магнитострикционный электрогидравлический усилитель

Формула изобретения

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный к золотниковому распределительному устройству через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с постоянными дросселями и соединенный с дифференциальными соплами, отличающийся тем, что в него введен С-образный магнитострикционный исполнительный элемент с заслонками, закрепленными на его концах, и взаимодействующими с дифференциальными соплами через рабочую жидкость, блок управления, подключенный к противофазным управляющим обмоткам, установленным на рабочих участках С-образного магнитострикционного исполнительного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам управления гидрофицированным технологическим оборудованием и может быть использовано для управления исполнительными механизмами электрогидравлических приводов.

Известен электрогидравлический усилитель, содержащий корпус, распределительный элемент, пьезокерамический привод, поршень, связанный с упругим элементом через мультипликатор в виде упругой пластины (RU 2228465 С2, (Штыков В.А. и др.), 10.05.2004).

Предложенная конструкция имеет люфты между поршнями и мультипликатором в пьезокерамическом приводе, что отрицательно сказывается на точности устройства. Применение пьезокерамических исполнительных элементов снижает устойчивость устройства к механическим ударам и требует применения высоковольтных источников вторичного питания.

Известен электрогидравлический усилитель, содержащий корпус, гильзу из немагнитного материала с распределительным золотником, стержень из магнитострикционного материала, электрическую обмотку и вычислитель (SU 1710864 А1, (ПЕНЗЕНСКОЕ ПО «ЭРА»), 07.02.1992).

Одностороннее преобразование не позволяет уменьшить температурную погрешность магнитострикционного привода и имеет ограниченный диапазон перемещений, определяемый линейной длиной привода и магнитострикционной постоянной. Это ограничивает область технического использования устройства.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является электрогидравлический усилитель, выбранный в качестве прототипа. Он содержит источник рабочей жидкости, гильзу из немагнитного материала, разделительную перегородку, два сопла, две заслонки, линии подвода рабочей жидкости, два постоянных дросселя, два магнитострикционных исполнительных элемента с заслонками в форме стакана, управляющие обмотки и две части блока управления (RU 2171921 С1, (ПЕНЗЕНСКИЙ ГУ), 10.08.2001).

Указанное устройство обладает недостаточной точностью позиционирования заслонок, поскольку геометрия применяемых исполнительных элементов не позволяет уменьшить влияние температурной составляющей погрешности и увеличить диапазон преобразования.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности и расширение диапазона преобразования.

Это достигается тем, что в магнитострикционный электрогидравлический усилитель, содержащий источник рабочей жидкости, подключенный к золотниковому распределительному устройству через первую и вторую линии подвода рабочей жидкости с постоянными дросселями и соединенный с дифференциальными соплами, введен С-образный магнитострикционный исполнительный элемент с заслонками, закрепленными на его концах и взаимодействующими с дифференциальными соплами через рабочую жидкость, блок управления, подключенный к противофазным управляющим обмоткам, установленным на рабочих участках С-образного магнитострикционного исполнительного элемента.

На чертеже представлена структурная схема магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель содержит источник 1 рабочей жидкости, линии 2, 3 подвода рабочей жидкости, постоянные дроссели 4, 5, распределительное устройство 6, сопла 7, 8, заслонки 9, 10, С-образный магнитострикционный исполнительный элемент 11, управляющие обмотки 12, 13 и 14, 15, блок управления 16, а также линии Р, Т, А, В напора, слива и гидродвигателя, соответственно.

Источник 1 рабочей жидкости через линии 2, 3 подвода жидкости с постоянными дросселями 4, 5 соединен с двумя неподвижными соосными соплами 7, 8. Расход жидкости через сопла и, следовательно, перемещение золотникового распределительного устройства 6 регулируется перемещением заслонок 9, 10, выполненных в форме стакана и установленных на концах С-образного магнитострикционного исполнительного элемента, жестко присоединенного к корпусу в своей средней части. Поверх магнитострикционного элемента установлены две пары управляющих обмоток 12, 13 и 14, 15, включенные в противофазе и соединенные с блоком управления 16.

