Электрогидравлический приводной механизм: ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД МЕХАНИЗМА КАЧАНИЯ КРИСТАЛЛИЗАТОРА

Содержание

Что такое электрогидравлический привод?

Электрогидравлический привод — это устройство, предназначенное для обеспечения переключения или приведения в действие различных систем, использующих гидравлическое усилие, которое постоянно регулируется обратной связью от датчиков системы. Этот уровень управления срабатыванием необходим в системах с постоянными колебаниями спроса. Управление приводом стало возможным благодаря включению сервосистемы, которая ассимилирует входные сигналы датчика и регулирует поток гидравлической жидкости в привод. Помимо этой особенности, электрогидравлический привод функционирует почти так же, как и другие приводы с гидравлическим приводом, и состоит из поршня в закрытой трубке или гильзе, приводимой в движение вперед или назад под давлением жидкости. Этот тип привода обычно доступен в линейной, четвертьоборотной и многооборотной конфигурациях.

В большинстве традиционных исполнительных механизмов используются электродвигатели или давление сжатого воздуха и масла для перемещения механизма, который, в свою очередь, обеспечивает приведение в действие другого механизма, такого как клапан, заслонка или переключатель. В этих случаях привод обеспечивает довольно простое движение конечной величины. Другими словами, он будет перемещать затвор, установленный из закрытого в открытое положение, только без промежуточного позиционного управления. Многие системные процессы требуют более высокой степени точного управления приводом, как с точки зрения расстояния, на которое перемещается привод, так и количества подаваемой мощности. Когда используются гидравлические приводы, одним из способов достижения этого типа управления является использование электрогидравлического привода.

Электрогидравлический привод имеет много общего с другими вариантами гидравлического одиночного рабочего цикла в том, что он состоит из масляного резервуара и насоса, который подает сжатое гидравлическое масло в закрытый поршень. Давление масла перемещает поршень, который обеспечивает приводное движение. Однако, в отличие от более простых приводов простого действия, электрогидравлический привод постоянно приспосабливается к требованиям системы с приращением соразмерной величины. Этот широкий диапазон рабочих перемещений стал возможен благодаря включению сервоусилителя и набора клапанов в цепь привода. Входы системного датчика отправляются на усилитель, который интерпретирует системные требования и отправляет соответствующие сигналы в набор сервоклапанов.

Затем сервоклапан действует в качестве регулятора, который контролирует продолжительность движения электрогидравлического привода, скорость, с которой он движется, и величину крутящего момента или мощности, которые он оказывает. Эти приводы доступны в нескольких конфигурациях, которые включают линейные, четвертьоборотные и многооборотные типы. Линейный привод обеспечивает движение приведения в движение по прямой линии, в то время как два других типа имеют вращательное действие. Привод на четверть оборота обычно используется на клапанах типа «бабочка», для работы которых требуется только четверть оборота, и на многооборотных клапанах типа затворов, для открытия или закрытия которых требуется один полный оборот или более.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Электрогидравлический привод

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в высокоточных быстродействующих электрогидравлических приводах (ЭГП) следящих систем. В ЭГП, содержащем приводной двигатель, кинематически соединенный с ним регулируемый насос (РН), гидродвигатель, позиционный электрогидравлический механизм управления, состоящий из датчика положения, сумматора и электрогидравлического механизма управления, вспомогательный насос, кинематически связанный с валом РН, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, исполнительный механизм, кинематически соединенный с валом или штоком гидродвигателя, гидродвигатель и РН связаны объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями, введены дополнительный вспомогательный насос, кинематически связанный с валом РН, и дополнительный предохранительный клапан. Технический результат направлен на увеличение диапазона регулирования и улучшение динамических характеристик ЭГП, а также на эффективное использование гидравлической энергии, т.е. на повышение КПД ЭГП. 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в высокоточных быстродействующих электрогидравлических приводах (ЭГП) следящих систем.

Известен объемно-замкнутый гидропривод (патент №2318148), который содержит регулируемый насос с электрогидравлическим механизмом управления (ЭГМУ), гидродвигатель, соединенный гидролиниями с насосом, вспомогательный насос, кинематически соединенный с валом регулируемого поршневого насоса, предохранительный клапан, два подпиточных регулируемых редукционных клапана. Выход вспомогательного насоса соединен с входами предохранительного клапана, электрогидравлического механизма управления, двух подпиточных регулируемых редукционных клапанов. Линии управления редукционных клапанов соединены с междроссельными камерами ЭГМУ.

Недостатками известного объемно-замкнутого гидропривода (ОЗГП) являются:

1 Если в качестве насоса и гидродвигателя применены аксиально-поршневые гидромашины с наклонным диском со свободно посаженными в отверстиях блока цилиндров поршнями, ведение которых осуществляется при помощи давления рабочей жидкости вспомогательного насоса, то такая конструкция практически неприменима в высокоэнергоемких быстродействующих электрогидравлических следящих приводах по причине малой мощности.

2 Вспомогательный насос обеспечивает питание одновременно, как ЭГМУ, так и подпитку силовой части ОЗГП. В динамическом режиме происходит взаимовлияние процессов в ЭГМУ и в силовой части гидропривода, которое проявляется в уменьшении давления питания вспомогательного насоса и соответственно снижению быстродействия и коэффициента усиления ОЗГП.

3 Подсоединение к междроссельным камерам линий управления регулируемых редукционных клапанов приводит к увеличению присоединенных объемов и утечек рабочей жидкости, что ухудшает динамические характеристики ОЗГП.

4 Несмотря на подключение регулируемых редукционных клапанов, вспомогательный насос при его полных подаче и давлении работает постоянно, что снижает КПД ОЗГП. А наличие редукционных клапанов способствует дополнительному образованию потерь гидравлической энергии в процессе снижения величины давления вспомогательного насоса до давления в силовых гидравлических линиях ОЗГП.

5 Внутренняя механическая обратная связь в ОЗГП, выполненная в виде рычажного механизма, передающего движение от регулирующего органа насоса через пружины к золотнику ЭГМУ, снижает быстродействие ОЗГП.

Рассмотренный ОЗГП в лучшем случае может быть применен в транспортных, строительных и других машинах, но не в высокоточных и быстродействующих электрогидравлических приводах слежения, наведения.

Известен ЭГП, например, в изделии СП190 (Руководство по эксплуатации АЮИЖ.461324.001 РЭ АО «ВНИИ «Сигнал» г. Ковров, 2005 г.), принятый за прототип.

ЭГП прототипа содержит приводной двигатель, гидравлически замкнутые между собой аксиально-поршневые гидромотор и регулируемый насос с электрогидравлическим механизмом управления, управляющим положением регулирующего органа регулируемого насоса, объект регулирования, вспомогательный насос, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, сумматор, датчик положения регулирующего органа насоса, при этом вход вспомогательного насоса и выход предохранительного клапана соединены с пополнительным баком, а выход вспомогательного насоса — с гидравлическим входом электрогидравлического механизма управления, с входом предохранительного клапана и с входами первого и второго подпиточных клапанов, выходы которых соединены с соответствующими силовыми гидравлическими магистралями ЭГП, вал приводного двигателя кинематически соединен через вал регулируемого насоса с валом вспомогательного насоса. Датчик положения кинематически соединен с регулирующим органом регулируемого насоса, а своим электрическим выходом соединен с первым входом сумматора, второй электрический вход которого является управляющим входом ЭГП, а его электрический выход соединен с электрическим входом ЭГМУ.

Недостатками указанного ЭГП являются:

1 Уменьшение давления питания ЭГМУ при подаче рабочей жидкости от вспомогательного насоса одновременно на ЭГМУ и в подпиточные клапаны приводит к уменьшению коэффициента усиления, быстродействия ЭГМУ и, как следствие, к уменьшению полосы пропускания на верхних частотах отработки управляющего воздействия.

2 Значительная зона нечувствительности к смене знака управляющего воздействия вследствие относительно высокого давления подпитки.

3 Большое тепловыделение от работы вспомогательного насоса при необходимом значении давления и подачи, особенно в статическом режиме работы ЭГП. Это снижает КПД и определяет наличие отдельной системы охлаждения в составе ЭГП.

4 Повышенное давление подпитки силовых гидравлических магистралей приводит к значительным утечкам в регулируемом насосе и гидродвигателе. Требуется время для создания требуемого перепада давления на гидродвигателе для восполнения этих утечек и преодоления момента или усилия трения в гидродвигателе.

Изобретение направлено на увеличение диапазона регулирования и улучшение динамических характеристик ЭГП, в частности на уменьшение зоны нечувствительности при управляющем воздействии малой частоты и амплитуды, на увеличение полосы пропускания при отработке управляющего воздействия, а также на эффективное использование гидравлической энергии, т.е. на повышение КПД ЭГП.

Технический результат достигается тем, что в ЭГП, содержащий приводной двигатель, кинематически соединенный с ним регулируемый насос (РН), гидродвигатель, позиционный электрогидравлический механизм управления (ПЭГМУ), состоящий из датчика положения, сумматора и ЭГМУ, вспомогательный насос, кинематически связанный с валом РН, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, исполнительный механизм, кинематически соединенный с валом или штоком гидродвигателя, гидродвигатель и РН связаны объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями, вход вспомогательного насоса и выход предохранительного клапана соединены с пополнительным баком, а выход вспомогательного насоса — с входом предохранительного клапана, и с входами первого и второго подпиточных клапанов, выходы которых соединены с соответствующими объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями ЭГП, механический вход датчика положения кинематически соединен с выходом ЭГМУ и с регулирующим органом РН, а электрический выход соединен с первым входом сумматора, второй электрический вход которого является управляющим входом для ЭГП, а выход сумматора соединен с управляющим электрическим входом ЭГМУ, введены дополнительный вспомогательный насос, кинематически связанный с валом РН, и дополнительный предохранительный клапан. Вход дополнительного вспомогательного насоса соединен с пополнительным баком, а его выход — с входом дополнительного предохранительного клапана и с гидравлическим входом ЭГМУ, выход дополнительного предохранительного клапана соединен с пополнительным баком, причем давление питания ПЭГМУ Р

питПЭГМУ, подаваемое от дополнительного вспомогательного насоса, определяется соотношением (Кулагин А.В. и др. Основы теории и конструирования объемных гидропередач. М.: Машиностроение. 1969 г. стр. 334):

где РпитПЭГМУ — давление питания ПЭГМУ,

τ — постоянная времени ПЭГМУ,

а — периметр дросселирующей щели,

ψ — эквивалентный коэффициент расхода,

F — площадь, например, управляющего поршня ПЭГМУ,

ρ — плотность рабочей жидкости,

ΔРзап1 — запас давления, назначаемый в зависимости от конструктивных особенностей, технологического состояния и требований к виброустойчивости ЭГМУ, при этом давление подпитки, подаваемое от вспомогательного насоса через первый и второй подпиточные клапаны в объемно-замкнутые силовые гидравлические магистрали ЭГП РпитСГМ, для устранения кавитации в них, определяется соотношением (Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Справочное пособие. М.: Машгиз 1963 г. стр. 94-96):

где РпитСГМ_ давление подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей ЭГП,

к — коэффициент, характеризующий тип гидромашины,

ρ — плотность рабочей жидкости,

v — скорость вытеснителя (например, поршня) гидромашины,

Pt — давление насыщенных паров рабочей жидкости,

ΔРзап2 — запас давления, назначаемый в зависимости от конструктивных особенностей РН и гидродвигателя и обеспечивающий виброустойчивость ЭГП.

Но при этом давление подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей РпитСГМ должно быть не менее давления, рекомендуемого в паспортах элементов ЭГП, особенно на входе всасывающей гидравлической магистрали РН и на выходе гидродвигателя, давление настройки дополнительного предохранительного клапана соответствует давлению питания ПЭГМУ (РпитПЭГМУ) (1), а давление настройки предохранительного клапана соответствует давлению подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей РпитСГМ (2) ЭГП с учетом потерь давления на первом и втором подпиточных клапанах и присоединенных к ним гидравлических линий.

На фиг. 1 приведена структурная схема электрогидравлического привода. На фиг. 2 показано сравнение развиваемых мощностей одного вспомогательного насоса в составе ЭГП и развиваемых мощностей двух предлагаемых вспомогательных насосов.

ЭГП (фиг. 1) содержит приводной двигатель 1, кинематически связанный с ним РН 2, гидродвигатель 3, ПЭГМУ 4, состоящий из датчика положения 5, сумматора 6 и ЭГМУ 7, вспомогательный насос 8, кинематически связанный с валом РН 2, предохранительный клапан 9, первый 10 и второй 11 подпиточные клапаны, пополнительный бак 12, исполнительный механизм 13, кинематически соединенный с валом или штоком гидродвигателя 3, гидродвигатель 3 и РН 2 связаны объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями 14 и 15, вход вспомогательного насоса 8 и выход предохранительного клапана 9 соединены с пополнительным баком 12, а выход вспомогательного насоса 8 — с входом предохранительного клапана 9 и с входами первого 10 и второго 11 подпиточных клапанов, выходы которых соединены с соответствующими объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями 14, 15, механический вход датчика положения 5 кинематически соединен с выходом ЭГМУ 7 и с регулирующим органом РН 2, а электрический выход соединен с первым входом сумматора 6, второй электрический вход которого является управляющим входом ЭГП, а выход сумматора 6 соединен с управляющим электрическим входом ЭГМУ 7.

В ЭГП введены дополнительный вспомогательный насос 16, кинематически связанный с валом РН 2, и дополнительный предохранительный клапан 17, вход дополнительного вспомогательного насоса 16 соединен с пополнительным баком 12, а его выход — с входом дополнительного предохранительного клапана 17 и с гидравлическим входом ПЭГМУ 4, выход дополнительного предохранительного клапана 17 соединен с пополнительным баком 12, причем давление питания ПЭГМУ 4 РпитПЭГМУ определяется соотношением (1), а давление подпитки, подаваемое через первый 10 и второй 11 подпиточные клапаны в силовые объемно-замкнутые гидравлические магистрали 14, 15 РпитСГМ определяется соотношением (2). При этом давление подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14, 15 должно быть не менее давления, рекомендуемого в паспортах элементов электрогидравлического привода, особенно на входе всасывающей гидравлической магистрали РН 2 и на входе гидродвигателя 3, давление настройки дополнительного предохранительного клапана 17 соответствует давлению питания ПЭГМУ 4, а давление настройки предохранительного клапана 9 соответствует давлению подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14, 15, с учетом дополнительных потерь давления на первом 10 и втором 12 подпиточных клапанах и присоединенных к ним гидравлических линий. Кинематическая связь вала приводного двигателя 1 с валами РН 2, вспомогательного насоса 8, дополнительного вспомогательного насоса 16 может быть выполнена непосредственно напрямую с каждым из насосов либо через валы указанных насосов, соединяемых в любой комбинации, последовательно или параллельно.

При вращении вала приводного двигателя 1 и кинематически связанных с ним валов РН 2, вспомогательного насоса 8, дополнительного вспомогательного насоса 16, вспомогательный насос 8 и дополнительный вспомогательный насос 16 всасывают рабочую жидкость из пополнительного бака 12. Дополнительный вспомогательный насос 16 подает рабочую жидкость на вход дополнительного предохранительного клапана 17 и на гидравлический вход ПЭГМУ 4, при этом возникает давление, равное давлению питания ПЭГМУ 4, определяемое настройкой дополнительного предохранительного клапана 17. Вспомогательный насос 8 подает рабочую жидкость на вход предохранительного клапана 9 и на входы подпиточных клапанов 10 и 11 по присоединенным к ним гидравлическим линиям, при этом возникает давление, определяемое настройкой предохранительного клапана 9, равное давлению подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14, 15, с учетом дополнительных потерь давления на первом 10 и втором 11 подпиточных клапанах и присоединенных к ним гидравлических линий. С выходов предохранительных клапанов 9, 17 рабочая жидкость поступает в пополнительный бак 12. С выходов первого 10 и второго 11 подпиточных клапанов рабочая жидкость поступает в силовые объемно-замкнутые гидравлические магистрали 14, 15 соответственно, подпитывая РН 2 и гидродвигатель 3, восполняя утечки.

Электрический сигнал с датчика положения 5 поступает на первый вход сумматора 6, образуя отрицательную обратную связь по положению регулирующего органа РН 2. На второй вход сумматора 6 подается управляющий электрический сигнал Uупр. Результирующий электрический сигнал с выхода сумматора 6 поступает на электрический вход ЭГМУ 7.

При отсутствии управляющего сигнала Uупр РН 2 с регулирующим органом, находящемся в нейтральном (нулевом) положении, подачу рабочей жидкости не производит, поэтому вал (шток) гидродвигателя 3 неподвижен. На электрическом входе ЭГМУ 7 формируется сигнал, как разность управляющего воздействия Uупр. и сигнала обратной связи с датчика положения 5, кинематически связанного с регулирующим органом РН 2. При увеличении на втором входе сумматора 6 управляющего воздействия Uупр. пропорционально изменяется положение регулирующего органа РН 2 и, соответственно, обеспечивается подача рабочей жидкости в одну из объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14 или 15 (напорная гидролиния). После начала движения вала (штока) гидродвигателя 3, рабочая жидкость возвращается по одной из объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 15 или 14 (сливная магистраль) в РН 2. Пропорционально управляющему воздействию Uупр. перемещается регулирующий орган РН 2 и с пропорциональной скоростью перемещается исполнительный механизм 13.

Исследования в АО «ВНИИ «Сигнал» показали следующее. При отсутствии управляющего сигнала Uупр. в обеих объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралях 14 и 15 устанавливается давление подпитки, поэтому в обеих магистралях 14 и 15, РН 2 и гидродвигателе 3 появляются начальные утечки рабочей жидкости. В элементах ходовой части гидродвигателя 3 имеются гидромеханические потери, увеличивающиеся с увеличением давления подпитки. С увеличением управляющего сигнала Uупр. увеличивается давление в одной из объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14 или 15 и соответственно, растет величина утечек из РН 2, и особенно из гидродвигателя 3, увеличиваясь до значительной величины.

Давление в одной из объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14 или 15 возрастает до давления страгивания, после чего вал (шток) гидродвигателя 3 начинает перемещаться, при этом утечки в гидродвигателе 3 уменьшаются до величины, пропорциональной перепаду давления в объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралях 14 или 15. Особенно это характерно для гидродвигателей типа аксиально-поршневых гидромоторов с наклонным диском и гидростатическими опорами. Величины давления страгивания и утечек до и после начала движения исполнительного механизма 13 определяют величину минимальной устойчивой скорости гидродвигателя 3.

Уменьшение давления питания объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14, 15 по сравнению с давлением питания ЭГМУ 7 при их раздельном питании обеспечивает уменьшение величины утечек рабочей жидкости и гидромеханических потерь в гидродвигателе 3, особенно в гидромоторах аксиально-поршневого типа с наклонным диском и гидростатическими опорами (до 100 раз). Кроме того, снижение давления питания объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей уменьшает зону нечувствительности ЭГП и, соответственно, уменьшает запаздывание на низких частотах, особенно при смене знака скорости движения на выходе гидродвигателя 3. При этом минимальное значение давления подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей 14, 15 выбирается по условиям, исключающим кавитацию в них или не менее давления, рекомендованного в паспортах элементов ЭГП, например, для входа в РН 2 или для выхода из гидродвигателя 3.

Кроме того, возможность повышения давления питания ПЭГМУ 4, а именно ЭГМУ 7, например типа «сопло-заслонка-золотник», как свидетельствует выражение (1) для постоянной времени ПЭГМУ 4, приводит к улучшению динамических показателей ЭГП, так как постоянная времени т уменьшается, соответственно, увеличивается полоса пропускания ЭГП. Таким образом, повышается точность отработки управляющих воздействий в расширенном диапазоне как низких, так и высоких частот.

