического преобразователя (3), якорь которого кинематически связан с подвижным элементом (золотником) гидрораспределителя (6), кинематически связанного с подвижным элементом электрического датчика обратной связи (5), электрический сигнал ( U j ) с сигнальной обмотки этого датчика, через согласующую аппаратуру (4), поступает на первый вход электронного вычислительного устройства (8). Второй вход электронного вычислительного устройства (8) соединен с электрическим выходом ( U 2 ) датчика перепада давлений (7), измеряющего разность давлений в выходных гидро линиях заявленного гидроусилителя.

Электронное вычислительное устройство вычисляет сигнал обратной связи (U oc ), подаваемый на второй вход суммирующего операционного усилителя.

Для формирования замкнутого контура усовершенствованного гидроусилителя определим передаточную функцию по каналу электрической обратной связи.

Текущее значение расхода рабочей жидкости ( Q ), распределяемого гидрораспределителем, при коэффициенте перетечек равном нулю, определяется по ормуле:

где

μ - коэффициент расхода рабочих окон гидрораспределителя; Ь щ - ширина рабочих окон гидрораспределителя, Ь щ = const;

g - ускорение силы тяжести;

γ - удельный вес рабочей жидкости;

х 3 - текущее значение координаты золотника гидрораспределителя;

ΔΡ 0 = const, ΔΡ 0 = Ρ η - P b

Ρ η - давление в гидро линии нагнетания;

Pi - давление в гидролинии слива;

ΔΡ η = Р г - Р 2 , где

Р г Р 2 - давления в выходных гидролиниях гидроусилителя;

Введем согласующий коэффициент К с :

uoc.

с ~ Qo '

где:

- максимальное значение сигнала обратной связи;

Qo - расход рабочей жидкости при максимальном входном сигнале U BX и ΔΡ η = 0 :

Q 0 = μb щ x 0 /^ΔΡ 0 х 0 - максимальное значение координаты, определяющей величину и знак смещения золотника гидрораспределителя от нейтрального положения при максимальном входном управляющем сигнале (U BX ) и при АР п = 0.

Рассмотрим выражение:

„ х 3 и х ΔΡ η U 2

С учетом того, что— =— и— =— 0 ,

х 0 и ос аг 0 и 2

где

и г - электрический сигнал на выходе согласующей аппаратуры обратной связи гидрораспределителя:

= х з ' ^дос " ^СА'

к А0С - коэффициент передачи электрического датчика обратной связи;

к СА - - коэффициент передачи согласующей аппаратуры; U 2 - электрический сигнал, соответствующий ΔΡ η ;

U 2 - электрический сигнал, соответствующий ΔΡ 0 ,

то ормула для определения сигнала обратной связи U oc примет вид:

В итоге для гидропривода, управляемого заявленным гидроусилителем, имеем:

• инвариантность скоростной характеристики к изменению перепада давлений от нагрузки на выходном звене исполнительного механизма;

• существенное, в 1,7 раза увеличение коэффициента полезного действия (КПД) силовой части при перепаде давлений от нагрузки, составляющего от максимального значения;

• возможность, в случае необходимости, ограничения скорости выходного звена исполнительного механизма с помощью ограничения входного сигнала.