Магнитострикционный электрогидравлический усилитель работает следующим образом.

В исходном состоянии заслонки 9, 10 находятся в среднем положении, на расстоянии l от кромок сопел 7, 8. В этом положении сопротивления сопел уравниваются. При подаче токового сигнала блока управления 16 на первую пару управляющих обмоток 12, 13 последние создают продольные магнитные поля, которые воздействуют на магнитострикционный исполнительный элемент и вызывают смещение заслонки 9 влево на величину l₁₃, а заслонки 10 влево на величину l₁₂, где l₁₂, l₁₃ - магнитострикционные деформации участков l₁₂, l₁₃ исполнительного элемента под обмотками 12, 13, соответственно. Подавая противофазный сигнал управления на вторую пару обмоток 14, 15, можно вызвать смещение заслонок 9, 10 вправо, в результате магнитострикционных деформаций l₁₄ и l₁₅ соответствующих участков l ₁₄ и l₁₅ исполнительного элемента. Регулируя расход жидкости через сопла 7, 8, можно изменять положение распределительного устройства 6, выполненного в виде четырехщелевого золотника с центрирующими пружинами, а значит и управлять давлением в линиях А, В гидродвигателя.

Управляющие обмотки имеют одинаковую длину l₁₂=l₁₃ =l₁₄=l₁₅=l. Если токовый сигнал управления максимален, то они могут вызывать удлинения участков исполнительного элемента

где l_12max, l_13max, l_14max, l_15max - максимальные значения магнитострикционной деформации на соответствующих участках магнитострикционного элемента. Начальное расстояние l_H между соплами 7, 8 и заслонками 9, 10 выбрано равным l. Тогда зазор Х_7-9 между соплом 7 и заслонкой 9 составит

X_7-9= l+(l₁₅+ l₁₅)-(l₁₃+ l₁₃)= l+( l₁₅- l₁₃).

На обмотки 13 и 15 подается противофазный сигнал. Поэтому, если l₁₅=0, то l₁₃= l_max, и наоборот. Следовательно, разность ( l₁₅- l₁₃) может принимать значения в диапазоне от - l до + l, а величина Х_7-9 находится в пределах от 0 до 2 l. При этом зазор X_8-10 между соплом 8 и заслонкой 10 можно найти по формуле

X_8-10= l+(l₁₂+ l₁₂)-(l₁₄+ l₁₄)= l+( l₁₂- l₁₄).

Причем, если X_7-9=2 l, то X_8-10=0, и наоборот.

Таким образом, величина перемещения заслонки будет в два раза больше, чем у прототипа, где использовался прямолинейный магнитострикционный элемент. Это увеличивает диапазон преобразования заявляемого устройства относительно прототипа и расширяет область его применения.

Применение в исполнительном элементе предлагаемого усилителя металлического магнитострикционного материала, характеризующегося высокими временными показателями, магнитными и магнитострикционными характеристиками, позволяет повысить его динамическую точность и надежность, что отличает усилитель от выбранного прототипа.

Предлагаемая С-образная форма магнитострикционного исполнительного элемента 11 позволяет уменьшить влияние температурной составляющей погрешности позиционирования. Действительно, если участок l ₁₃ магнитострикционного исполнительного элемента 11 под действием температуры окружающей среды изменяет свои размеры на величину l_T, то размеры участка l ₁₅ изменются на эту же величину (I):

X _7-9= l+(l₁₅+ l₁₅+ l_T)-(l₁₃+ l₁₃+ l_T)= l+ l₁₅- l₁₃.

Следовательно, заявляемое устройство обладает более высокой точностью и более широким диапазоном преобразования по сравнению с прототипом, что расширяет область его технического применения.