На фиг. 2 показано сравнение мощностей подводимой энергии к ПЭГМУ 4 и объемно-замкнутым силовым гидравлическим магистралям 14, 15, где N1 = РпитПЭГМУ ⋅ QпитПЭГМУ — мощность, подводимая к ПЭГМУ 4;

N2 = РпитСГМ ⋅ QпитСГМ — мощность, подводимая к объемно-замкнутым силовым гидравлическим магистралям 14, 15, в качестве подпитки, где РпитПЭГМУ_ давление питания ПЭГМУ 4;

QпитПЭГМУ — расход рабочей жидкости в ПЭГМУ 4;

РпитСГМ_ давление питания силовых гидравлических магистралей 14, 15;

QпитСГМ_ расход рабочей жидкости для подпитки силовых гидравлических магистралей 3, 4.

В случае наличия предлагаемых двух вспомогательных насосов 8, 16, подводимая мощность равна N1+N2. В случае наличия одного вспомогательного насоса (прототип) подводимая мощность равна N1+N2+N3, где N3 = (PпитПЭГМУ — РпитСГМ) QпитСГМ — сэкономленная мощность (достигающая до 40% по отношению к подводимой мощности прототипа). Соотношения (для наглядности) приведены из условия одинакового давления питания ПЭГМУ в прототипе и в предлагаемом ЭГП.

Таким образом, повышается КПД ЭГП, уменьшается тепловыделение в ЭГП, снижается масса и энергоемкость оборудования, охлаждающего рабочую жидкость.

Испытания, проведенные в АО «ВНИИ «Сигнал», подтвердили эффективность предлагаемых технических решений.

Электрогидравлический привод, содержащий приводной двигатель, кинематически соединенный с ним регулируемый насос, гидродвигатель, позиционный электрогидравлический механизм управления, состоящий из датчика положения, сумматора и электрогидравлического механизма управления, вспомогательный насос, кинематически связанный с валом регулируемого насоса, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, исполнительный механизм, кинематически соединенный с валом или штоком гидродвигателя, гидродвигатель и регулируемый насос связаны объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями, вход вспомогательного насоса и выход предохранительного клапана соединены с пополнительным баком, а выход вспомогательного насоса — с входом предохранительного клапана и с входами первого и второго подпиточных клапанов, выходы которых соединены с соответствующими объемно-замкнутыми силовыми гидравлическими магистралями электрогидравлического привода, механический вход датчика положения кинематически соединен с выходом электрогидравлического механизма управления и с регулирующим органом регулируемого насоса, а электрический выход соединен с первым входом сумматора, второй электрический вход которого является управляющим входом для электрогидравлического привода, а выход сумматора соединен с управляющим электрическим входом электрогидравлического механизма управления, отличающийся тем, что в него введены дополнительный вспомогательный насос, кинематически связанный с валом регулируемого насоса, и дополнительный предохранительный клапан, вход дополнительного вспомогательного насоса соединен с пополнительным баком, а его выход — с входом дополнительного предохранительного клапана и с гидравлическим входом позиционного электрогидравлического механизма управления, выход дополнительного предохранительного клапана соединен с пополнительным баком, причем давление питания позиционного электрогидравлического механизма управления, подаваемое от дополнительного вспомогательного насоса, определяется соотношением

где РпитПЭГМУ — давление питания позиционного электрогидравлического механизма управления;

τ — постоянная времени позиционного электрогидравлического механизма управления;

а — периметр дросселирующей щели;

ψ — эквивалентный коэффициент расхода;

F — площадь, например, управляющего поршня позиционного электрогидравлического механизма управления;

ρ — плотность рабочей жидкости;

ΔРзап1 — запас давления, назначаемый в зависимости от конструктивных особенностей, технологического состояния и требований к виброустойчивости электрогидравлического механизма управления,

при этом давление подпитки, подаваемое от вспомогательного насоса через первый и второй подпиточные клапаны в объемно-замкнутые гидравлические магистрали электрогидравлического привода для устранения кавитации в них, определяется соотношением

где РпитСГМ — давление подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей электрогидравлического привода,

к — коэффициент, характеризующий тип гидромашины;

ρ — плотность рабочей жидкости;

v — скорость вытеснителя (например, поршня) гидромашины;

Pt — давление насыщенных паров рабочей жидкости;

ΔРзап2 — запас давления, назначаемый в зависимости от конструктивных особенностей регулируемого насоса и гидродвигателя и обеспечивающий виброустойчивость электрогидравлического привода, но при этом давление подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей должно быть не менее давления, рекомендуемого в паспортах элементов электрогидравлического привода, особенно на входе всасывающей гидравлической магистрали регулируемого насоса и на выходе гидродвигателя, давление настройки дополнительного предохранительного клапана соответствует давлению питания позиционного электрогидравлического механизма управления, а давление настройки предохранительного клапана соответствует давлению подпитки объемно-замкнутых силовых гидравлических магистралей электрогидравлического привода с учетом дополнительных потерь давления на первом и втором подпиточных клапанах и присоединенных к ним гидравлических линий.

Электрогидравлический привод

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в регулируемых объемно-замкнутых электрогидравлических приводах (ЭГП). Привод содержит регулируемый аксиально-поршневой насос (РАПН) с электрогидравлическим механизмом управления, гидродвигатель, датчик положения люльки РАПН, приводной двигатель, предохранительный клапан, первый и второй подпиточные клапаны, пополнительный бак, сумматор, вспомогательный насос, 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. Технический результат — повышение надежности ЭГП в случае выхода из строя приводного двигателя ЭГП. 1 ил.

 

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».

Электрогидравлический привод, содержащий 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, отличающийся тем, что в него 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 вновь введенный гидродроссель и каждый из них гидролиниями соединен с соответствующими силовыми магистралями гидродвигателя.

Электрогидравлические приводы — Справочник химика 21


    Гидроусилителями называют устройства, увеличивающие мощность управляющих сигналов благодаря использованию энергии, подводимой с потоком жидкости от внешнего источника. В соответствии с этим определением к гидроусилителям часто относят также гидроприводы с дроссельным или объемным регулированием, имеющие механическое управление. Например, гидроприводы, предназначенные для управления рулями самолета или автомобилями, также называют гидроусилителями, Однако в теории автоматического регулирования и управления усилителями принято считать только те устройства, которые применяют, цля соединения маломощных чувствительных элементов или маломощных, преобразуют,их сигналы управления, элементов с более мощными исполнительными элементами. В дальнейшем с учетом именно такого назначения будем использовать приведенное выше понятие гидроусилитель . Согласно схеме (рис. 13.1), гидроусилитель электрогидравлического привода, воспринимая и усиливая сигналы электромеханического преобразователя, обеспечивает управление исполнительным гидродвигателем. [c.370]

    Во втором издании учебника сокращен материал о свойствах рабочих сред, так как он изложен в литературе по другим дисциплинам. Кроме того, в связи с выходом в свет работы [28] в меньшем объеме дан материал о неустановившемся движении рабочих сред. Для более последовательного изложения вопросов динамики гидроприводов с дроссельным и объемным регулированием глава, в которой рассмотрены электрогидравлические приводы с дроссельным регулированием, помещена сразу после главы о гидро-и пневмомеханических приводах с дроссельным регулированием, а все параграфы, в которых рассмотрены гидроприводы с объемным регулированием, объединены в одну главу. В отдельную [c.3]

    При реально возможных соотношениях параметров коэффициент Кн получается значительно меньше единицы, а в предположении идеального золотникового распределителя Кцр — 0) он равен нулю. В связи с этим в дальнейшем будем пренебрегать отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи К , тогда структурная схема нагруженного гидроцилиндра сводится к последовательному соединению интегрирующего и колебательного звеньев. Подключив к этим звеньям контур электрогидравлического усилителя, получим структурную схему прямой цепи электрогидравлического привода с дроссельным регулированием (рис. 13.10). Для замыкания структурной схемы привода рассмотрим уравнения обратной связи. Датчиком обратной связи в данном следящем приводе является потенциометр, напряжение о. с на выходе которого при малых относительных перемещениях щетки г/щ и обмотки потенциометра можно принимать [c.383]


    Электрогидравлические следящие приводы о дроссельным регулированием могут различаться по типу исполнительных двигателей, числу ступеней усиления сигналов управления, наличию или отсутствию корректирующих элементов и дополнительных обратных связей. Однако все особенности принципиальных схем и конструктивного исполнения электрогидравлических приводов с дроссельным регулированием не препятствуют построению их структурных схем по общей методике, которая состоит в том, что сначала соединяют вместе структурные схемы электрогидравлического усилителя и исполнительного гидродвигателя, а затем полученная таким образом прямая цепь замыкается обратной связью по положению выходного звена привода. Если для корректирования характеристик привода необходимы дополнительные элементы или дополнительные обратные связи, то они должны быть добавлены к указанным выше основным блокам структурной схемы. При этом могут появиться новые замкнутые контуры внутри основного контура привода, а также могут измениться и параметры отдельных звеньев. [c.381]

    Прямую цепь структурной схемы электрогидравлического привода с дроссельным регулированием получим, соединив последовательно показанную на рис. 13.8 структурную схему электрогидравлического усилителя со структурной схемой нагруженного гидроцилиндра. Передаточные функции для построения последней схемы найдем с помощью уравнений (12.37), (12.39), (12.40) и (12.45). После преобразования этих уравнений по Лапласу при нулевых начальных условиях имеем [c.382]

    Рнс. 13.10. Структурная схема прямой цепи электрогидравлического привода с дроссельным регулированием [c.383]

    К логарифмическим амплитудным и фазовым частотным характеристикам замкнутого контура электрогидравлического усилителя прибавить такие же характеристики апериодического, интегрирующего, колебательного и форсирующего второго порядка звеньев, описывающих соответственно обмотки управления и нагруженный гидроцилиндр. В результате получаются логарифмические амплитудные и фазовые частотные характеристики разомкнутого контура всего электрогидравлического привода при [c.386]

    В реальном приводе могут возникать автоколебания, которые обычно недопустимы, так как они вызывают повреждения элементов привода и, кроме того, уменьшают точность управления объектом. Причины автоколебаний обнаруживаются при исследовании нелинейных моделей электрогидравлических приводов. Эти модели составляют с учетом одного или нескольких факторов, обусловливающих нелинейность уравнений. К таким факторам относятся гистерезис в магнитной системе электромеханического преобразователя, сухое трение в золотниковом распределителе, степенная зависимость расхода жидкости через распределитель от перепадов давлений на его окнах, сухое или смешанное трение [c.405]

    Управляющая часть следящего гидропривода с объемным регулированием может состоять из механических устройств, электрических и электрогидравлических устройств. Соответственно гидроприводы с объемным регулированием, как и гидроприводы с дроссельным регулированием, разделяют на гидроприводы с механическим и электрическим управлением. Гидроприводы с электрическим управлением называют электрогидравлическими приводами с объемным регулированием мли электрогидравлическими объемными приводами. [c.416]

    Электрогидравлический следящий привод с объемным регулированием имеет силовую часть, состоящую из регулируемого объемного насоса, гидродвигателя, вспомогательных устройств, и управляющую часть, которой служит электрогидравлический привод с дроссельным регулированием. Электрогидравлические приводы с объемным регулированием различаются принципиальной схемой, конструкцией гидромашин силовой части, видом элементов управляющей части, типом корректирующих устройств и другими признаками. [c.434]

    Структурная схема рассмотренного следящего привода может быть составлена из структурных схем силовой н управляющей частей. При этом в ранее полученные структурные схемы электрогидравлического привода с дроссельным регулированием, используемого в качестве управляющей части, следует внести изменения, вызванные наличием силовой обратной связи от поршня гидро-цилиндра к золотнику гидроусилителя. При такой обратной связи вместо уравнения (13.22) должно быть записано уравнение [c.436]

    Внеся в соответствии с уравнениями (14.67) и (14.68) изменения в структурную схему прямой цепи электрогидравлического привода с дроссельным регулированием и присоединяя К ней последовательно структурную схему силовой части гидропривода, получим структурную схему прямой цепи электрогидравлического привода с объемным регулированием. После замыкания этой [c.436]


    В осевых и диагональных насосах лопасти на рабочем колесе могут быть жестко закрепленными во втулке или поворотными (регулируемыми) с электрическим, гидравлическим или электрогидравлическим приводом их разворота. [c.363]

    Приводы клапанов приводятся в действие сжаты.ч воздухом, электрической или гидравлической энергией. Чаще всего в системах автоматического регулирования используются пневматические приводы. Иногда применяются автономные электрогидравлические приводы, снабженные электродвигателем для подачи жидкости, но это не всегда экономически выгодно, [c.472]

    Одноколонные вырубные прессы с консольной траверсой. Прессы этого типа выпускаются в СССР, ЧССР, ГДР и других странах. Они удобны для компоновки в агрегатные линии с другими машинами, по могут работать и самостоятельно. В большинстве случаев это прессы с электрогидравлическим приводом На рис. 8.5 показан пресс ПВГ-8 завода им. Медведева. Пресс состоит из станины 1, на которой укреплен стол 16 с вырубной плитой 15 для вырубки [c.226]

    Схема рабочего колеса с кривошипно-шатунным механизмом разворота лопастей и электрогидравлическим приводом приведена на рис. 2.8. В окна втулки рабочего колеса установлены лопасти, которые болтами жестко связаны с рычагами и разъемными цапфами. Для передачи крутящего момента при развороте лопастей установлены штифты. Цапфы установлены в бронзовые втулки. Для герметизации внутренней полости, где залито масло, между фланцами лопастей и корпусом втулки установлены манжеты с подвижными кольцами. [c.20]

    Рабочие полости сервомотора в рабочих колесах с электрогидравлическим приводом механизма разворота лопастей испытывают на герметичность турбинным маслом. В полостях поочередно создают давление 6 МПа и выдерживают его в течение 10 мин. [c.116]

    В качестве исполнительных механизмов управления цилиндра ми пресса могут применяться как клапанные, так и золотниковы распределители с автоматизированным механическим, электриче ским (соленоидным) или электрогидравлическим приводами. [c.546]

    ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОКАНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ [c.204]

    Затем поворачивают фиксаторы /5 и 2 на ход вперед, включают электрогидравлический привод и таким образом досылают трубный пучок до упора решетки в передний фланец корпуса. Электрогидравлический привод отводят назад и корпус освобождают от захватов 6. [c.95]

    Установив корпус на роликоопоры и убедившись в возможности свободного прохождения подвижной трубной решетки и перегородок в корпус, включают электрогидравлический привод 1. [c.96]

    Толкание пучка в корпус происходит до тех пор, пока грузовая тележка 13 не подойдет до упора с конечными выключателями 5, после чего электрогидравлический привод отключается. [c.96]

    Грузовую тележку опускают в нижнее положение, производят пуск электрогидравлического привода и продолжают толкать пучок до тех пор, пока грузовая тележка 15 не дойдет до тележки 13. Затем, тележку 15 также опускают в нижнее положение, при помощи маховика разводят захваты приспособления 3 и, повернув фиксаторы 18 ведущей тележки и фиксаторы 2 ведомой тележки на ход назад, отводят их до тех пор, пока винтовой Г-образный захват приспособления 3 не окажется сзади неподвижной трубной решетки пучка 4. После этого останавливают электрогидравлический привод и сводят маховиком Г-образные захваты. [c.96]

    Электрогидравлический привод с электронным блоком управления [c.671]

    Центрифуга состоит из станины 1 с помещенным на валу перфорированным барабаном 2. Станина с помощью тяг 3 с амортизационными пружинами 4 укреплена на трех колоннах 5, расположенных под углом 120° друг к другу. Фильтрующий барабан находится в корпусе, который имеет отверстия для выхода жидкости 6. Торможение барабана по окончании загрузки осадка, его промывки и просушки осуществляются механическим ручным тормозом 7. Для вращения барабана могут применяться различные типы приводов 8. Для сравнительно медленно фильтрующихся суспензий применяют привод с одной скоростью. Для крупнодисперсных суспензий применяют двухскоростной привод, в конструкциях, где требуется плавное изменение скоростей, возможно применение электрогидравлического привода. Скорость загрузки суспензии определяется скоростью отвода фильтрата через увеличивающийся слой осадка, который откладывается на внутренней стенке фильтрующего барабана, обтянутого сеткой или фильтровальной тканью. Загрузка заканчивается при заполнении ротора осадком. Выгрузка осадка производится следующими способами. [c.45]

    Движения всех рабочих органов вулканизатора осуществляются силовым электрогидравлическим приводом. [c.19]

    Р и с. 5.36. Использование электрогидравлического привода для зажима и [c.454]

    Предполагая, что усилитель по сравнению с другими звеньями электрогидравлического привода можно считать пропорциональ ным звеном, запишеы[ следующее уравнение  [c.384]

    По логарифмическим частотным характеристикам линейной и нелинейной частей системы находится ФГУ для принятых значений добротности Dэгп электрогидравлического привода. При добротности Вэгп ФГУ пересекается с логарифмической фазовой частотной характеристикой линейной части системы в двух точках, что указывает на возможность возникновения автоколебаний с частотами сй1 и С02- Однако точке 1 (см. параграф 6.7) соответствуют неустойчивые колебания. Устойчивый предельный цикл определяется точкой 2. [c.410]

    При добротности Оэгплогарифмической фазовой частотной характеристики линейной части системы, что говорит об устойчивости исследуемого замкнутого контура электрогидравлического привода и отсутствии в нем автоколебаний. При добротности (Дэ ]) р привод неустойчив как линейная система. [c.410]

    В электропневматических следящих приводах применяют электромеханические преобразователи, усилители и исполнительные двигатели такого же принципа действия, как аналогичные устройства электрогидравлических приводов. Электропневматические приводы обычно имеют меньшую по сравнению с электрогидравличе-скими приводами мощность, поэтому в них часто используется одна ступень усиления после электромеханического преобразователя. Рассмотрим, например, схему (рис. [c.411]

    Вспомогательные устройства показаны на схеме условными обозначениями. Особенностью электрогидравлического привода является то, что от вспомогательного насоса И не только производится подпитка рабочей жидкостью силовой части привода, но и питается этой жидкостью под даЕлением электрогидравлический привод с дроссельным регулированием, управляющий насосом 1. Если для питания злектрогидравлического привода с дроссельным регулированием (управляющей части) требуется более высокое давление, чем для подпитки силовой части, то устанавливают редукционный клапан, изображенный на схеме штриховыми линиями, или применяют два вспомогательных насоса, которые обычно приводятся от электродвигателя 2 основного насоса. [c.435]

    В насосах с поворотными лопаСтями рабочего колеса применяют механизм разворота двух типов электромеханический (электропри-вод) и электрогидромеханический (электрогидропривод). Электропривод устанавливают в насосах с диаметрами рабочих колес до 1100 мм. При диаметре, равном 1450 мм, применяют электрические и электрогидравлические приводы, а при диаметрах, составляющих 1850 и 2600 мм, только электрогидроприводы. [c.12]

    Гидравлический привод разворота лопастей рабочего колеса предназначен для подачи масла под давлением в сервомотор рабочего колеса. Электрогидравлический привод (рис. 2.11) включает в себя гидравлическую и электрическую системы, а также механизм обратной связи. Конструктивно привод можно разделить на подвижную и неподвижную части. Подвижная часть устанавлиЕается на верхний торец вала приводного электродвигателя и включает в себя корпус, трехшестеренный реверсивный масляный насос с электродвигателем, запорные клапаны, золотник-размыкатель, регулируемые предохранительные клапаны, рукава и детали, передающие возвратно-поступательное движение от поршня сервомотора к сельсину-датчику (крон- штейн, толкатель, шарик, шток). Неподвижная часть крепится к крышке двигателя и включает в себя кожух, маслоприемник, сельсин-датчик и щеткодержатель. [c.23]

    Уплотнения рабочего колеса предотвращают утечку масла из внутренней полости и попадание туда перекачиваемой жидкости. В рабочих колесах с кривошипно-шатунным (см. рис. 2.6) и кулисно-клиновым (см. рис. 2.7) механизмами разворота лопастей подвижные сопряжения лопастей с втулкой уплотняются резиновыми манжетами, неподвижные соединения с втулкой вала и обтекателя — резиновым кольцом и паронитовой (картонной) прокладкой. В рабочем колесе с электрогидравлическим приводом (см. рис. 2.8) помимо вышеука- [c.105]

    В системах управления транспортных средств применяются гидромеханические и электрогидр авлические приводы. Гидромеханический привод (ГМП), т. е. привод с механическим управлением, выполняет роль гидравлического усилителя мощности в системах управления. Электрогидравлический привод, т. е. привод с электрическим управлением, применяется главным образом в системах автоматического управления. Такой привод позволяет получить необходимую стабильность характеристик. [c.193]

    В ГДР и ФРГ выпускают донные пневморазгружателн с сегментным регулирующим затвором и электрогидравлическим приводом. На рис. 8.7 показан донный пневморазгружатель фирмы Петерс (Peters) (ФРГ), состоящий из сегментного регулирующего [c.165]

    Перед началом работы все механизмы, расположенные на, люльке 14, должны быть в исходном положении. Ведущая и ведомая тележки должны находиться в крайнем левом положении, а их фиксаторы 18 а 2— повернуты концевыми скосами вперед. Г-об-разные захваты приспособления должны быть раздвинуты в крайнее положение. Захваты 6 рамы 12 раздвигаются пневмоцилин- драми 10 в крайнее положение, грузовые тележки с приспособлениями следует установить по шкале на диаметр собираемого теплообменника. Трубный пучок 4 надо положить на приспособления таким образом, чтобы масса пучка равномерно распределялась на тележках. Положив трубный пучок на грузовые тележки, включают электродгидравлический привод и подводят ведомую тележку с приспособлением 3 до упора его в трубную решетку. Затем отключают электрогидравлический привод и сводят Г-образные захваты приспособления 3.,  [c.96]


Электрогидравлический стенд для испытания грузоподъемных средств

Бабоченко Наталья Владимировна,кандидат технических наук, доцент кафедры механики,ФГБОУ ВПО «Волгоградский государственный аграрный университет», г. Волгоград[email protected]

Электрогидравлический стенддля испытаниягрузоподъемных средств

Аннотация. Статья посвящена вопросам по созданию электрогидравлических стендов для испытания грузоподъемных средств. Автором предложен электрогидравлический стенд для испытания грузоподъемных средств в виде крупномасштабной действующей модели шарнирностержневого гидроманипулятора с двухзвенной стрелой и с одним пространственным приводным механизмом, а также рассматривается возможность использования электрогидравлической системы управления.Ключевые слова: электрогидравлический стенд, шарнирностержневая стрела, грузоподъемные средства, гидроцилиндр, гидроманипулятор.

В Волгоградском государственном аграрном университетена кафедре «Механика»создан электрогидравлический стенддля испытания грузоподъемных средств. Экспериментальным исследованиям подверглась крупномасштабная действующая модель шарнирностержневого гидроманипулятора с двухзвенной стрелой и с одним пространственным приводным механизмом. Объектами экспериментальных исследований послужилипо существу два устройства: собственно манипулятор и его оригинальная система управления.Выбор таких объектов экспериментов обусловлен следующими причинами:1) изготовление манипулятора в натуральную величину ‬это дорогостоящий проект в современных условиях, который, будучи нетрадиционным, потребует доработки в металле по результатам изготовления и испытаний, что приведёт к дальнейшему возрастанию стоимости;2) наличие манипулятора в натуральную величину, например на грузоподъёмность в одну тонну, потребует более мощной системы управления, что, однако, не изменяет принципов её создания, поскольку и малогабаритная система управления в нашем исполнении является реальной;3) крупномасштабная действующая модель манипулятора позволяет определить кинематические возможности подобных образований, проверить работоспособность и эффективность системы управления с регулируемым электродвигателем переменного тока;4) экспериментальное исследование манипулятора с одним пространственным приводным механизмом объясняется тем, что здесь проверяется и шарнирностержневая структура с пространственным приводным механизмом, и плоский приводной механизм, и более распространённая разновидность самого манипулятора. Созданию электрогидравлического стенда для грузоподъемных средств предшествовала возможность использования в современных небольшиххозяйствах, малых сельскохозяйственных предприятиях и в фермерских (крестьянских) хозяйствах шарнирностержневых гидроманипуляторов с одним пространственным механизмом. Для сельского хозяйства шарнирностержневые манипуляционные системы могут использоваться в качестве стационарных и мобильных грузоподъёмных средств. В данный период времени имеется необходимость вмалогабаритных грузоподъёмныхсредствахс расширенной зоной действия, способныхработать на участках малой площади.В стационарных условиях не должно быть проблем с электроснабжением переменного тока напряжением 220/380 В, поэтому управление шарнирностержневых гидроманипулятороввозможно и электрогидравлическое.Крупномасштабная модельгрузоподъемного средства(рис.1.)выполнена в блочномодульномисполнении, в виде электрогидравлическогостендадля испытания гидроманипуляторов (рис. 1).

Рис. 1.Лабораторная установка для испытания грузоподъемных средств

Электрогидравлический стенд [1] включает двухзвенную шарнирностержневую грузовую стрелу 1, которая посредством самодействующего опорноповоротного устройства 2 с двумя степенями свободы закреплена на блоке управления 3. Для подъёмаповорота стрелы предусмотрены два гидроцилиндра 4 и 5, которые расположены под углом друг к другу, их штоки посредством специального шарнира 6 соединены между собой и со стрелой.Корпуса этих цилиндров с помощью шарниров 7 с двумя степенями свободы смонтированы на балке 8, скреплённой с блоком управления 3. Предусмотрена возможность дискретного изменения расстояния между точками крепления корпусов цилиндров. Стреласостоит, как обычно, из корневой секции 9 и рукояти 10, набранных из трубчатых стержней. Здесь верхние стержни секций стрелы также выполнены с возможностью дискретного регулирования длины. Для поворота рукояти предусмотрены два параллельных гидроцилиндра 11, корпуса которых замыкаются на цапфы специального шарнира 6.Для управления гидроцилиндрами в блоке 3 размещены 12 специальных электроуправляемых кранов ‬по 4 для каждого цилиндра (параллельные цилиндры 11 управляются, как отмечалось, как одно кинематическое звено). К примеру, для управленияодним гидроцилиндром предусмотрены два электроуправляемыхкрана 12 и 13 в верхнем отсеке блока и краны 14 и 15 в нижнем отсеке. Электрическая часть кранов электролиниями 16 и 17 крестообразно соединена между собой, а линии 18 и 19 выведены на выносной электрический пульт управления 20.Фрагмент схемы гидравлических соединений крановпоказан на этом же рис.1, где выходные гидролинии 21 и 22 соединены соответственно споршневой и штоковой полостями гидроцилиндра. В блоке управления 3 имеется бак для рабочей жидкости (на рис.1 не отображен).Электрогидравлический стенд включает также отдельный гидросиловой блок 23, в котором находятсяэлектродвигатель 24 и кинематическисвязанный с ним гидронасос 25. Коллекторный электродвигатель переменного тока выполнен с последовательным возбуждением и не имеет стабилизированной частоты вращения. Цепь управления двигателем включает обмотку возбуждения 26, последовательно соединённую сякорем двигателя. Цепь управления двигателем 24 снабжена также переменным сопротивлением 27 и тиристорным регулятором частоты вращения 28. Элементы управления сосредоточены в электрическом пульте 20.За счёт того, что некоторые стержни стрелы, штоки гидроцилиндров 4 и 5 подъёмаповорота стрелы и корпуса цилиндров 11 рукояти соединяются между собойв специальном шарнире 6 и за счёт того, что вся стрела представляет структуру из трёх шарнирностержневых треугольников, достигается замкнутый силовой поток, в котором стержни работают в основном на растяжение или сжатие. Этому способствует и то, что вся силовая часть манипулятора является самоустанавливающейся. При этом нагрузки, в конечном итоге, замыкаются в опорноповоротном устройстве 2 стрелы и в шарнирах 7 гидроцилиндров и воспринимаются корпусом блока 3.Зона действия манипулятора обеспечивается не только работой гидроцилиндров 4, 5 и 11, но и дискретным изменением длины верхних стержней стрелы, последние изменяют геометрию стрелы, а следовательно и её зонудействия. За счёт переустановки шарниров 7 ‬корпусов цилиндров 4 и 5 на балке 8 изменяются и горизонтальные углы и зона действия манипулятора.

Электрогидравлический стенд разработан на ряд грузоподъёмностей, начиная с 0,5 тонн (модель рассчитана на грузоподъёмность 20 кг.).В модели шарнирностержневого гидроманипулятора применён коллекторный электродвигатель переменного тока номинальной мощности 0,45 кВт, напряжением 250 В и номинальной частоты вращения 1450 мин ‬1(синхронная частота вращения‬без нагрузки 1500 мин ‬1). Благодаря электрогидравлической системе управления возникает возможность размещения реальногогидроманипуляторана электротележке (электрокаре), вилочном электропогрузчике, специальной тележке с задействованием от электросети. При отсутствии двигателя внутреннего сгорания мобильный гидроманипулятор становится экологическим и легко управляемым средством для погрузочноразгрузочных, монтажнотехнологических, вспомогательных и подсобных работ.Бесступенчатое регулирование скорости движения стрелы способствует безопасности и высокой точности позиционирования при выполнении рабочих операций. При наличии специальной транспортноэнергетической базы и ажурной стрелы, с учётом возможностей привода, манипулятор может стать темсамым лёгким, экономичным и высокоманёвренным средством, которого не достаёт для работы в стесненных пространствомусловиях.

Конструктивное исполнение шарнирностержневой стрелы стенда и система управления защищены патентами РФ[2, 3].Работа крупномасштабной действующей модели гидроманипулятора сопровождается технологическим варьированием скорости перемещения штоков гидроцилиндров, что, в свою очередь, достигается изменением производительности насоса, при этом первичным регулятором этого процесса является изменение частоты вращения электродвигателя. Для этого применен коллекторный электродвигатель переменного тока, который выполнен с последовательным возбуждением и не имеет стабилизированной частоты вращения. Цепь управления электродвигателем снабжена также переменным сопротивлением, которое встроено в выносной электрический пульт, и функционирует во взаимодействии с тиристорным регулятором частоты вращения. Тиристорное регулирование двигателя переменного тока в составе электрогидравлической системы создано впервые и защищено патентом РФ[3].Усовершенствованная схема тиристорного регулирования электродвигателем отличается следующими показателями и техническими новшествами:1) сочетание коллекторного регулируемого электродвигателя переменного тока и усовершенствованной тиристорной схемы регулирования; применительно к гидроприводам циклического действия такое техническое решение является неординарным;2) незначительная сила тока и поворотнократковременный режим работы позволяют применять маломощные двигатели и задействовать их не только от электросети, но и от других источников электроэнергии;3) усовершенствованная тиристорная схема регулирования обеспечивает простыми средствами плавное, глубокое и бесступенчатое регулирование частоты вращения двигателя и, следовательно, подачи насоса и скорости движения исполнительных гидравлических устройств;4) тиристорная схема регулирования не допускает непроизводительных затрат электроэнергии ‬холостых пробегов двигателя, характеризуется простотой конструкции, отсутствием перегрева, высоким к.п.д., экономичностью и запуском под нагрузкой. В грузоподъёмных средствах с электроприводом обычно применяют асинхронные электродвигатели повышенного скольжения (серии АС и АОС), с повышенным пусковым моментом (АП и АОП) и двигатели с фазным ротором (АК и АОК). Однако подобные двигатели обеспечивают в основном “растянутый” пуск, воспринимают перегрузки при разгоне и торможении системы.Нагрузочная характеристика асинхронных электродвигателей, в частности незначительное “автоматическое” регулирование частоты вращения от n0до nмахзависит от передаваемого момента Т. Это “регулирование” является по существу просадкой (скольжением) двигателя при повышенной нагрузке. Частота вращения такого двигателя зависит от количества пар полюсов (при двух парах, например, n0= 1500 мин ‬1). А синхронный двигатель предъявляет высокие требования к качеству электроэнергии.Исследования,проведенные с использованием электрогидравлического стенда, показали, что коллекторный электродвигатель с последовательным возбуждением может работать и на переменном токе. Возможность работы коллекторного двигателя последовательного возбуждения от сети переменного тока объясняется тем, что при изменении полярности подводимого напряжения изменяются напряжения токов в обмотке якоря и в обмотке возбуждения. При этом изменение полярности полюсов статора практически совпадает с изменением напряжения тока в обмотке якоря. Вследствие этого направлениеэлектромагнитного вращающего момента не изменяется:T=сMJ0 Ф = сM(J0 )(Ф), (1)гдесM‬коэффициент, определяемый конструкцией двигателя; J0‬ток холостого хода; Ф‬магнитный поток.Тиристоры потребляют мизерную энергию, долговечны и миниатюрны. Вся система регулирования малогабаритна и компактна. Схема характеризуется такжесущественным снижением силы тока в обмотках якоря, что предотвращает искрение и перегрев двигателя, снижает электропотребление. Двигатель работает в экономичном режиме почти постоянной мощности.Тиристорная схема сочетается с электрогидравлической системой управления и сблокирована с нею ‬включение двигателя и соответствующих электрокранов происходит одновременно. Это означает, что двигатель практически не работает на холостом ходу и допускает запуск под нагрузкой. Управление манипулятором с выносного электрического пульта ‬это ещё одно преимущество системы.Бесступенчатое регулирование скорости движения стрелы способствует безопасности и высокой точности позиционирования при выполнении рабочих операций. Благодаря этому, используемая для стендаэлектрогидравлическаясхема регулирования способствует энергосбережению и улучшению эксплуатационнотехнологических показателей грузоподъёмных средств. Представим техническую характеристику электрогидравлического стенда в таблице 1.Таблица 1Техническая характеристика электрогидравлического стенда

для испытания грузоподъемных средствТип стрелыдвухзвенная шарнирностержневаяУстройство для подъёмаповорота стрелыдва расположенных под углом гидроцилиндраУстройство для подъёма рукоятидва параллельных гидроцилиндраГрузоподъёмность стенда20 кгМаксимальный угол поворота стрелы в горизонтальной плоскости700Первичный двигательколлекторный электродвигатель переменного токаСистема регулирования и управления двигателемтиристорная при последовательном возбужденииУправление гидроцилиндрамиэлектрическое с выносного пульта, бесступенчатоеУправляющие устройстваспециальные электрокраны

В крупномасштабной действующей модели шарнирностержневого гидроманипулятора все четырегидроцилиндра унифицированы между собой, но концы штоков цилиндров пространственного приводного механизма снабжены надставками ‬соответственно специальной вилкой и специальной проушиной для соединения между собой осью в специальном общем шарнире. Штоки гидроцилиндров рукояти имеютштатное исполнение.

Характеристика гидроцилиндров представляется в таблице 2.Таблица 2Техническая характеристика гидроцилиндровМинимальная длина при втянутом штокес надставками на штоках в штатном исполнении

300 мм280 ммВнутренний диаметр цилиндра25ммДиаметр штока12 ммДавление в гидроцилиндреноминальноемаксимальное

0,8 МПа1,5 МПа

В качестве насоса гидросилового блока электрогидравлического стенда для испытания грузоподъемных средств использован насос НШ ‬5, возможности которого превосходили потребности модели гидроманипулятора.Ссылки на источники1.Кривельская Н.В. Совершенствование сельскохозяйственных шарнирностержневых гидроманипуляторов с пространственным приводным механизмом: дис. … канд.техн. наук / ВГСХА. ‬Волгоград, 2004. ‬196с.2.Пат. №2178382 РФ, МКИ7В66 С 23/04. Стрела грузоподъёмного средства / Пындак В.И., Кривельская Н.В. ‬Опубл. 2002. Бюл. № 2. ‬8 с.3.Патент №2240226 МКИ7В25J9/14 9/20 13/00. Устройство для управления гидравлическим манипулятором / Пындак В.И., Кривельская Н.В. Опубл. 20.11.04г. ‬11 с.

Natalia Babochenko,Ph.D., assistant professor of mechanical VPO «Volgograd State Agrarian University», city [email protected] stand for testing lifting means Аbstract. Article is devoted to electrohydraulic to create test benches for lifting equipment. The author suggests a test stand electrohydraulic lifting means in the form of largescale working model of the hingerod hydraulic manipulator with articulated boom and with one spacedrive mechanism, as well as examining the use of electrohydraulic control system.Кeywords: electrohydraulicstand, hingedrod boom, lifting tools, hydraulic cylinder, hydraulic manipulat

Обзор электрогидравлических приводов, применяемых в промышленных роботах роботизированных технологических комплексов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070

процедура формирования командной информации и управление ВПС. В противном случае осуществляется следующая итерация, на основе принимаемого решения по изменению параметров моделируемой системы.

Интеллектуализация процессов управления предусматривает формирование командной информации, базирующейся на использовании системы понятий прикладной области, использовании знаний в естественном виде, эксплуатация без программистов. Реализация концепции интеллектуализации опирается на развитые методы работы со знаниями: их представление, хранение, использование и т.д. При этом под знаниями понимаются: система понятий прикладной области, а также связь с их представлениями в формальной модели; структура данных информационной модели прикладной области; математические модели, используемые при проектировании; правила принятия решений. Интеллектуальной системе достаточно задать постановку задачи в виде требуемого результата и условий его получения. Последовательность операций, необходимых для получения результата, определяется системой автоматически.

Таким образом, целеустремленная среда позволяет аккумулировать прогрессивные технологические решения, способствует созданию новых, более совершенных технологических процессов. Технологическая подготовка производства в условиях функционирования целеустремленной среды оказывается чрезвычайно эффективной, обеспечивающей существенное снижение, как себестоимости производства новых изделий, так и снижение сроков их выпуска в целом. Повышение коэффициента использования производственных ресурсов обеспечивает увеличение рентабельности производства в целом. Все это обуславливает рост конкурентоспособности изделий.

Список использованной литературы

1. Кузнецов П.М. «Информационно-технологическое обеспечение венчурных предприятий» г. Москва, «Приводная техника», №4 2010 г.

2. Кузнецов П.М. «Разработка информационной модели процесса функционирования отдельного производственного модуля в условиях единичного производства» г. Москва, «Приводная техника», №2 2009 г.

3. Москвин В.К. Математическое моделирование обобщенного привода роботов технологического назначения. / Технология машиностроения. — М., 2013., № 5,с. 55-57.

4. Москвин В.К. Разработка структурной схемы и математической модели обобщенного привода промышленного робота. / МГОУ-ХХ1-Новые технологии.- М., 2013., 2013., № 2, с. 13-16.

© Москвин В.К., 2016

УДК 621.865.8

П.М. Кузнецов, В.К. Москвин

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия

ОБЗОР ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В ПРОМЫШЛЕННЫХ РОБОТАХ РОБОТИЗИРОВАННЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ

Аннотация

В статье рассматриваются различные варианты электрогидравлических приводов, применяемых в качестве привода захватного органа промышленного робота (ПР), автоматизирующего «загрузку-выгрузку» изделий в роботизированных технологических комплексах (РТК). Отмечается, что для обеспечения успешного функционирования робота при перемещении захватного органа по сложным переменным траекториям, обуславливаемым частой сменой объекта производства в сложных производственных условиях взаимодействия с технологическим оборудованием целесообразнее всего использовать следящий электрогидравлический двухкаскадный привод с дроссельным управлением. Рассматриваются наиболее

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

совершенные образцы электрогидравлических приводов, выпускаемых отечественной промышленностью и промышленностью ведущих зарубежных стран.

Ключевые слова

привод, инерционная нагрузка, статические и динамические характеристики, следящий золотник,

гидроусилитель.

ANNOTATION

This article discusses the various options electrohydraulic actuators used as an industrial robot (PR) drive the gripper body, automates «loading-unloading» selling robotic technological complexes (RTC). It is noted that in order to ensure the successful functioning of the robot by moving the grip body on complex variable trajectories that lead to frequent changes of the production facility in demanding production environments interaction with technological equipment would be best to use a two-stage electrohydraulic servo drive with throttle control. We consider the most perfect examples of electrohydraulic actuators manufactured by the domestic industry and the industry’s leading foreign countries.

Keywords

drive, inertial load, static and dynamic characteristics, servo valve, hydraulic actuator.

Известно, что привод является одним из основных элементов ПР, определяющих в итоге показатели производительности, качества и надежности функционирования РТК. На основе анализа требований, предъявляемых к приводам ПР, были выявлены области применения приводов различных типов в зависимости от грузоподъемности, скорости перемещения захватного органа, точности позиционирования [1]. Для обработки типовой детали с массой свыше 15 кг на РТК робот, входящий в его состав, должен быть оснащен приводом, использующим электрическую энергию для управления и энергию гидравлического потока жидкости в исполнительном силовом канале. Анализ существующих конструкций ПР отечественных и зарубежных фирм подтверждает сохранение тенденции преобладающего использования электрогидравлических приводов в ПР при обработке на РТК изделий с параметрами, соответствующими нормальной грузоподъемности [2].

Рисунок 1 — Электрогидравлический привод с однокаскадным гидроусилителем дроссельного типа

Для начала рассмотрим схему привода с однокаскадным гидроусилителем дроссельного типа (рис. 1) [3]. Привод состоит из электромеханического преобразователя (ЭМП) магнитоэлектрического типа, золотника и силового гидравлического цилиндра. В состав ЭМП входят две катушки 2, находящиеся под воздействием сильного магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 3. В нейтральное положение

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

катушки устанавливаются дифференциальными пружинами 1 и 4. Катушки посредством рычага 5 соединены с плунжером золотника 6. Исполнительным элементом служит силовой гидравлический цилиндр 7.

Работает привод следующим образом. При подаче управляющего сигнала в виде постоянного напряжения на обмотки катушек создается электромагнитное поле, взаимодействующее с полем постоянных магнитов. В соответствии с величиной и знаком напряжения катушки смещаются в заданном направлении, деформируя пружины. Это движение через рычаг передается на золотник, который соединяет полости гидроцилиндра с подводимым давлением рн и со сливом. Образующийся перепад давлений Ap = рг -Р2заставляет сместиться поршень, а вместе с ним и захватный орган.

С целью повышения чувствительности гидроусилителя на обмотки катушек подается осциллирующий сигнал, заставляющий колебаться плунжер золотника с постоянной амплитудой. Привод должен работать при наличии датчика обратной связи. Основным недостатком привода является характерный для всех однокаскадных систем низкий коэффициент полезного действия, составляющий 30%. Это объясняется в частности тем, что при наличии на исполнительном органе ПР значительных динамических нагрузок вследствие больших ускорений при разгоне и торможении требуются значительные расход, давление рабочей жидкости и размеры золотника, причем золотник требует повышенную мощность входного воздействия, которую не может обеспечить однокаскадный привод. В этом заключается его основной недостаток.

Рисунок 2 — Электрогидравлический привод типа «сопло-заслонка» фирмы Kyb-Peqasus

В качестве альтернативы рассмотрим двухкаскадный привод, построенный на базе электрогидравлического усилителя типа «сопло-заслонка» (рис. 2) [3]. На рисунке показана схема двухкаскадного гидроусилителя фирмы «Kyb-Pegasus» (США). Первый каскад включает в себя электромеханический преобразователь (ЭМП) с соплом — заслонкой, второй — управляющий золотник. Подвод управляющего сигнала в виде постоянного напряжения и переменного напряжения осцилляции с частотой 250 гц осуществляется через разъем 12 на ЭМП 11. Особенностью ЭМП является то, что зона электромагнитов полностью изолирована от главного корпуса пружинным элементом (на схеме не показан), в котором крепятся якорь 10 и заслонка 7. Нулевое положение якоря заслонки регулируется винтами 9. Регулировка зазоров на соплах осуществляется резьбой, выполненной на соплах. При подаче управляющего сигнала заслонка 7 поворачивается относительно регулируемых опор 8. Заслонка 7 с соплами 2,

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

размещенными в золотнике 3, образует два переменных дросселя, к которым рабочая жидкость подается через магистрали 2, постоянные дроссели 4, торцевые полости золотника 5 и магистрали 6. При повороте заслонки 7 меняются сопротивления переменных дросселей, что вызывает появление перепада давления в управляющих торцевых полостях 5 золотника 3. Золотник при этом смещается, обеспечивая тем самым подачу рабочей жидкости в исполнительный гидроцилиндр 13, причем перемещение золотника будет до тех пор, пока не сравняются зазоры между заслонкой 7 и соплами 2. Тем самым обеспечивается обратная связь по положению заслонки.

Одной из причин того, что данный усилитель применяется в приводах подач роботов, являются повышенные устойчивость и надежность работы, полученные благодаря симметричности схемы.ос’ос >’ (!)

где: Мэмп — момент, развиваемый на якоре ЭМП; Ягд — гидродинамическая сила, действующая на заслонку со стороны сопла; I — плечо действия Ягд ; Яос — сила, изгибающая стержень при повороте заслонки и при перемещении золотника; 1ос — плечо действия Кос.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Преимуществом преобразователя является повышенная устойчивость, выражающаяся в том, что вследствие особой технологии изготовления механизма упругой обратной связи, он способен работать при наличии незначительных отклонений от нулевого положения заслонки. Это обстоятельство способствовало тому, что ряд роботостроительных японских фирм использовал этот преобразователь в своих моделях роботов.

Широкое применение в роботах нашли электрогидравлические усилители, разработанные в отечественной промышленности ( ПЭГ-ПМ 16/160, ЭГП-1 и другие). На рис. 4 представлена доработанная схема преобразователя ПЭГ-ПМ 16/160, хорошо зарекомендовавшая себя в гидроприводах станков с ЧПУ и роботах. Доработка коснулась втулки золотника 2, в окнах которой были сделаны дополнительные прорези, позволившие получить оптимальные зависимости расхода от задающего воздействия в зонах малых и больших смещений золотника. В этом преобразователе в отличие от предыдущих имеются два дополнительные сопла 5 в цепи обратной связи. Управляющий сигнал в виде постоянного напряжения подается на обмотки ЭМП 8, заставляя повернуться заслонку 7. Этот поворот вызывает рассогласование в виде разности зазоров между заслонкой 7 и соплом 6, вследствие которого появляется перепад давлений на торцах золотника 2. Золотник смещается, открывая доступ рабочей жидкости в исполнительный гидроцилиндр 9. Конструктивно золотник связан с заслонкой 3, которую он поворачивает относительно опоры 1. В процессе поворота заслонки 3 меняются зазоры у сопел 5. Перемещение золотника 2 будет до тех пор, пока не выровняются зазоры в соплах 5 и 6. В этот момент произойдет выравнивание перепада давлений в полостях управления золотника. Устранение залипания достигается за счет подачи на ЭМП напряжения осцилляции с частотой 150 — 250 Гц.

Рисунок 4 — Электрогидравлический привод с преобразователем типа ПЭГ-ПМ 16/160

Важными положительными качествами, сыгравшими решающую роль в применении этого преобразователя в роботах, можно отметить малые габариты, высокие статические и динамические характеристики, большой коэффициент усиления (до Ку = 400000). Однако сдерживающим фактором является то, что симметричность схемы несколько нарушается наличием пружины 4, создающей дополнительную нагрузку на золотник. Кроме того, ПЭГ-ПМ является преобразователем статического типа, в котором доля момента гидравлических сил, действующих на заслонку, достаточно велика по сравнению с преобразователями с пружинной обратной связью.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070

Рисунок 5 — Электрогидравлический привод с преобразователем типа ЭГП-1

Хорошо зарекомендовал себя преобразователь «сопло-заслонка» с подпружиненным золотником модели ЭГП-1 (рис. 5). В отличие от преобразователя «Kyb-Peqasus» здесь сопла 4 вынесены за пределы золотника 2 и размещены в корпусе и обратная связь по положению золотника осуществляется пружинами 3. Управляющий перепад давлений Ap на торцах золотника 2 образуется при подаче сигнала управления на обмотки ЭМП 6 и отклонении заслонки 5, которое вызывает изменение дросселирования рабочей жидкости в соплах 4. Перепад давлений Ap заставляет сместиться золотник 2 для обеспечения требуемого расхода жидкости в исполнительный гидроцилиндр 7. Анализ устойчивости привода, проведенный на основе передаточной функции, подтверждает наличие достаточного запаса устойчивости по амплитуде и фазе. Балансные дроссели 1 в гидроусилителе выполнены в виде пакетов дросселирующих шайб для того, чтобы уменьшить вероятность облитерации. Для повышения чувствительности на электромеханический преобразователь подается напряжение осцилляции. Нулевое положение регулируется за счет резьбы на соплах.

Недостатком в преобразователе служит сложная конструкция пружинного подпора, т.к. для устранения возникновения радиальных сил на золотнике пружины помещены в самоустанавливающиеся опоры с точечным касанием. Кроме того, пружинная обратная связь вносит ограничения по мощности преобразователя.

Общим достоинством этой и ранее рассмотренных схем является симметричность конструкции, благоприятно сказывающаяся на надежности работы. Расчетную схему этих гидроусилителей можно представить в виде двухплечевого симметричного гидравлического моста, в плечи которого включены попарно балансные постоянные дроссели и переменные дроссели, а в диагонали — источник питания и нагрузка, роль которой играет перепад давлений на золотнике.

Надо сказать, что рассмотренные преобразователи могут быть использованы в паре как с исполнительным двигателем линейного типа — гидроцилиндром, так и роторного типа — гидромотором. В отечественных и зарубежных роботах широкое применение нашли преобразователи, используемые в приводах чисто роторного типа, известные под названием «гидроусилители крутящих моментов». В качестве задающего устройства для этих усилителей используются шаговые несиловые электродвигатели. Большим преимуществом шаговых систем является возможность непосредственного числового управления, надежное и простое регулирование, разомкнутость системы управления и др. Из отечественных электрогидравлических усилителей с шаговым двигателем распространены гидроусилители типа МГ — 18 с

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

поворотным золотником и Э32Г18 с золотником осевого перемещения. В таблице представлены технические характеристики рассмотренных электрогидравлических преобразователей:

Таблица 1

Параметры Kyb-Peqasus Dawte ПЭГ-ПМ 16-160 12Г68-1 ЭГП-1 МГ-12М Э32Г18

Номинальное давление, мПа 14 14 16 5,0 7,0 5,0 6,0

Расход при перепаде на золотнике 0,5 номин., л/мин 40 40 40 8,0 18 20

Расход в нулевом положении, л/мин 1,5 1,2 4,0 3,0 3,5 0 0

Мощность сигнала управления, ВТ 0,9 0,9 0,22 0,135 0,95 140 140

Наибольший крутящий момент, кгс.м — — — — — 1,2 1,6

Цена импульса, град — — — — — 1,5 1,5

Гистерезис, % 1,5 3,0 2,0 1,75 1,5 — —

Зона нечувствительности, % 1,0 0,5 1,0 — — 0,14 —

Нелинейность, % — — 10 9,5 8,0 11,0 10,5

Постоянная времени, с 3.10-3 0,01 0,015 0,15 0,012 0,3 0,3

К-т демпфирования 0,5 0,3 0,35 0,3 0,3 0,3 0,25

Список использованной литературы:

1. Москвин В.К. Приводы роботов технологического назначения. — Технология машиностроения, 2013., №4, с.50-54.

2. Проектирование автоматизированных станков и комплексов: учебник в 2-х томах, / Под ред. Чернянского П.М. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014.

3. Гидравлические и пневматические приводы промышленных роботов и автоматических манипуляторов. / Под ред. Крейнина Г.В, М.: Машиностроение, 1993.

4. Кузнецов П.М. Поддержка стадии изготовления изделий в условиях мелкосерийного и единичного производства. — Информационные технологии в проектировании и производстве, 2014, № 1, с. 40-44.

© Кузнецов П.М., Москвин В.К., 2016

УДК: 004.322

Т.А. Онуфриева

кафедра «Компьютерные системы и сети», к.т.н., доцент Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

А.А. Зайцева

кафедра «Компьютерные системы и сети», студентка 6 курса Калужский филиал МГТУ им. Н.Э. Баумана

АЛГОРИТМЫ АДАПТИВНОЙ МАРЩРУТИЗАЦИИ В №-ЛЕФОНИИ

Аннотация

В статье рассматривается необходимость применения адаптивных алгоритмов маршрутизации в мультисервисных сетях 1Р-телефонии. Предлагается рассматривать построение таблиц маршрутизации на основе критерия минимального пути.

Ключевые слова

1Р-телефония, адаптивная маршрутизация, мультисервисные сети, граф, деревья.

В области корпоративной телефонии общее направление развития технологий и оборудования определяется пользователем, а не оператором связи или разработчиком телекоммуникационного

Электрогидравлический преобразователь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 4

Электрогидравлический преобразователь

Cтраница 4

В предыдущем параграфе были рассмотрены принципы построения электрогидравлических преобразователей для непрерывных входных и выходных сигналов и основные их элементы.  [46]

Сигнал управления переходным процессом формируется релейной приставкой электрогидравлического преобразователя. Эта приставка отрабатывает импульс прямоугольной формы заданной длительности и остаточный сигнал, затухающий по времени. Регулировка производится через клапан 1, открывающий слив рабочей жидкости из импульсной линии, чем резко снижается мощность турбины.  [48]

Как получается и какой является передаточная функция электрогидравлического преобразователя.  [49]

Испытания системы регулирования серийных турбин, оснащенных электрогидравлическими преобразователями ( ЭГП), могут быть произведены путем парового сброса нагрузки ( мгновенным закрытием только регулирующих клапанов) без отключения генератора от сети.  [50]

Перемещение катушек реле 4 используется для управления электрогидравлическим преобразователем — усилителем гидравлического исполнительного механизма.  [51]

Испытания системы регулирования серийных турбин, оснащенных электрогидравлическими преобразователями ( ЭГП), могут быть произведены путем парового сброса нагрузки ( мгновенным закрытием только регулирующих клапанов) без отключения генератора от сети.  [52]

Ко второй группе устройств управления исполнительным механизмом относятся электрогидравлический преобразователь и гидроцилиндр, а объектом управления — собственно управляемый механизм. Датчики в этом случае фиксируют положение управляющего механизма.  [54]

На рис. 13.21 схематически показана одна из конструкций электрогидравлического преобразователя, являющегося исполнительным элементом автоматических регуляторов мощности паровых турбин. От знака и значения тока регулятора зависит количество масла, поступающего в двигатель приводного механизма регулирующих клапанов турбины.  [55]

На рис. 16.17 схематически показана одна из конструкций электрогидравлического преобразователя, являющегося исполнительным элементом автоматических регуляторов мощности паровых турбин. От знака и значения тока регулятора зависит количество масла, поступающего в двигатель приводного механизма регулирующих клапанов турбины. Электрогидравлический преобразователь состоит из магнитоэлектрического электромеханического преобразователя ЭМП и гидравлического усилителя ГУ с дроссельным золотником. Верхний конец подвижного штока через пружину 8 связан с установочным винтом 9, а на нижнем его конце закреплено отбойное кольцо 4 дроссельного золотника.  [56]

В тех случаях, когда для других типов электрогидравлических преобразователей можно будет воспользоваться аналогией с электропневматическими, эта возможность сокращения объема книги также будет использована.  [57]

Страницы:      1    2    3    4

Электрогидравлические приводы: Сделано в раю

Джейк Митчелл из Bosch Rexroth подчеркивает роль электрогидравлических решений в современных промышленных приложениях.

Созданные более 200 лет как эффективный и удобный способ передачи энергии множеству промышленных применений, гидравлические системы сегодня остаются в центре промышленных процессов в огромном спектре секторов.

Преимущества гидравлики и Industrie 4.0

Преимущества гидравлических систем остаются очевидными. Рентабельность и надежность по сравнению с альтернативами, огромное количество и плотность мощности, которую они могут обеспечить, означает, что в некоторых приложениях с высокими требованиями они остаются единственным вариантом. Обладая высокой устойчивостью к ударам и вибрации, они также могут поместиться в ограниченном пространстве благодаря своей компактной конструкции.

Как и в случае с любой другой системой в рамках промышленной обработки, разработчики гидравлических продуктов и систем постоянно совершенствуют свои технологии, чтобы идти в ногу с другими областями модернизации, не в последнюю очередь в направлении Индустрии 4.0 набирает обороты.

Принятие Индустрии 4.0 требует определенного уровня связи с другими системами, а также способности отслеживать фактические и ожидаемые проблемы производительности и активно реагировать на них, которые во многих случаях даже не рассматривались бы 20 лет назад. Это идет рука об руку с более широким желанием многих производителей подробно разобраться в работе отдельных систем, проблемах, влияющих на них, и передовых методах обслуживания.

Электрогидравлические приводы и возможности

Однако было бы неправильно предполагать, что Industry 4.0 — единственный драйвер изменений в области гидравлики. Во всех секторах давление на цены и рост цен на энергию требуют от производителей изучения всех аспектов проектирования и эксплуатации, чтобы гарантировать их максимальную эффективность. Между тем, все более строгие местные, национальные и международные нормы в таких областях, как устойчивость, экологическая практика, здоровье и безопасность, требуют от разработчиков систем стремления интегрировать интеллектуальные компоненты, такие как интеллектуальные контроллеры, датчики и технологии мониторинга, в свои гидравлические системы.

Электрогидравлическая ось

: все в одном решении

Короче говоря, современные гидравлические системы должны обеспечивать эффективность, безопасность и возможность подключения, позволяя осуществлять постоянный мониторинг состояния (и реагировать на изменения в состоянии), не жертвуя при этом их уникальной способностью передавать мощность. Это привело к разработке гибридных или электрогидравлических решений, которые сочетают в себе возможности гидравлики с эффективностью, безопасностью и возможностью подключения электрических и электронных систем.

Фактически, электронизация еще больше расширяет возможности гидравлических систем по мощности, поскольку она предлагает возможность более сложных последовательностей управления движением, обеспечивая оптимальное использование крутящего момента в различных областях применения. Основываясь на законе Бернулли о том, что в идеальном состоянии более быстро текущая жидкость будет оказывать меньшее давление, новейшие датчики и гидравлические средства управления обеспечивают повышенную гибкость и изменчивость потока и давления, чтобы обеспечить оптимальную производительность, когда речь идет о крутящем моменте.

Регулируемая скорость и значение для подключенных гидроприводов

Более того, благодаря интенсивным исследованиям и разработкам ведущих игроков в этом секторе программная автоматизация стала реальной возможностью. Это означает, что гидравлическими системами во многих сферах применения можно управлять с помощью тех же инструментов, что и электроприводы, что позволяет инженерам-проектировщикам использовать преимущества гидравлических систем, которые ранее были лишены этой возможности из-за ограничений своих знаний и подготовки.

Электрогидравлические приводы: привод насоса с регулируемой скоростью

В новейших системных решениях для электрогидравлических приводов используются те же электронные блоки управления и логика, что и в электроприводах. Используя открытые стандарты, такие как интерфейсы Multi-Ethernet , они могут быть добавлены к горизонтально и вертикально подключенным к сети машинным архитектурам точно так же. Электрогидравлические оси вводятся в действие теми же инженерными средствами, что и электроприводы, но с двумя четкими различиями.Во-первых, «мастер» логически направляет техника по вводу в эксплуатацию гидравлических осей и предлагает значения параметризации, которые приведут к желаемому результату. Во-вторых, лучшие в своем классе контроллеры разумно компенсируют особенности технологии жидкости в фоновом режиме. Ключевым моментом является то, что уполномоченным по системам не обязательно иметь какие-либо специальные знания о гидравлических системах, чтобы получить эффективные результаты от этих технологий. Между тем, новейшие приводы насосов с регулируемой скоростью могут снизить потребление энергии гидравлическими осями на 80 процентов.

В последние годы в модульном программном обеспечении были смоделированы почти все модели движения и особые характеристики гидравлической технологии — даже такие специфические характеристики, как кинематика трансмиссии и управляемая синхронизация. Теперь доступны различные онлайн-конфигураторы для компонентов и модулей, с инструментами моделирования, которые проверяют все компоненты на предмет правильности размеров и позволяют конструкторам виртуально тестировать самые разные конфигурации. Современные решения основаны на распределенном интеллекте и открытых стандартах программирования и коммуникации.Более того, контроллеры перемещения без шкафа могут еще больше упростить конструкцию.

Это означает, что пригодность электрогидравлических приводов для любого применения может быть оценена, а автоматизация реализована так же, как и с любой другой технологией.

Подходы к профилактическому техобслуживанию электрогидравлических приводов

Цифровые двойники гидравлических компонентов теперь поддерживают моделирование и программные изменения процессов, а сетевая гидравлика отслеживает и обнаруживает ошибки с вероятностью 99% до того, как они приведут к отказу.Специализированные датчики могут собирать информацию о различных рабочих условиях в гидроагрегатах, таких как качество масла, температура и вибрация, а также подсчитывать циклы переключения клапанов, возвращая эту информацию в реальном времени в системы управления и позволяя заранее и своевременно внедрять соответствующие меры предосторожности. плановые перерывы в производстве.

Мониторинг состояния энергоблоков

Электрогидравлические приводы

отличаются уникальной удельной мощностью, эффективностью и надежностью — конструкция системы, параметризация, ввод в эксплуатацию, эксплуатация и программная диагностика столь же удобны, как и для других приводных технологий.

Благодаря цифровому интеллекту, сетевая гидравлика теперь может быть легко интегрирована в мульти-технологические концепции и концепции Индустрии 4.0, что означает, что они являются и останутся жизненно важным компонентом современного машиностроения.

«Переменная скорость — ключ к успеху»: Подробнее

________________________________________________________________________________________________________________________

Автор: Джейк Митчелл
Должность: Менеджер по развитию OEM
Электронная почта: Джейк[email protected]

________________________________________________________________________________________________________________________

Разработка системы электрогидравлического привода ленточного конвейера арахисового экскаватора-инвертора

Тест моделирования программного обеспечения

Моделирование в программном обеспечении позволило проверить, какие и сколько компонентов потребуются для работы системы на следующем этапе тестирования, что позволило определить их как требуемые компоненты Два 4/3-ходовых распределителя, два распределителя 4 / 2 сквозных и четыре регулирующих клапана потока, а также гидравлический двигатель.Моделирование позволило оценить, что эти компоненты будут необходимы и достаточны для правильного функционирования системы на испытательном стенде.

Описание работы электрогидравлической системы основано на рис. 3, а числа ниже в скобках относятся к компонентам системы.

Для этого испытания скорость двигателя регулировалась путем изменения открытия клапанов управления потоком, размещенных в линиях подачи гидравлического двигателя.

Направляющий клапан (1) представляет собой клапан дистанционного управления трактором, который при активации подает масло в гидравлическую систему, позволяя гидравлическому двигателю (9) перемещать вибрирующую конвейерную ленту вперед или назад, в зависимости от положения клапана.

Если клапан (1) расположен вправо, выпущенное масло перемещает гидравлический двигатель вперед (9), и при повороте направляющего клапана (2) вправо масло направляется в направляющий клапан (3). Если клапан (3) расположен слева, гидравлическое масло проходит через клапан управления потоком (5), чтобы получить первый оборот гидравлического двигателя. Если клапан (3) расположен вправо, гидравлическое масло подается в клапан регулирования потока (6), чтобы получить второй оборот гидравлического двигателя.

Если гидрораспределитель (2) расположен слева, гидравлическая жидкость направляется к гидрораспределителю (4), который, повернув вправо, определяет третье вращение в гидравлическом двигателе, и масло транспортируется в регулятор потока. клапан (7). Однако, если клапан (4) повернут влево, четвертый оборот гидравлического двигателя достигается за счет прохождения гидравлического масла через клапан регулирования потока (8).

При повороте направляющего клапана (1) в левое положение гидравлическое масло направляется к клапану регулирования потока (10), а гидравлический двигатель (9) вращается в обратном направлении (меняя направление вибрирующей конвейерной ленты).

Стендовые испытания

После моделирования в программном обеспечении система была смонтирована для стендовых испытаний из компонентов, определенных в вычислительном моделировании, с учетом ручного привода с расходом на входе 60 л мин -1 и смещением 125,7 см 3 rev -1 (Таблица 2).

Это испытание показало, что можно изменять вращение гидравлического двигателя, моделируя четыре различных заранее установленных вращения вибрирующей конвейерной ленты экскаватора-инвертора и изменяя направление вращения.Инверсию можно использовать в случае остановки конвейерной ленты из-за возможной перегрузки гидравлического двигателя.

Аналогичным образом, [21] представил дизайн и моделирование автоматического регулятора скорости переключения комбайна для уборки сахарного тростника с использованием гидравлических и механических параметров комбайна в моделировании. Авторы пришли к выводу, что контроллеры могут включать в себя управленческие стратегии, которые делают уборку урожая более подходящей для каждой ситуации и облегчают работу оператора.[22] они адаптировали монитор продуктивности с ударной картой для выращивания арахиса с двумя различными конфигурациями крепления, одной плавающей и одной шарнирной, получив среднюю ошибку 12,7% в плавающей конфигурации и 6,6% в шарнирной конфигурации.

Стремясь улучшить урожай арахиса, [23] разработал систему контроля глубины от копания до землекопа-встряхивателя-инвертора, контролирующего положение трехточечной гидравлической системы, чтобы уменьшить потери арахиса на различных типах почвы.Оборудование было испытано в [24] на трех типах текстуры различных почв (песчаный, средний и глинистый), в результате чего был сделан вывод о том, что разработанный прототип продемонстрировал потенциал в снижении потерь на $ 47 га -1 . Таким образом, предполагается, что в полевых условиях электрогидравлическая система может способствовать большему контролю качества при копании, обеспечивая большую автономность в работе стартера-встряхивателя-инвертора.

Кроме того, моделирование испытательного стенда позволило убедиться, что можно уменьшить количество компонентов системы, заменив направляющие клапаны и регуляторы потока пропорциональным направляющим клапаном.Этот пропорциональный распределитель представляет собой соленоидный клапан, который позволяет изменять вращение в желаемом диапазоне, регулируя поток масла с бесконечными приращениями. Таким образом, повышение напряжения обеспечивает небольшие колебания потока гидравлического масла, позволяя желаемое изменение вращения.

Полевые испытания

Основываясь на результатах полевых испытаний с использованием экскаватора-вибропреобразователя с электрогидравлической системой, было замечено, что на видимые потери влияло взаимодействие скорости переключения и увеличения скорости вращения конвейерной ленты во всех испытанных комбинациях, за исключением тех случаев, когда механизированный агрегат (трактор-землерой), перемещаемый со скоростью 4.2 км ч -1 .

Экскаватор-встряхиватель не оказал статистического влияния на невидимые потери во время выкапывания арахиса (данные не показаны). Этого результата следовало ожидать, поскольку невидимые потери не связаны с приводной системой стартера, а возникновение таких потерь связано с такими факторами, как тип почвы, содержание влаги в почве и ее созревание, которые могут действовать изолированно или даже вместе [25–26].

Видимые потери при копании (рис. 4) для скорости 3,5 км ч -1 показывают выпуклую кривую, указывающую на большие потери при наименьшем и наибольшем исследованных вращениях, в то время как наименьшие потери наблюдались в точке перегиба, примерно 110 об / мин.Поведение кривой показывает, что копание при меньших и более высоких оборотах увеличивало потери, в то время как самые высокие потери наблюдались при самом низком вращении (80 об / мин). Следовательно, чтобы минимизировать видимые потери экскаватора для этой скорости, оптимальное рабочее вращение конвейера составляет от 100 до 120 об / мин, а максимальная производительность экскаватора-инвертора составляет 110 об / мин.

Рис. 4. Расчетные видимые потери в зависимости от вращения вибрирующей конвейерной ленты для скоростей 3,5 и 5 км ч -1 .

Уравнение корректировки каждого взаимодействия показано ниже на рис. 4, когда это было значимым с помощью F-теста (p <0,05). Скорость 4,2 км ч -1 не получила существенной корректировки (нс).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203300.g004

Однако было замечено, что при скорости вращения конвейерной ленты 100 об / мин наблюдалось значительное увеличение видимых потерь, так как увеличилась скорость переключения, также увеличились потери (34.63 кг га -1 и 132,96 кг га -1 при скорости 3,5 км ч -1 и 5,0 км ч -1 соответственно). Эти результаты показывают, что, когда экскаватор-вибратор электрогидравлической системы выполняет операцию копания на низких скоростях, рекомендуется использовать вращение конвейерной ленты со скоростью 100 об / мин.

Полевые испытания с использованием электрогидравлического стартера модели также позволили в целом проверить, что, независимо от скорости перемещения трактора-экскаватора, использование наименьших вращений в вибрационном коврике экскаватора-вибратора происходило именно там, где были получены самые высокие уровни потерь.

Этот факт в основном связан с увеличением материала, собираемого экскаватором-встряхивателем под конвейерной лентой, и из-за того, что он находится в малом вращении, не может выполнять процесс реверсирования растений. Таким образом, растения более длительное время находятся в процессе вибрации конвейерной ленты, а следовательно, и отрыва стручков растений, в основном стручков с высокой степенью созревания [27]. В этом случае нельзя сказать, что потери напрямую связаны с количеством растительной массы на вибрирующей конвейерной ленте, как было обнаружено в [28], где сообщается, что увеличение растительной массы в вибрационном коврике смягчает воздействие вибрации. уменьшение взлета стручков.

Для механизированной заданной скорости перемещения 5 км / ч -1 потери оставались высокими на самых низких оборотах до 110 об / мин, с тенденцией к уменьшению на более высоких оборотах, что можно наблюдать по поведению кривой и потерям. при 120 об. / мин. Этот результат показывает, что 120 об / мин являются наиболее подходящими для этой скорости с точки зрения потерь при копании (рис. 4).

Когда принимается во внимание, что урожай арахиса неоднороден в производстве и количестве растительного материала, это указывает на то, что вращение конвейерной ленты должно быть отрегулировано в соответствии со скоростью перемещения трактора, однако эта регулировка должна выполняться на протяжении всей операции. копать и принимать во внимание отношения завод-машина.

В работе, предшествующей разработке предложенной в этой работе электрогидравлической системы с использованием аналогичных скоростей перемещения, было подтверждено, что, когда экскаватор-инвертор приводится в действие от ВОМ, он также получает высокие уровни потерь [26,28–29 ] и остановитесь на техническое обслуживание из-за увеличения массы растений в ленте вибрационного конвейера.

Стоит отметить, что приводные экскаваторы с ВОМ требуют вращения примерно 350 об / мин в TDP, чтобы обеспечить хорошее качество в процессе реверсирования установок [4], они не имеют механизма реверсирования в случае, если лишней овощной массы на коврике, что увеличивает время простоя для обслуживания.Однако это вращение, указанное производителем экскаватора, ниже предела, установленного техническими стандартами для сельскохозяйственной техники, который составляет 540 об / мин, и имеет вращательное движение только в одну сторону.

С другой стороны, привод экскаватора-инвертора с помощью электрогидравлической системы, разработанной в данной работе, позволяет запускать экскаватор-инвертор независимо от вращения двигателя трактора, поскольку он имеет свою собственную систему привода и возможность реверсирования движения вибрирующей конвейерной ленты, как описано в методике.Кроме того, рытье грунта можно выполнять с более высокими скоростями перемещения, чем обычные (до 5 км / ч -1 ), для более высоких значений необходимы новые полевые испытания для проверки эффективности оборудования в этих условиях.

Так же важны, как и потери, размерные характеристики валка (высота и ширина), сформированного после процесса копания-инвертора, имеют основополагающее значение для успешного сбора стручков, последующей операции, которая происходит через три дня после копания.

Использование наименьших оборотов конвейерной ленты (80 и 90 об / мин) было теми, которые обеспечивали большую высоту и ширину валка, когда использовались скорости 3,5 и 5 км ч. -1 (Рис. 5). Поскольку было увеличено вращение конвейерной ленты, высота валка уменьшалась на этих скоростях, более того, скорость перемещения механизированного узла вмешивалась в эту характеристику, уменьшая высоту валка, поскольку это увеличивало скорость на малейшее вращение и обратное вращение 90 об / мин.

Рис. 5. Зависимость высоты валка от вращения вибрирующей конвейерной ленты для скоростей 3,5 и 5,0 км -1 .

Уравнение регулировки каждого взаимодействия показано ниже на рис. 5, когда это было значимо с помощью F-теста (** p <0,05). Скорость 4,2 км ч -1 не получила существенной корректировки (нс).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203300.g005

Несмотря на нестабильность в поддержании значений, близких к средним, с относительно большими колебаниями при самых малых оборотах, когда механизированная установка перемещалась со скоростью 5.0 км ч -1 (Рис. 5), определенная равномерность наблюдается во время валка при оборотах выше 100 об / мин, что подтверждается Т-тестом. Эта равномерность распределения растений интересна, поскольку показывает, что стартер может работать с диапазоном оборотов без потери качества работы. Когда экскаватор-инвертор выполняет копку, формируя однородные валки, вариабельность потерь при уборке имеет тенденцию к снижению [29], что, следовательно, оптимизирует эффективность комбайна.

Что касается ширины валка, было замечено, что самые высокие обороты, не зависящие от скорости смещения, обеспечивали меньшую ширину валка (Рис. 6). Эффект скорости переключения мешал только тогда, когда операция выполнялась с вращением 90 об / мин, обеспечивая более широкий валок, когда операция выполнялась на самой высокой и самой низкой скорости.

Рис. 6. Зависимость ширины валка от вращения конвейерной ленты после прохождения механизированной установки на скоростях.

Уравнение настройки каждого взаимодействия показано ниже на рис. 6, когда это было значимо с помощью теста F (** p <0.05). Скорость 4,2 км ч -1 не получила существенной корректировки (нс).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0203300.g006

Ширина валка зависит не только от вращения вибрирующей конвейерной ленты, так как это правильная регулировка очереди пальцев на спине. экскаватора, который придает валку формат, в основном ширину. Однако регулировка пальцев в очереди сохранялась для всех условий полевых испытаний. Таким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод, что чем выше вращение конвейерной ленты, тем больше ширина валка и меньше высота.Более высокие обороты могли отбросить растения дальше, что и привело к этим результатам. Однако в литературе нет данных об идеальных размерах валка, образовавшегося после арахиса.

При неравномерном распределении валка с точками, изолированными от скопления растений, может увеличиваться изменчивость потерь и снижаться качество уборочной операции, так как это имеет тенденцию к увеличению потока материала в машине для сбора. платформы, что может увеличить потери в платформе подачи, вызывая потери еще до того, как материал пройдет в системе пути и отделения машины [29].

Таким образом, очень важно, чтобы оператор тракторно-землеройной установки следил за вращением вибрирующего коврика стартера, регулируя его в соответствии с потребностями работы. Подчеркивается, что с помощью электрогидравлической системы можно регулировать внутреннюю часть кабины трактора.

СИСТЕМА ЭЛЕКТРО-ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРИВОДА ДЛЯ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ

Настоящее изобретение относится к системе электрогидравлического привода для приведения в действие корпуса конструкции, установленного на рабочей машине или подобном, с использованием гидравлического (гидравлического) двигателя и электродвигателя.Например, настоящее изобретение относится к системе электрогидравлического привода, использующей гидравлический двигатель и электродвигатель.

Обычно силовые механизмы, такие как гидравлические экскаваторы, краны, колесные погрузчики и бульдозеры (в спецификации и формуле изобретения эти силовые механизмы вместе именуются «рабочими машинами»), использовались в различных областях. Например, будет описан гидравлический экскаватор. Гидравлический ковш сконфигурирован так, что верхний вращающийся корпус (корпус конструкции) установлен на верхней части нижнего движущегося объекта, а верхний вращающийся корпус включает двигатель, сиденье водителя, рычаг, прикрепленный к ковшу на конце. из них стрела, соединенная с рычагом, и т. д.Таким образом, гидравлическая лопата имеет большой вес. Верхнее вращающееся тело может поворачиваться в верхней части нижнего движущегося объекта за счет приведения в действие клапана дистанционного управления, предусмотренного в сиденье водителя, во время работы, а ковш, прикрепленный к верхнему концу рычага, выполняет различные виды работ.

В последние годы в качестве одного из примеров рабочих машин предлагается рабочая машина, включающая в себя электродвигатель в качестве приводного устройства для привода верхнего вращающегося тела и т. Д.

Например, есть рабочая машина, в которой Гидравлический насос и генератор / электродвигатель установлены параллельно редуктору, который приводится в действие двигателем в качестве источника энергии, и они приводятся в действие, гидравлический привод приводится в действие гидравлическим маслом от гидравлического насоса, вырабатывается электроэнергия в генераторе хранится в батарее, а генератор / электродвигатель работает как электродвигатель по мере необходимости (например,g., см. Патентную литературу 1, 2).

В качестве другого известного уровня техники существует рабочая машина, в которой гидравлический насос присоединен к двигателю в качестве источника энергии привода, гидравлический насос снабжен генератором / электродвигателем через редуктор или муфту, гидравлический цилиндр или ходовой гидравлический двигатель приводится в действие гидравлическим маслом от гидравлического насоса, приводимого в действие движущей силой двигателя, а электрическая энергия, генерируемая в генераторе, хранится в батарее и используется для вращения вращающегося электродвигателя (например,g., см. Патентную литературу 2, 3).

В качестве другого известного уровня техники существует рабочая машина, в которой двигатель в качестве источника энергии привода и генератор являются единым целым друг с другом, гидравлический цилиндр и т.п. приводится в действие гидравлическим маслом от гидравлического насоса, приводимого в действие генератором. , и верхнее вращающееся тело приводится в действие электродвигателем (например, в Патентной литературе 4).

Патентная литература 1: Публикация выложенной японской патентной заявки № 2005-237178

Патентная литература

2: Публикация выложенной японской патентной заявки №2003-9308

Патентная литература 3: Публикация японской выложенной патентной заявки № 2007-218003

Патентная литература 4: Японская выложенная патентная заявка № 2002-275945

Однако в Патентной литературе 1 есть существует потребность в редукторе большого размера для привода гидравлического насоса и генератора / электродвигателя, что приводит к увеличению габаритов всего устройства и сложной конфигурации. Из-за этого сложно обеспечить работоспособность и надежность подключения устройства.Кроме того, количество компонентов устройств велико, что требует высокой стоимости производства и т. Д.

В случае патентных документов 2 и 3 требуется муфта и т.п. между двигателем и гидравлическим насосом или генератором. / электродвигатель, что приводит к увеличению габаритов аппарата в целом и сложной конфигурации. Из-за этого сложно обеспечить работоспособность и надежность подключения устройств, высокую стоимость изготовления и т. Д.необходимы.

В случае Патентной литературы 4, хотя двигатель и генератор объединены друг с другом для уменьшения размера, двигатель, объединенный с генератором, является специализированным компонентом. Поэтому необходимо заново спроектировать приводное устройство и изготовить компоненты для каждой отдельной рабочей машины, что требует высоких производственных затрат и длительного времени изготовления.

Кроме того, в вышеупомянутом уровне техники каждая из рабочих машин сконфигурирована так, что вращающееся тело в качестве структурного тела рабочей машины приводится в движение только электродвигателем.В некоторых случаях вращающееся тело не может вращаться, если генератор не приводится в действие источником мощности привода для выработки электроэнергии, которая должна храниться в батарее. Это требует длительного времени выработки энергии в источнике мощности привода. В этих условиях трудно эффективно использовать движущую силу всей рабочей машины.

Целью настоящего изобретения является создание системы электрогидравлического привода для рабочей машины, которая включает в себя гидравлический двигатель и электродвигатель для приведения в действие корпуса конструкции рабочей машины, а также включает гидравлический насос и электродвигатель. которые приводятся в действие источником мощности, чтобы обеспечить эффективную работу с использованием гидравлического давления (давления жидкости) и электроэнергии и добиться снижения затрат.

Для достижения вышеописанной цели в соответствии с настоящим изобретением предоставляется система электрогидравлического привода для рабочей машины, которая приводит в движение корпус конструкции путем управления расходом гидравлической жидкости с помощью регулирующего клапана, содержащая: устройство подачи, которое включает в себя гидравлический насос, приводимый в действие источником мощности, и первый электродвигатель, и подает гидравлическую жидкость; приводное устройство, которое включает в себя гидравлический двигатель, вращаемый гидравлической жидкостью, подаваемой из устройства подачи, и второй электродвигатель, и приводит в движение опорный корпус; и контроллер, который определяет рабочее состояние первого электродвигателя и рабочее состояние второго электродвигателя на основе нагрузки устройства питания и нагрузки устройства привода.В описании и формуле изобретения термин «рабочее состояние электродвигателя» означает состояние, в котором электродвигатель работает как «приводной блок», или состояние, в котором электродвигатель работает как «генератор». Это позволяет приводить корпус рабочей машины в действие гидравлическим давлением (давлением жидкости), подаваемым от гидравлического насоса, приводимого в действие источником энергии, на гидравлический двигатель через регулирующий клапан, а выработка энергии или привод должны выполняться эффективно за счет с использованием первого электродвигателя и второго электродвигателя.Таким образом, становится возможным построить систему электрогидравлического привода, эффективно используя электроэнергию и гидравлическое давление (давление жидкости).

Первый электродвигатель может иметь функцию генератора, предназначенную для преобразования мощности привода, передаваемой от источника мощности привода, в электрическую энергию, и функцию узла привода, которая помогает приведения в действие гидравлического насоса за счет использования электроэнергии; и контроллер может выполнять управление для работы первого электродвигателя в качестве генератора или привода на основе состояния заряда в зарядном устройстве, которое хранит электроэнергию, генерируемую функцией генератора, и рабочем состоянии первого электродвигателя.Поскольку первый электродвигатель может работать как приводной блок или генератор в соответствии с состоянием заряда в зарядном блоке и рабочим состоянием первого электродвигателя, может быть реализована эффективная работа.

Второй электродвигатель может иметь функцию генератора, предназначенную для преобразования энергии инерции в электрическую энергию во время замедления гидравлического двигателя, и функцию привода, которая помогает приведения в движение гидравлического двигателя за счет использования электроэнергии; и контроллер может выполнять управление для работы второго электродвигателя в качестве генератора или привода на основе состояния заряда в зарядном устройстве, которое хранит электроэнергию, генерируемую функцией генератора, и рабочем состоянии второго электродвигателя.Поскольку второй электродвигатель может работать как блок привода или генератор в соответствии с состоянием заряда в блоке зарядки и рабочим состоянием второго электродвигателя, может быть реализована эффективная работа. Кроме того, поскольку один или оба из первого электродвигателя устройства питания и второго электродвигателя устройства привода могут работать в качестве генератора (генераторов), энергия может быть эффективно восстановлена.

Приводное устройство может быть сконфигурировано так, что гидравлический двигатель и второй электродвигатель составляют одно целое друг с другом; второй электродвигатель может включать в себя ротор, соединенный с вращающимся валом гидравлического двигателя, и статор, расположенный на внешней периферии ротора; и ротор может быть расположен так, чтобы окружать внешнюю периферию корпуса гидравлического двигателя, так что ротор находится на заданном расстоянии от внешней периферии корпуса; и подшипник для поддержки ротора на кожухе и уплотнительный элемент для герметизации зазора между ротором и кожухом могут быть расположены между ротором и кожухом.В соответствии с этой конфигурацией, поскольку второй электродвигатель расположен на внешней периферии гидравлического двигателя, приводное устройство может быть сконфигурировано компактно. Кроме того, поскольку уплотнительный элемент закрывает зазор между внешней периферией корпуса гидравлического двигателя и ротором второго электродвигателя, который расположен на расстоянии от внешней периферии корпуса, становится возможным предотвратить смазывание. масло или тому подобное от утечки из гидравлического двигателя во второй электродвигатель и, следовательно, предотвращает ухудшение или подобное ухудшение характеристик второго электродвигателя.

Подающее устройство может быть сконфигурировано так, что гидравлический насос и первый электродвигатель составляют одно целое друг с другом. В соответствии с этой конфигурацией источник мощности привода может быть снабжен устройством подачи, включающим в себя гидравлический насос и первый электродвигатель, без значительного изменения традиционной монтажной конструкции для соединения гидравлического насоса с источником мощности привода. Кроме того, подающее устройство, включающее в себя гидравлический насос и первый электродвигатель, может иметь единую конфигурацию и может быть малогабаритным.В результате можно снизить стоимость.

В соответствии с настоящим изобретением можно сконструировать систему привода для рабочей машины, которая способна эффективно работать за счет гидравлического давления (давления жидкости) и электроэнергии, используя гидравлический двигатель и электродвигатель, которые приводят в движение структурный корпус рабочей машины, а также гидравлический насос и электродвигатель, которые приводятся в движение источником энергии.

Кроме того, поскольку гидравлический двигатель и электродвигатель имеют единую конфигурацию или гидравлический насос и электродвигатель имеют единую конфигурацию, устройство может быть уменьшено в размерах и стоимости.

РИС. 1 представляет собой блок-схему, показывающую систему электрогидравлического привода для рабочей машины согласно настоящему изобретению.

РИС. 2 — гидравлическая схема системы электрогидравлического привода, показанной на фиг. 1.

ФИГ. 3A-3D — виды сбоку, схематически показывающие пример конфигурации электрогидравлического интегрированного устройства подачи в системе электрогидравлического привода, показанной на фиг. 1.

ФИГ. 4A-4C — виды сбоку, схематически показывающие другой пример конфигурации электрогидравлического интегрированного устройства подачи в системе электрогидравлического привода, показанной на фиг.1.

РИС. 5 — вид в разрезе электрогидравлического встроенного приводного устройства в электрогидравлической приводной системе, показанной на фиг. 1.

Далее будет описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. В варианте осуществления, описанном ниже, в качестве примера «гидравлической жидкости» будет описано «гидравлическое масло». В качестве примера рабочей машины можно привести гидравлический экскаватор, включающий гидроцилиндр, ходовой гидромотор, верхний вращающийся корпус и т. Д.будет описано. Кроме того, в варианте осуществления система электрогидравлического привода, включающая в себя электрогидравлическое интегрированное устройство подачи (в дальнейшем именуемое «электрогидравлический насос»), в котором гидравлический насос является неотъемлемой частью первого электродвигателя, и электрогидравлический будет описано, например, интегрированное приводное устройство (в дальнейшем именуемое «электрогидравлический двигатель»), в котором гидравлический насос является одним целым со вторым электродвигателем.

Как показано на фиг. 1, система электрогидравлического привода 1 настоящего варианта осуществления включает двигатель 2 , который является источником энергии привода, электрогидравлический насос 3 , приводимый в действие двигателем 2 , регулирующий клапан 6 для регулирования расхода гидравлического масла, выходящего из гидравлического насоса 4 электрогидравлического насоса 3 , первого электродвигателя 5 электрогидравлического насоса 3 , зарядного устройства 8 заряжен электроэнергией, генерируемой в первом электрогенераторе 5 через контроллер 7 и электрогидравлическом двигателе 9 (электрогидравлический роторный двигатель), который приводится в действие гидравлическим маслом от регулирующего клапана 6 а электрическая мощность подается через контроллер 7 .Как будет описано позже, электрогидравлический двигатель 9, включает в себя гидравлический двигатель 10 , приводимый в действие гидравлическим маслом от регулирующего клапана 6 , и второй электродвигатель 11 , приводимый в действие электроэнергией, подаваемой через контроллер. 7 .

Гидравлическое масло, подаваемое от электрогидравлического насоса 3 , подается через регулирующий клапан 6 , например, в гидроцилиндр для выдвижения и сжатия стрелы, приводной гидравлический двигатель 15 и т. Д., чтобы вести их. Электрогидравлический двигатель 9 также приводится в действие гидравлическим маслом, подаваемым через регулирующий клапан 6 , и вращает верхний вращающийся корпус 16 .

Электрогидравлический двигатель 9 имеет функцию выработки электроэнергии за счет использования инерции верхнего вращающегося тела и т. Д. Генерируемая электроэнергия заряжается в зарядный блок 8 через контроллер 7 .

Электроэнергия, заряженная в зарядный блок 8 , используется в качестве вспомогательной приводной мощности для приведения в действие второго электродвигателя 11 электрогидравлического двигателя 9 и вспомогательной приводной мощности для приведения в действие первого электродвигателя 5 электрогидравлического насоса 3 , через контроллер 7 , если необходимо.

Как показано на фиг. 2, гидравлический контур в системе электрогидравлического привода 1 настоящего варианта осуществления сконфигурирован для определения направления вращения и скорости вращения верхнего вращающегося тела в зависимости от направления наклона, угла наклона, скорости наклона и т. Д. ., поворотной ручки 21 , прикрепленной к клапану дистанционного управления 20 , который определяет рабочий объем, такой как направление вращения, скорость вращения и т.д., верхнего вращающегося тела.Что касается рабочей величины клапана дистанционного управления 20 , перепад давления между правым и левым портами, который определяется датчиком давления 22 , вводится в контроллер 7 как команда скорости (команда вращения) для вращения вращающееся тело. Между тем, гидравлический двигатель 10 электрогидравлического двигателя 9 также приводится в действие гидравлическим маслом, выпускаемым из гидравлического насоса 4 электрогидравлического насоса 3 .Гидравлическое масло подается от гидронасоса 4 в масляные каналы 24 и 25 в контуре гидромотора 23 через регулирующий клапан 6 . Через масляные каналы 24 и 25 гидравлическое масло подается во всасывающий патрубок гидромотора 10 . Регулирующий клапан 6 регулирует расход гидравлического масла, подаваемого в контур гидравлического двигателя 23 . Положение всасывающего и нагнетательного патрубков гидравлического двигателя 10 зависит от направления вращения.

Схема гидравлического двигателя 23 снабжена электромагнитными предохранительными клапанами 26 для предотвращения потерь, возникающих на стороне нагнетания гидравлического двигателя 10 , во время замедления гидравлического двигателя 10 . Электромагнитные предохранительные клапаны , 26, открываются во время замедления гидравлического двигателя 10 , тем самым позволяя второму электродвигателю 11 эффективно восстанавливать рекуперативную электрическую энергию за счет использования энергии инерции гидравлического двигателя 10 .Поскольку гидравлическое масло течет в противоположных направлениях во время вращения вперед и назад гидравлического двигателя 1 , электромагнитные предохранительные клапаны , 26, направляются в масляные каналы 24 и 25 соответственно. Кроме того, между масляными каналами 24 и 25 предусмотрены предохранительные клапаны 27 для работы так, чтобы гидравлическое масло выпускалось в резервуар 29 , когда давление превышает давление при нормальном использовании, и обратные клапаны. 28 для всасывания масла из резервуара 29 , когда количество масла, циркулирующего в масляных каналах 24 и 25 , уменьшается.

В настоящем варианте осуществления, чтобы контролировать количество гидравлического масла с помощью регулирующего клапана 6 , в управляющих портах 30 (поворотные секции) регулирующего клапана 6 предусмотрены электромагнитные редукционные клапаны 31 . . К электромагнитным редукционным клапанам 31 подается вторичное давление клапана дистанционного управления 20 как первичное давление.

Регулирующий клапан 6 управляется с помощью электромагнитных клапанов понижения давления 31 на основе сигнала управления степенью открытия от контроллера 7 , так что гидравлическое масло в количестве, соответствующем рабочему объему пульта дистанционного управления Регулирующий клапан 20 поступает на гидромотор 10 .Контроллер 7 управляет степенью открытия электромагнитных редукционных клапанов 31 , управляя регулирующим клапаном 6 с помощью управляющего давления, полученного путем снижения давления пилотного масла (вторичного давления), подаваемого от клапана дистанционного управления 20 электромагнитными клапанами понижения давления 31 , в зависимости от рабочей величины клапана дистанционного управления 20

Датчики давления 35 прикреплены к всасывающему патрубку и патрубку нагнетания гидравлического двигателя 10 соответственно.Перепад давления между давлениями, обнаруженными датчиками давления , 35, , вводится в контроллер 7 в качестве обратной связи по перепаду давления. На основе этой обратной связи по перепаду давления контроллер 7 оценивает крутящий момент, который должен быть создан в гидравлическом двигателе 10 (обратный крутящий момент, когда сигнал обратной связи по перепаду давления является отрицательным сигналом).

Второй электродвигатель 11 подключен к зарядному устройству 8 для хранения электроэнергии через контроллер 7 .Контроллер 7 сконфигурирован для обеспечения передачи электроэнергии между зарядным устройством 8 и вторым электродвигателем 11 . Во время ускорения гидравлического двигателя 10 для вращения верхнего вращающегося тела контроллер 7 разряжает электрическую энергию из зарядного устройства 8 и подает электроэнергию на второй электродвигатель 11 , взаимодействующий с гидравлическим двигателем 10 .С другой стороны, во время замедления гидравлического двигателя 10 контроллер 7 заставляет второй электродвигатель 11 выполнять рекуперативное действие для торможения гидравлического двигателя 10 и заряжает генерируемую рекуперативную электрическую энергию в зарядный блок 8 . Таким образом, контроллер 7 выдает команду вращения второму электродвигателю 11 , взаимодействующему с гидравлическим двигателем 10 во время ускорения гидравлического двигателя 10 , в то время как контроллер 7 выдает регенеративную команду для второй электродвигатель 11 для торможения гидравлического двигателя 10 во время замедления.

Далее, второй электродвигатель 11 прикреплен с датчиком оборотов 36 . Датчик числа оборотов , 36, определяет число оборотов (число оборотов) и вводит обнаруженные обороты в контроллер 7 в качестве обратной связи по скорости. На основе обратной связи по скорости контроллер 7 вычисляет скорость ускорения по разнице между фактическими оборотами и командой скорости (командой вращения) от клапана дистанционного управления 20 .

Первый электродвигатель 5 электрогидравлического насоса 3 соединен с датчиком оборотов 37 . Датчик числа оборотов , 37, определяет число оборотов (число оборотов) и вводит обнаруженные обороты в контроллер 7 в качестве обратной связи по числу оборотов. На основе обратной связи по оборотам контроллер 7 вычисляет точный объем нагнетания гидравлического насоса 4 . Контроллер 7 выдает команду наклона для наклона гидравлического насоса 4 и команду вращения на двигатель 2 .10 , обратная связь по скорости (фактические обороты) на основе сигнала оборотов второго электродвигателя 11 и обратная связь по оборотам (фактическая величина нагнетания) на основе сигнала оборотов первого электродвигателя 5 , контроллер 7 вращает второй электродвигатель 11 для получения крутящего момента, необходимого для электрогидравлического двигателя 9 , и посылает сигнал управления степенью открытия на электромагнитные клапаны понижения давления 31 для компенсации недостатка крутящего момента второго электрического двигателя. двигатель 11 , тем самым управляя регулирующим клапаном 6 .Кроме того, контроллер 7 управляет операцией наклона гидравлического насоса 4 и рабочим состоянием первого электродвигателя 5 , если необходимо.

Контроллер 7 управляет электромагнитными редукционными клапанами 31 регулирующего клапана 6 таким образом, что, когда будет определено, что клапан дистанционного управления 20 сработал, а гидравлический двигатель 10, , должен быть ускорен, и электрическая энергия, которая обеспечивает работу второго электродвигателя 11 , хранится в зарядном блоке 8 , второй электродвигатель 11 приводится в движение преимущественно этой электрической энергией.Таким образом, гидравлический двигатель 10 , приводимый в действие гидравлическим маслом, подаваемым через регулирующий клапан 6 , управляемый, как описано выше, компенсирует недостаток крутящего момента.

С другой стороны, когда определено, что клапан дистанционного управления 20 был задействован и гидравлический двигатель 10 должен быть замедлен, контроллер 7 заставляет второй электродвигатель 11 выполнять регенеративная реакция для преобразования энергии инерции в электрическую энергию для зарядки регенеративной электроэнергии в зарядном устройстве 8 .В случае, когда приводная мощность, генерируемая в двигателе 2 , больше, чем необходимо, первый электродвигатель 5 электрогидравлического насоса 3 работает как генератор, и генерируемая электрическая энергия заряжается в зарядный блок 8 .

Как описано выше, поскольку контроллер 7 может управлять регулирующим клапаном 6 , первым электродвигателем 5 и вторым электродвигателем 11 на основе сигнала от клапана дистанционного управления 20 сигнал от электрогидравлического насоса 3 и сигнал от электрогидравлического двигателя 9 , электрогидравлического двигателя 9 и электрогидравлического насоса 3 можно эффективно контролировать в зависимости от рабочих условий. состояния устройств.Таким образом, можно сконструировать систему электрогидравлического привода 1 с улучшенной энергоэффективностью. То есть, в зависимости от рабочего состояния электрогидравлического насоса 3 и рабочего состояния электрогидравлического двигателя 9 , контроллер 7 управляет электромагнитными редукционными клапанами 31 регулирующего клапана. 6 , чтобы регулировать количество гидравлического масла, и заставляет первый электродвигатель 5 и второй электродвигатель 11 выполнять операцию выработки энергии или операцию движения.Таким образом, система электрогидравлического привода 1 может реализовать эффективную работу, используя электроэнергию и гидравлическое давление (давление жидкости).

РИС. 3 показан пример конфигурации электрогидравлического насоса 3 (электрогидравлическое интегрированное питающее устройство). Например, в случае, когда два гидравлических насоса расположены последовательно, в примере на фиг. 3A, первый электродвигатель 5 расположен на стороне двигателя 2 (с левой стороны на ФИГ.3A) относительно гидравлического насоса 4 , ротор 41 первого электродвигателя 5 прикреплен к вращающемуся валу 40 , а статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 . В примере на фиг. 3B, первый электродвигатель 5 расположен между двумя гидравлическими насосами 4 , ротор 41 первого электродвигателя 5 прикреплен к вращающемуся валу 40 , а статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 .В примере на фиг. 3C первый электродвигатель 5 расположен на противоположной стороне двигателя 2 относительно гидравлического насоса 4 , ротор 41 первого электродвигателя 5 прикреплен к вращающийся вал 40 выдвинут, а статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 . В примере на фиг. 4C, первый электродвигатель 5 соединен с коробкой отбора мощности (далее именуемой «ВОМ»), установленной в гидравлическом насосе 4 , ротор 41 соединен с валом отбора мощности 43 и статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 .

РИС. 4 показан другой пример конфигурации электрогидравлического насоса 3 (электрогидравлическое интегрированное питающее устройство). Например, в случае, когда два гидравлических насоса 4 расположены параллельно, в примере на фиг. 4A, первый электродвигатель 5 расположен на стороне двигателя 2 (слева на фиг. 4A) относительно гидравлического насоса 4 , ротора 41 первого электродвигателя 5 прикреплен к вращающемуся валу 40 , а статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 .В примере на фиг. 4B первый электродвигатель 5 расположен на противоположной стороне двигателя 2 относительно гидравлического насоса 4 , ротор 41 первого электродвигателя 5 прикреплен к вращающийся вал 40 выдвинут, а статор 42 расположен на внешней периферии ротора 41 . В примере на фиг. 4C, первый электродвигатель 5 соединен с валом отбора мощности, установленным в гидравлическом насосе 4 , ротор 41 соединен с валом отбора мощности 43 , а статор 42 расположен на внешней периферии ротор 41 .

В соответствии с конфигурациями, показанными на фиг. 3 и 4, гидравлический насос 4 может быть снабжен первым электродвигателем 5 без значительного изменения конструкции крепления относительно двигателя 2 по сравнению с традиционной конфигурацией. Таким образом, например, путем замены гидравлического насоса в рабочей машине на электрогидравлический насос 3 (электрогидравлическое интегрированное питающее устройство) становится возможным легко реализовать эффективную работу при снижении расхода топлива. в системе привода.

Как показано на фиг. 5, в настоящем варианте осуществления электрогидравлический двигатель 9 (электрогидравлическое интегрированное приводное устройство) включает в себя второй электродвигатель 11 , который соединен с редуктором 50 , снабженным шестерней 51 для вращает верхний вращающийся корпус и вращает выходной вал 70 , через который приводная мощность передается на входной вал 52 редуктора 50 и гидравлический двигатель 10 для вращения вращающегося вала 60 расположен коаксиально выходному валу 70 .Устройство редуктора 50 в этом примере может устанавливаться на устройство с помощью монтажного фланца 53 .

Гидравлический двигатель 10 — поршневой двигатель с наклонной шайбой фиксированной мощности. Гидравлический двигатель 10 включает в себя вращающийся вал 60 , блок цилиндров 61 , множество поршней 62 и наклонную шайбу 63 и размещен в кожухе 64 . Вращающийся вал , 60, расположен внутри корпуса , 64, в состоянии, в котором одна концевая часть на выходном валу , 70, выступает наружу.Вращающийся вал , 60, поддерживается с возможностью вращения кожухом 14 на обеих концевых частях подшипниками 65 соответственно. Блок цилиндров 61 цилиндрической формы прикреплен к другой концевой части вращающегося вала 60 посредством шлицевания и т.п., так что блок цилиндров 61 может вращаться вместе с вращающимся валом 60 . Блок цилиндров , 61, снабжен множеством поршневых камер , 66, , сформированных с равными интервалами в окружном направлении.Каждая поршневая камера 66 открывается в концевой части блока цилиндров 61 со стороны наклонной шайбы 63 и открывается в другой концевой части блока цилиндров 61 через порт цилиндра 67 . Поршень 62 вставлен в каждую поршневую камеру 66 со стороны наклонной шайбы 62 .

Поршень 42 совершает возвратно-поступательное движение в поршневой камере 66 . Сферическая внешняя поверхность одной концевой части поршня 62 установлена ​​на башмаке 68 , расположенном на наклонной шайбе 63 .Качающаяся шайба 63 расположена на вращающемся валу 60 на стороне выходного вала 70 , а не на блоке цилиндров 61 , и установлена ​​на кожухе 64 с заданным углом наклона относительно оси L поворотного вала 60 .

В соответствии с гидравлическим двигателем 10 , сконфигурированным, как описано выше, гидравлическое масло подается в поршневую камеру 66 через всасывающий канал, а подаваемое гидравлическое масло выходит из поршневой камеры 66 через выпускное отверстие. порт, тем самым позволяя поршню 62 совершать возвратно-поступательное движение.Качающаяся шайба , 63, наклонена с заданным углом наклона. Из-за этого, когда поршень 62 совершает возвратно-поступательное движение, башмак 68 скользит по наклонной шайбе 63 , а блок цилиндров 61 вращается вокруг оси L. Поскольку блок цилиндров 61 вращается вместе с поворотным вал 60 , поворотный вал 60 вращается согласно вращению блока цилиндров 61 .

Второй электродвигатель 11 встроен в гидравлический двигатель 10 , сконфигурированный, как описано выше.Второй электродвигатель 11 — трехфазный синхронный электродвигатель. Второй электродвигатель 11 включает выходной вал 70 , вращатель 71 и статор 72 , которые размещены в корпусе 3 . Корпус 3 имеет форму цилиндра с дном и расположен на внешней периферии корпуса 64 гидравлического двигателя 10 . Внешний фланец 69 , выступающий в радиальном направлении наружу, предусмотрен на всей осевой промежуточной части внешней периферийной поверхности корпуса 64 , а открывающаяся концевая часть 74 корпуса 73 прикреплена к наружному фланцу 69 .

Вышеописанным способом второй электродвигатель 11 монтируется как единое целое с внешней периферией гидравлического двигателя 10 таким образом, что часть электродвигателя 11 , где вращающийся вал 60 гидравлического двигателя 10 выступает наружу, размещен в корпусе 73 коаксиально с выходным валом 70 , и они соединены между собой шлицами или подобным образом, чтобы иметь возможность вращаться вместе, а второй электродвигатель 11 расположен вокруг гидравлического двигателя 10 .

Опорная секция 75 вращателя 71 поддерживается в торцевой части корпуса 64 на стороне выходного вала 70 посредством подшипника 80 в месте, разнесенном на заданный зазор от внешняя периферия. В настоящем варианте осуществления опорная секция 75 ротора 71 выполнена за одно целое с выходным валом 70 , и эта часть выходного вала 70 поддерживается корпусом 73 с помощью подшипник 81 .

Уплотняющий элемент 82 предусмотрен на подшипнике 80 в месте расположения второй стороны электродвигателя (сторона статора) для герметизации зазора между опорной секцией 75 ротора 71 и кожухом 64 . Уплотнительный элемент 82 , предусмотренный на подшипнике 80 в месте расположения второй стороны электродвигателя, предотвращает утечку масла внутри гидравлического двигателя 10 в пространство между ротором 71 и статором 72 во втором электродвигателе 11 через подшипник 80 .В дополнение к этому уплотнительный элемент , 83, предусмотрен на подшипнике 81 в месте со стороны второго электродвигателя. Уплотнительный элемент , 83, , предусмотренный на подшипнике , 81, в месте со стороны второго электродвигателя, предотвращает утечку масла изнутри редуктора 50 в пространство между ротором 71 и статором. 72 во втором электродвигателе 11 через подшипник 81 .Таким образом, можно предотвратить утечку масла в пространство между ротором и статором во втором электродвигателе 11 , что в противном случае ухудшило бы характеристики электродвигателя.

В соответствии с электрогидравлическим двигателем 9 , сконфигурированным, как описано выше, второй электродвигатель 11 может быть компактно установлен на гидравлическом двигателе 10 , что может уменьшить количество компонентов и, следовательно, стоимость. Кроме того, поскольку масло в гидравлическом двигателе 10 не течет внутрь второго электродвигателя 10 , операция может выполняться без снижения эффективности гидравлического двигателя 10 и второго электродвигателя. 11 .Кроме того, поскольку передаточное число привода или подобное между гидравлическим двигателем 10 и вторым электродвигателем 11 регулируется эффективно, можно повысить энергоэффективность.

Как описано выше, в соответствии с системой электрогидравлического привода 1 , контроллер 7 может выполнять выборочное управление гидравлическим насосом 4 и первым электродвигателем 5 , регулирующим клапаном 6 или гидравлический двигатель 10 и второй электродвигатель 11 в зависимости от рабочих состояний рабочей машины, включая верхний вращающийся корпус и т. д.с помощью электрогидравлического насоса 3 (подающее устройство), включая гидравлический насос 4 и первый электродвигатель 5 и электрогидравлический двигатель 9 (приводное устройство), включая гидравлический двигатель 10 и второй электродвигатель 11 . Следовательно, электрогидравлический насос 3 и электрогидравлический двигатель 9 могут эффективно работать в зависимости от рабочих состояний устройств. В результате можно сконструировать систему электрогидравлического привода 1 с улучшенной энергоэффективностью.

Кроме того, даже когда второй электродвигатель 11 электрогидравлического двигателя 9 отключен, гидравлический двигатель 10 может приводить в движение верхнее вращающееся тело и т. Д. Таким образом, становится возможным построить электродвигатель. -гидравлический привод 1 с повышенной надежностью. Кроме того, поскольку каждый из электрогидравлического насоса 3 и электрогидравлического двигателя 9 уменьшен в размерах и имеет единую конфигурацию, становится возможным сконструировать систему электрогидравлического привода 1 с высокой надежностью. и невысокая стоимость.

Хотя в настоящем варианте осуществления гидравлический экскаватор, включающий в себя гидравлический двигатель 10 , ходовой гидравлический двигатель, верхний вращающийся корпус и т. Д., Был описан как рабочая машина, рабочая машина не ограничивается описанным выше вариант осуществления, при условии, что эта рабочая машина использует устройство электрогидравлического питания и устройство электрогидравлического привода.

Хотя в настоящем варианте осуществления электрогидравлический насос 3 имеет интегральную конфигурацию, а электрогидравлический двигатель 9 имеет интегральную конфигурацию, они не обязательно должны иметь интегральную конфигурацию.Гидравлический насос 4, и первый электродвигатель 5, могут быть расположены параллельно, а гидравлический двигатель , 10, и второй электродвигатель , 11, могут быть расположены параллельно.

Кроме того, настоящий вариант осуществления является просто примерным и может быть изменен в пределах объема изобретения. Настоящее изобретение не ограничивается описанным выше вариантом осуществления.

Электрогидравлическая приводная система по настоящему изобретению используется в рабочей машине, сконфигурированной так, что корпус конструкции приводится в движение гидравлическим двигателем и электродвигателем.

  • 1 система электрогидравлического привода
  • 2 двигатель (источник питания)
  • 3 электрогидравлический насос (питающее устройство)
  • 4 гидравлический насос
  • 5 первый электродвигатель
  • 6 регулирующий клапан
  • 7 контроллер
  • 8 зарядное устройство
  • 9 электрогидравлический двигатель (приводное устройство)
  • 10 гидравлический двигатель
  • 11 7920 второй электродвигатель 2 22 , 35 датчик давления
  • 36 , 37 датчик оборотов
  • 60 вращающийся вал
  • 62 поршень
  • 63 наклонная шайба
  • 64927
  • кожух подшипник
  • 70 выходной вал
  • 71 ротор
  • 72 статор
  • 73 корпус
  • 82 , 83 уплотнение
  • ось L

Гидравлический привод с прямым приводом для новых топологий трансмиссии внедорожной мобильной техники

Основные характеристики

Оценка использования гидравлического привода с прямым приводом для приложения NRMM.

Подробный анализ топологий трансмиссии на основе диаграмм Санки.

DDH использует электрическую трансмиссию без использования обычных регулирующих клапанов.

Повышение эффективности на 174% за счет преобразования традиционной NRMM в электрическую топологию.

Реферат

Ужесточение правил выбросов и желание повысить энергоэффективность еще больше подталкивают к необходимости гибридизации внедорожной мобильной техники (NRMM).Следовательно, в этой статье показан потенциал применения гидравлического привода с прямым приводом (DDH) для NRMM с точки зрения энергоэффективности. Управление системой DDH осуществлялось напрямую с помощью серводвигателя, приводящего в действие насос, без обычных гидравлических регулирующих клапанов. Угловая скорость серводвигателя, входящий поток масла от насоса и выходящий поток к гидравлическому двигателю определяли скорость поршня цилиндра двустороннего действия. Более раннее исследование авторов показало, что гидромеханические потери были доминирующими в исходной установке DDH.Итоговое теоретическое исследование показало, что наилучшая эффективность сценария для DDH оценивается в 76,7%. Поэтому в данной статье представлен подробный анализ на основе диаграмм Санки различных топологий трансмиссии с DDH. Это исследование силовых агрегатов показало, что DDH имеет наибольшее влияние с повышением эффективности на 174% с электрическим NRMM, питаемым от батарей, а не с традиционной топологией.

Сокращения

DDH

Гидравлическая система с прямым приводом

NRMM

Внедорожная мобильная техника

Ключевые слова

Привод

Гидравлическая система с прямым приводом

Энергоэффективность

Топология

Внедорожная мобильная техника

9000ari0003 control

Гидравлика

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

© 2017 Авторы.Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Электрогидравлические системы, возможности и ограничения

Принято считать, что интеграция с электрическими системами будет играть важную роль в будущем гидравлики. Однако каковы характеристики электрогидравлических систем, каковы достижимые преимущества и каковы возможные пределы этих решений?

Рис.1 — Электрогидравлическое решение, запатентованное Tiebel в 1939 году.

Преимущества гидравлики хорошо известны. Высокая удельная мощность, простота управления движением, высокая надежность и прочность, возможность реализации индивидуальных решений, отличная устойчивость к вибрациям и способность поглощать импульсные нагрузки и, наконец, простое управление теплообменом. Все эти элементы сделали гидравлические системы способными выделяться для силового привода в самых разных секторах: от аэронавтики до наземных работ, от тяжелой промышленности (например, сталелитейные заводы) до гражданского применения (напр.подъемные мосты, плотины и тд).

Во всех этих секторах гибкость гидравлики и удобное управление энергопотреблением были козырями на протяжении более полувека. В то же время, однако, невозможно отрицать, что чисто гидравлические системы страдают от неоптимального или даже очень плохого управления мощностью и подвержены ограничениям, которые становятся все более очевидными. Я имею в виду, в частности, проблему шума, аспект которой рынок все больше осознает, но также и тему возможного взаимодействия приводной системы с развитыми сетями связи и управления информацией.В основном, как бы то ни было, помехой является система управления питанием, зачастую диссипативного типа. Другими словами, гидравлика соглашается с постоянно растущей чувствительностью операторов к темам экологического / экономического характера (энергоэффективность, шум) и практического характера (возможность дистанционного управления системой). Электрические или гибридные решения не являются новинкой почти повсеместно. От автомобилестроения до землеройных машин. Возможно, это зависит от объективных вопросов или также от вопросов маркетинга и «моды», но все основные игроки стремятся предлагать комплексные решения, в которых можно отметить брак между гидравликой и электричеством.

Немного истории

Чтобы соответствовать новым функциональным требованиям, различные производители все чаще выпускают на рынок решения, в которых преимущества чистой гидравлики могут сочетаться с преимуществами электрических решений. Конечно, речь не идет об абсолютных новинках. С исторической точки зрения электрогидравлические решения существуют с начала прошлого века, о чем свидетельствует патент США 2234326, зарегистрированный H.W. Tiebel, где сумма электрических и механических сигналов используется для создания контура положения цилиндра, который направляется в катушку, которая управляет потоком коррекции.Очевидно, что первые электрогидравлические решения почти полностью сосредоточены на управлении клапанами, особенно в послевоенный период. Первые двухступенчатые клапаны с обратной связью по току были разработаны в тот период, особенно для применения в авиации, такие как клапан для струйной трубы, разработанный Р. Этчли (патент США 2884907) в 1957 году. С этого времени процветало несколько попыток согласования мощности. блоки управления (гидравлические) с электрическими / электронными системами управления, выделяя место для выполнения в основном задач контроля для последних.

В авиационной отрасли использование электрогидравлических решений было стандартом в течение нескольких лет. Причины этого явления хорошо понятны, если мы посмотрим на схему, показанную на рисунке 2, на которой показаны возможности электрической части в управлении и передаче информации, в то время как преобразование энергии и передача оставлены гидравлической части.

На обычном изображении вся часть, заключенная в зеленый прямоугольник на рис. 2, отведена гидравлике, и на самом деле это происходило десятилетиями.Энергия генерировалась, управлялась, передавалась и снова преобразовывалась только через гидравлические компоненты (насосы, клапаны и приводы). Электрический / электронный интерфейс был просто полезен для управления информацией и передачи ее оператору. Это решение на протяжении многих лет обеспечивает как адекватное управление информационным потоком, так и необходимое удобство использования, надежность и надежность.

Рис. 2 — Потоки информации и мощности в электрогидравлической системе.

Воздухоплавание как всегда образцовое

Кроме того, электрогидравлическое управление позволяет выполнять некоторые второстепенные, но не менее важные функции.Концентрация, то есть возможность использования одного блока питания для одновременного питания нескольких исполнительных механизмов, разделение, то есть возможность разделения различных исполнительных механизмов на линии, что позволяет также изолировать линию, поврежденную или плохо работающую; необратимость, то есть предоставление данного управления по всей цепочке, но в одном направлении, что может быть очень полезно для управления возможными состояниями отказа.

Распространение компьютеризированных систем управления привело к заметному распространению сервогидравлических систем, в которых сервоклапан является соединительным элементом между электронным и гидравлическим миром.В самом недавнем прошлом эти системы были заменены, по крайней мере, в авиационных приложениях, электрогидростатическими системами, которые могут передавать мощность посредством контура, включающего электродвигатель, насос и гидравлический цилиндр. Это решение, например, представляет собой стандарт управления поверхностями крыла Airbus A380. В том же самолете они также внедрили некоторые электрогидростатические системы с сервогидравлическим резервным питанием из соображений безопасности: привод обычно электрический, но всегда можно привести систему в действие чисто гидравлическим способом в аварийном случае.Конечно, можно возразить, что электрогидравлические решения могут использоваться в авиационной отрасли, где ценовой фактор не является определяющим, тогда как в «традиционных» мобильных приложениях этот аспект по-прежнему имеет первостепенное значение. Это правда, но давайте проанализируем, будет ли так же и в будущем. Электрогидравлические решения (электродвигатель, гидравлический насос и гидравлический привод) для интеллектуального управления энергопотреблением активно появляются также в секторе мобильных приложений.Причины, лежащие в основе этой новой технологической революции, по существу связаны с необходимостью соблюдения новых, более строгих ограничений на вредные выбросы, которые буквально удушают дизельные двигатели. В любом случае ответственность лежит не только на законодательстве по борьбе с загрязнением. Спрос на более эффективные машины, осознание того, что легче восстанавливать энергию, рост и распространение «зеленой» совести сильно стимулируют разработку и распространение электрогидравлических решений.

Недостаточно сосредоточиться на одном компоненте

Наиболее важный аспект, который вытекает из анализа эволюции электрогидравлических систем в целом, заключается в том, что без целостного подхода (от греческого olos = совокупность) мы ничего не добьемся. Появление систем LS, регенеративных схем и т. Д. Точно представляет некоторые стратегии, выполненные с целью максимизации эффективности системы, а не компонента. Кроме того, это особенно верно для электрогидравлических компонентов.Подход к системной инженерии требует различных вкладов для достижения конечной цели:

— выбор правильного компонента по весу и диапазону мощности;
— интеграция различных компонентов, чтобы они могли «вести диалог» друг с другом;
— проверка с помощью специального программного обеспечения идеальных и аномальных условий эксплуатации;
— определение стратегии управления, направленной на эффективность и безопасность.

Рис. 3 — Динамика эффективности обычного гидравлического насоса (напорный и с постоянным рабочим объемом) в зависимости от изменения скорости вращения.

Один из этих элементов не позволяет получить идеальную систему, но в целом позволяет к ней значительно приблизиться. Согласно тому, что было проанализировано ранее, на самом деле одна из основных проблем гидравлики связана с тем, что управление мощностью часто происходит рассеивающим образом с помощью клапанов, при которых теряется даже 40% мощности, вырабатываемой насосом. Электрогидравлические системы, в которых используется электродвигатель для регулирования скорости вращения насоса, не страдают от этих проблем.Еще одно неоспоримое преимущество связано с возможностью грамотного управления как пиками мощности (с помощью конденсаторов), так и пассивными фазами рабочего цикла (рекуперация энергии). В литературе можно найти достойные похвалы примеры, но конкретные случаи применения этих «философий» все еще редки. Как правило, они представляют собой численное моделирование, направленное на оценку возможного выигрыша, достижимого с введением специальной логики управления.

Фактически, не пропущены возможные критические аспекты, которые в целом характеризуют все электрогидравлические системы.Можно упомянуть как минимум два из них: управление теплом и эффективность гидроагрегатов на малых оборотах. Первый аспект становится очевидным, если учесть, что, поскольку энергия больше не перемещается посредством жидкости, ни выделяемое тепло не перемещается. То, что в чисто гидравлических приложениях было определенно недостатком, что, однако, позволяло легко управлять системой термически (так называемая реактивная мощность, то есть мощность, которая перемещается вместе с жидкостью в виде тепла, но не может производить работу), действительно не существует в электрогидравлических системах.Электрический ток не может переносить тепло через систему и, следовательно, не позволяет просто управлять температурой цепи. Тепло остается там, где оно генерируется (например, в электродвигателе, который приводит в действие насос), и это особенно верно, если система задумана для работы при низких скоростях вращения. Следовательно, необходимо добавить систему охлаждения и управлять всей системой термически. То, что является преимуществом в абстрактном смысле (электроэнергия вместо энергии давления), превратилось в потенциально ограничивающий аспект.То же самое можно сказать и о возможности заставить насос работать на низких расходах (рисунок 3).

После установления рабочего давления и вязкости жидкости эффективность насоса заметно изменяется в соответствии с изменениями скорости вращения. До сих пор это никогда не было проблемой, потому что гидравлические агрегаты, подключенные к источникам питания (тепловым или электродвигателям), почти всегда работали с постоянной скоростью. Один из основных характерных элементов электрогидравлических систем, то есть возможность непрерывного изменения скорости электродвигателя, может снова превратиться в возможную отрицательную точку.Очевидно, что подход может быть только глобальным: недостаточно соединить двигатель, управляемый инвертором, с гидравлическим насосом.

Рис. 4 — Электрогидравлические решения (электродвигатель, гидравлический насос и гидравлический привод) для интеллектуального управления энергопотреблением все чаще появляются также в секторе мобильных приложений в связи с необходимостью соблюдения новых более строгих ограничений на вредные выбросы.

Курс длинный и решений много

Таким образом, нелегко согласовать возможности гидравлики с удобным управлением электроприводом.Также потому, что электродвигатели с неизменной мощностью весят намного больше, чем электрический насос, с которым они связаны. Чтобы решить эту проблему, они экспериментируют [1] с решениями с очень высокими скоростями (35 000 об / мин), которые при неизменной мощности весят меньше, чем традиционные двигатели. По-прежнему существует проблема сопряжения последнего с насосом, который обычно не может работать на скоростях, превышающих 3500 об / мин. Другие сосредоточены на решениях, более похожих на решения, принятые в авиационном секторе [2], где насос взаимодействует с гидростатическим контуром, а не со стандартным гидравлическим контуром, максимизируя возможности регенерации.Другими словами, путь к полному применению электрогидравлических решений в мобильном секторе по-прежнему долог и изобилует препятствиями. Несмотря на это, мы не можем забывать, что эти решения позволят соответствовать растущим технологическим тенденциям, которые требуют умной системы управления энергопотреблением, возможности полностью использовать решения философии Индустрии 4.0 (сбор данных, передача информации в удаленном режиме, сильная настройка приложения) и возможность комфортной реализации некоторых логик мониторинга состояния.Путешествие началось более 20 лет назад и до сих пор кажется долгим, однако все большее число компаний концентрируют свои ресурсы на этих вопросах, в том числе потому, что будущее гидравлики во многом зависит от возможности сделать этот сектор более интеллектуальным и гибким.

Библиография
[1] Т. Петржик, Д. Рот, К. Шмитц, Г. Якобс (2018 г.), Исследование конструкции высокоскоростной силовой установки для электрогидравлических приводов (EHA) в мобильных приложениях.11-я Международная конференция по гидроэнергетике, Ахенский университет.
[2] Т. Койтто, Х. Кауранн, О. Калониус, Т. Минав, М. Пьетола (2018), Экспериментальное исследование гидравлического агрегата с прямым приводом в промышленном применении. 11-я Международная конференция по гидроэнергетике, Ахенский университет.

Для получения дополнительной информации: [email protected]

Гидравлическое решение для эволюции электроприводов

Гидравлический насос с регулируемой скоростью, с его потенциалом экономии энергии, удельной мощности и временного снижения шума, в настоящее время является доминирующей системой подачи давления в среде.Это наглядный пример того, как гидравлика может успешно участвовать в эволюции электроприводов.

В рекламе насосов с регулируемой скоростью говорится, что автономные индивидуальные приводы — это будущее гидравлики. Конечно, у электрогидравлических приводов есть свои применения, но важно помнить, что именно электродвигатели и их преобразователи делают электромеханические приводы такими дорогостоящими. Каждому приводу нужен фиксированный двигатель, что делает привод большим и дорогим.Если этот принцип применяется к гидравлике, он ограничивает выбор подходящих насосов теми вариантами, которые подходят для работы в четырех квадрантах. Это ограничивает возможности и увеличивает расходы.

Многократное использование электродвигателя в системе централизованного снабжения вместе с широким спектром подходящих двухквадрантных насосов (насосы, в которых P- и T-соединения на насосе остаются неизменными, независимо от направления потока; то есть высокое давление всегда находится на P, а T всегда подключен к резервуару), являются хорошими экономическими аргументами в пользу гидравлики, а не электромеханических систем.Поскольку центральная подача соединена с приводом с помощью труб и шлангов — вот почему гидравлические приводы часто бывают такими компактными — мощность может подаваться из любого угла.

Женитьба на гидравлических насосах

При объединении гидравлических насосов с электродвигателями необходимо учитывать поведение каждой системы, определяемое ее типом конструкции, в отношении ее гидравлических, электрических и механических характеристик. Переменный гидравлический поток может быть создан с помощью насоса с регулируемым потоком, насоса с постоянным рабочим объемом на электродвигателе с регулируемой скоростью или их комбинации: насоса с регулируемым потоком на электродвигателе с регулируемой скоростью (Рисунок 1).

Рисунок 1

Исследования показывают, что последняя комбинация является наиболее энергоэффективной, но также и самой дорогой. В частности, при меньших расходах эти расходы не могут быть оправданы, и предпочтительно использовать более экономичные решения с использованием насосов с фиксированным рабочим объемом. Давно зарекомендовавший себя вариант насоса с регулируемым расходом на асинхронном двигателе с постоянной скоростью почти единодушно считается эталонным решением.

Чтобы узнать больше о пластинчатых насосах с регулируемой скоростью, зарегистрируйтесь и загрузите полный технический документ.

Посещаете конгресс и выставку по литью под давлением?

Конгресс и выставка литья под давлением — это трехдневное мероприятие, организованное Североамериканской ассоциацией литья под давлением. На этом мероприятии собраны литейщики из разных частей Северной Америки, чтобы они могли ознакомиться с последними инновациями, сделанными в этой области, на платформе, которая удовлетворяет исключительно их требованиям.Когда дело доходит до контроля, производительности и скорости процесса литья, Parker является лидером отрасли. Познакомьтесь с нашей командой на стенде 1012 и ознакомьтесь с нашими последними новинками в области продуктов.

Посетите Паркера на стенде 1012
Конгресс и выставка литья под давлением
15 — 17 октября 2018 г.
Конференц-центр Индианы
Индианаполис, IN

Д-р инж. Герд Шеффель (Gerd Scheffel) — менеджер по разработке промышленных приложений компании Parker в Карсте, Германия. Он имеет степень доктора гидравлики в Ахенском университете.Он начал свою карьеру в качестве менеджера по гидравлике в компании Towler Hydraulics, которая была приобретена компанией Parker в 1984 году. С 1989 по 2012 год он занимал должность генерального менеджера подразделения гидравлического управления и управляющего директора Parker Germany с 1991 по 2014 год.

Д-р инж. Роланд Бублитц (Roland Bublitz) — менеджер по разработке промышленных приложений компании Parker в Карсте, Германия. Он имеет диплом и докторскую степень в области машиностроения в Ахенском университете RWTH в Германии.Он начал свою карьеру в Parker в 2003 году, а ранее работал научным сотрудником в Институте гидравлических приводов и средств управления при университете RWTH в Ахене.

Эта статья впервые появилась в MDA Technologies Internal Edition, октябрь 2015 г.

Как технология ЧРП на гидроагрегатах помогает повысить производительность

ЧРП обеспечивает энергосбережение на гидроагрегате

ЧРП устраняет узкие места на консервном заводе

Интерфейс электрогидравлических приводов с Интернетом вещей, Промышленность 4.0

Электрогидравлические приводы по-прежнему в основном подключаются через аналоговые интерфейсы и централизованные замкнутые контуры управления, но предпринимаются шаги по разработке перспективных технологий, которые легко интегрируются в требования Интернета вещей и Индустрии 4.0.

Предоставлено: Бенно Бирке, старший вице-президент по технической и промышленной гидравлике, и Альберт Кёкеманн, менеджер по развитию, промышленная электроника, Bosch Rexroth, Лор-на-Майне, Германия

Изображение любезно предоставлено Bosch Rexroth

Электрогидравлические приводы в основном используются в тех случаях, когда для отдельных приложений требуются высокое соотношение мощности и веса, компактный размер и / или большие усилия.Эти приводы часто используются в машинах вместе с электроприводом. Однако с точки зрения автоматизации, в отличие от электроприводов, современные электрогидравлические приводы по-прежнему в основном подключаются через аналоговые интерфейсы и централизованные замкнутые контуры управления.

Чтобы компенсировать присущие технологии гидравлического привода различия и в то же время значительно повысить его производительность и возможности диагностики, компания Bosch Rexroth разработала согласованную платформу автоматизации, которую можно настроить как для централизованных, так и для децентрализованных систем.

В этой статье сначала дается обзор того, что уже доступно и как это связано с миром автоматизации. Во-вторых, мы более подробно рассмотрим децентрализованные диски, объясним их преимущества и представим некоторые важные приложения.

Технический ландшафт

Новейшие гидравлические системы и средства управления делают переработку пластмасс более точной, экономичной и безопасной.

Текущее развитие и целевые цели можно охарактеризовать следующими отправными точками:

  • Клапаны и насосы: Сегодня большинство клапанов и регулирующих насосов управляются через аналоговые интерфейсы (± 10 В, от 4 до
    20 мА).Для современного уровня автоматизации необходимы подходящие цифровые интерфейсы.
  • Цепи управления оси: В системах автоматизации верхнего уровня управление в основном осуществляется централизованно. В будущем должны быть доступны алгоритмы управления, специально разработанные для гидравлических требований и с соответствующей вычислительной мощностью.
  • Шинные системы с возможностью работы в реальном времени: В области технологий автоматизации все большее распространение получают шинные системы на базе Ethernet. Преобладание множества производителей систем управления на отдельных рынках и в отдельных регионах приводит, к сожалению, к очень неоднородной ситуации в отношении шинных систем, которые машиностроители и пользователи должны поддерживать.Наши системы могут обрабатывать несколько протоколов связи (мульти-Ethernet).

Для полной интеграции «классических» электрогидравлических приводов, а также учета новых «гибридных» систем, таких как сервонасос и автономная ось, целевая ситуация определяет недавно разработанную последовательную систему автоматизации:

  • Электрогидравлическими клапанами и сервонасосами можно управлять напрямую через шинную систему.
  • Что касается клапанов, следует различать функцию интегрированной полевой шины (IFB) и функцию интегрированного управления осью
    (IAC).В IFB система шин на основе Ethernet заменяет аналоговые интерфейсы. Встроенная шина позволяет обмениваться дополнительными данными с системой управления верхнего уровня для настройки клапана или для передачи внутренних переменных состояния. Задачи управления приводом с разомкнутым и замкнутым контуром остаются в рамках управления верхнего уровня (централизованная структура).

Встроенное управление осью обычно используется в литьевых машинах для управления движением и усилием.

В IAC контуры управления осями (управление положением, скоростью, давлением и / или усилием) работают децентрализованно.Система управления верхнего уровня просто предоставляет значения команд и сигналы состояния в реальном времени.

  • Система «сервонасос» (продукт Sytronix компании Rexroth) использует те же соединения автоматизации, что и в технологии электропривода.
  • То же самое и с гибридным приводом, который состоит из электрического сервопривода с гидростатической трансмиссией (так называемая «автономная ось»). Функции управления осями в этой гидравлической подсистеме реализованы как часть прошивки преобразователя.

Требования к целевой системе
В развитии перспективной отрасли 4.0, требования можно разделить на следующие три области:

Функциональные (основные) требования:

Желательные требования и подходы:

  • Единый инструмент программирования и ввода в эксплуатацию для всех форм привода (электрические и гидравлические приводы)
  • Идентичные шинные соединения для всех форм приводов (конечных автоматов)
  • Идентичные обозначения параметров и масштабирование машинных данных для всех типов приводов
  • Программно-поддерживаемые инструменты, такие как «мастера» и алгоритмы автоматической оптимизации, упрощают ввод в эксплуатацию (в частности, гибридных приводов).

Благодаря программированию на ПК и инструменту параметризации IndraWorks (IW) от Bosch Rexroth, который можно в равной степени использовать как для электрических, так и для гидравлических приводов, инженеры могут неизменно соответствовать этим требованиям. Следовательно, технологии электрического и гидравлического привода рассматриваются одинаково. Диалоги в IW, специально предназначенные для отдельных устройств, учитывают особые характеристики приводов и упрощают ввод в эксплуатацию.

Коммерческие требования:

  • Для принятия пользователем требуется портфель компонентов и приводов, которые можно широко масштабировать с точки зрения производительности и функциональности, потому что клиенты платят только за то, что действительно требуется для конкретного приложения.
  • Дополнительные затраты, связанные с оцифровкой электроники клапана и насоса, должны быть оправданы в реальных приложениях за счет добавленной стоимости, обеспечиваемой прямой интеграцией шины, сокращением затрат на ввод в эксплуатацию, меньшими затратами на прокладку кабелей и важными дополнительными возможностями, такими как децентрализованное управление и мониторинг состояния.

Децентрализованные приводные системы

В качестве дополнительных сведений рассмотрим компоненты и подсистемы приводов IAC.Доступные для этого компоненты можно разделить на следующие подсистемы:

  • Клапаны: пропорциональные клапаны с прямым и пилотным управлением и быстродействующие клапаны семейства 4WRPE в настоящее время доступны в размерах 6, 10, 16, 25, 27 и 35.
  • Насосы: насосы с сервоуправлением моделей серий A10 и A4 типоразмеров 28, 45, 71, 100, 140, 180, 250 и 355 доступны сегодня.
  • Цифровая встроенная электроника (называемая бортовой электроникой или OBE) для этих клапанов и насосов используется в вариантах IFB и IAC, как более подробно описано ниже.

Что касается аппаратного обеспечения, надежная электроника IP65 доступна в IFB и IAC. Оба оснащены интерфейсами для подключения до четырех датчиков давления (диапазон сигнала тока или напряжения). В IAC также доступны интерфейсы для систем измерения положения (SSI) и инкрементальные интерфейсы (1 Vpp). Для связи встроенный интерфейс multi-Ethernet позволяет подключаться к одной из следующих шинных систем:

Sercos, EtherCAT, POWERLINK, VARAN, PROFINET или EtherNet / IP.

Другими словами, каждый компонент «говорит» на шести языках. Таким образом можно избежать аппаратных изменений из-за различных шинных систем. Это также интересно для пользователей, которым необходимо запускать различные централизованные элементы управления из-за требований своих клиентов. Выбранная шинная система активируется через программное обеспечение.

Безопасность также является важным фактором. Такие возможности, как «Safe Halt», «Safe Direction» и «Central Position Monitoring», работают независимо от шинной системы через два сертифицированных цифровых входа и два связанных цифровых выходных сигнала.Что касается клапанов, то они обеспечивают безопасное отключение выходных каскадов для соленоида. Такой подход позволяет выполнять функции безопасности без необходимости проектировать всю шинную систему, включая ведущую, как безопасную систему.

Rexroth Sytronix SVP 7010 — это частотно-регулируемый привод насоса, обеспечивающий высокую точность и динамические характеристики при низком энергопотреблении.

Программные функции OBE для приводов с клапаном (аналогичные функции доступны для регулирующих насосов) включают в себя различные шинные системы, как описано выше.Другие соображения:

  • Контроллер клапана: хотя динамическое поведение клапана может быть изменено только производителем, пользователь может регулировать характеристику клапана (кривую).
  • Регулирование расхода с обратной связью: с помощью до четырех встроенных датчиков давления, встроенных в многослойную пластину непосредственно под клапаном, можно реализовать электронную «функцию компенсации давления» (поток, независимый от нагрузки). Это особенно полезно для приложений, где использование системы измерения положения исключено из-за стоимости или технических причин (например, в функции вытягивания сердечника в машинах для производства пластмасс).
  • Регулирование давления с обратной связью: Помимо функций простого управления прессом (давление и перепад давления), можно активировать режимы чередования регулирования и ограничения усилия.
  • Регулятор положения: Все алгоритмы, необходимые для технологии гидравлического привода, хранятся в контроллере. Сюда также входят процессы обратной связи по состоянию и непрерывного управления траекторией.

Другие соображения включают средства диагностики и ввода в эксплуатацию. Помимо инструментов анализа, таких как программный осциллограф и журнал ошибок, система предоставляет мастера для предварительного расчета параметров управления, а также инструменты автоматической оптимизации для контроллеров осей в режимах непрерывного управления траекторией.В будущих версиях программного обеспечения будут реализованы функции мониторинга состояния.

Однако настройка уже контролирует функции клапана. Кроме того, IAC также предлагает функции контроля осей (например, максимальные скорости, силы и динамические ошибки следования).

Наконец, в систему встроен ПЛК. Он позволяет заказчику программировать такие функции, как настройка контроллера в соответствии с индивидуальными приложениями, специальными профилями движения или реакцией на ошибки в зависимости от конкретного приложения. Здесь заказчик может гибко интегрировать свои ноу-хау и соответствующим образом защищать их.

Примеры применения
Такая конструкция привода особенно полезна для приложений, в которых:

  • Различные оси станка могут работать независимо друг от друга, или
  • Как движение одной оси зависит от движения другой, необходимо учитывать только при генерации значений команд (например, с интерполирующими осями).

Автономные гибридные линейные оси сочетают в себе электрический привод и гидроцилиндр. Они сокращают пространство для установки и время разработки и совместимы с Интернетом вещей.

Еще одним критерием использования IAC может быть управление большим количеством осей. Децентрализованный подход к управлению избавляет от централизованного управления большинством задач, и, кроме того, можно значительно сократить затраты на прокладку кабелей.

Например, IAC обычно используется в машинах для литья под давлением для управления движением и усилием. Оптимизированное цифровое управление процессом впрыска с обратной связью обеспечивает высокую точность, например превышение давления, скорости и силы при закрытии и зажиме формы. Это связано с тем, что переход от управления скоростью зажима к управлению давлением — с высокой точностью — необходим для поддержания стабильности размеров впрыскиваемой детали, а также механической целостности станка.Это также сокращает время цикла при одновременном повышении энергоэффективности машины.

Регулировка дифференциального усилия позволяет приложить только необходимые силы, помогая защитить пресс-форму без снижения скорости. И, как отмечалось ранее, гидравлические приводы со встроенной электроникой могут повысить безопасность таких машин. Одна из очевидных причин — защитить рабочих во время зажима. Но также, если деталь не отделяется чисто и остается в форме, электрогидравлическая система управления обнаруживает неисправность, останавливает движение и предотвращает повреждение машины.

Другой пример применения — автоматизация осей на лесопилке. В этом случае потребность в большом количестве автономных осей и значительных физических расстояниях между ними была решающей для выбора децентрализованной структуры привода. EtherNet / IP использовался в качестве системы шины для связи по мере необходимости с органами управления более высокого уровня. Система, проработавшая в трехсменном режиме более года в тяжелых условиях эксплуатации, демонстрирует прочность и надежность электрогидравлической системы.

Наконец, рассмотрим очень сложную индексно-поворотную машину. Требования к приводным осям и всей системе автоматизации чрезвычайно высоки: до 48 интерполируемых электрогидравлических осей плюс электрические сервоприводы. Требования к непрерывной траектории и точности позиционирования составляют порядка нескольких микрон.

Sytronix DFE подает давление и расход по запросу. Регулируемый электропривод управляет аксиально-поршневым насосом с электрогидравлическим приводом.

Технология ЧПУ, используемая для осей, должна обрабатывать до 28 каналов ЧПУ.Здесь IAC работают вместе с системой управления MTX и шинной системой Sercos. Результат — увеличение производительности на 20% по сравнению с предыдущими версиями машины. В то же время более низкие затраты на кабельную разводку и ввод в эксплуатацию, а также оптимизированная производительность ЧПУ снизили общие затраты на систему. Машины работают без перебоев круглосуточно.

Эффективность электрогидравлических приводов и, не в последнюю очередь, их полная и «легкая» возможность интеграции в системы автоматизации, помимо стоимости, являются важнейшими критериями конкуренции, которые говорят в пользу этой приводной технологии.Представленные здесь концепции отличаются единообразием с точки зрения автоматизации. Ключевые аспекты:

  • Интеграция интерфейсов открытой шины в гидравлические компоненты
  • Интеграция гидравлического «ноу-хау» в прошивку привода
  • В отношении автоматизации поведение такое же, как у электрических сервоприводов
  • Единый инструмент для ввода в эксплуатацию и диагностики для всех типов приводов, включая системы с клапаном, насосом и гибридные системы, состоящие из электрического сервопривода с расположенной ниже по потоку гидростатической трансмиссией.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.