RU2191297C2

RU2191297C2 - Electrohydraulic unit

Info

Publication number: RU2191297C2
Application number: RU2000118057A
Authority: RU
Inventors: Ю.А. Кумохин; П.Г. Редько; А.А. Борцов; Ю.М. Банин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"
Priority date: 2000-07-06
Filing date: 2000-07-06
Publication date: 2002-10-20

Abstract

FIELD: control systems of flying vehicles where it is necessary to actuate control members by furnishing signals to electrohydraulic power amplifier. SUBSTANCE: electrohydraulic unit has housing with passages connected with pressure lines, return lines and cavities of power hydraulic cylinder, servo unit in form of hydraulic cylinder with piston connected with spool valve distributor, electrohydraulic valve, hydromechanical device in form of locking mechanism and differential bell crank whose one articulation unit is connected with locking mechanism and other articulation unit is connected with spool valve distributor; unit is also provided with cut-in valve with distributing plunger with beads to which pressure hydraulic lines, return lines and lines of cavities of servo unit , locking mechanism and electrohydraulic power amplifier are brought. When pressure is delivered to cut-in valve followed by subsequent motion of distributing plunger from one extreme position to other extreme position, hydraulic lines of unit are connected and disconnected as follows: cavities of servo unit are disconnected, pressure is delivered to electrohydraulic amplifier inlet, inner cavities of locking mechanism are disconnected from pressure line and inner cavities of mechanism are connected with return hydraulic line. EFFECT: avoidance of spontaneous operation of control members. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к устройству, которое может быть использовано в системах управления летательных аппаратов, где требуется посредством подачи сигналов управления на электрогидравлический усилитель мощности агрегата приводить в движение органы управления аппаратов. The present invention relates to a device that can be used in aircraft control systems, where it is required, by supplying control signals to an electro-hydraulic power amplifier of the unit, to drive the controls of the devices.

Известны электрогидравлические агрегаты с силовыми гидроцилиндрами, содержащие корпус с каналами нагнетания, слива и полостными каналами, электрогидравлический усилитель мощности, золотниковый распределитель с распределительными буртами (см. книгу В.И. Гониодского и др. Привод рулевых поверхностей самолетов. - М. : Машиностроение, 1974 г., стр. 116, рис. 3.1(в), книгу В.Г. Нейман. Гидроприводы авиационных систем управления. - М.: Машиностроение, 1973 г., стр. 15, рис. 1.9.). Known electro-hydraulic units with power hydraulic cylinders, comprising a housing with discharge, drain and cavity channels, an electro-hydraulic power amplifier, a spool valve with distribution collars (see the book by V.I. Goniodsky and others. Aircraft steering surfaces drive. - M.: Mechanical Engineering, 1974, p. 116, Fig. 3.1 (c), a book by V. G. Neumann, Hydraulic actuators of aviation control systems. - M.: Mechanical Engineering, 1973, p. 15, Fig. 1.9.).

Наиболее близким по технической сущности является электрогидравлический привод, содержащий корпус, двухкамерный силовой цилиндр с силовым штоком, датчиками обратной связи, электрогидравлическую машину, связанную с золотниковым распределителем, гидромеханическое устройство в виде механизма стопорения, дифференциальные качалки, электромагнитные клапаны включения (Авт. св. СССР 1601907 А1, В 64 С 13/42; F 15 В 9/00). The closest in technical essence is an electro-hydraulic actuator containing a housing, a two-chamber power cylinder with a power rod, feedback sensors, an electro-hydraulic machine connected to a spool valve, a hydromechanical device in the form of a locking mechanism, differential rocking, and electromagnetic switching valves (Aut. St. USSR 1601907 A1, B 64 C 13/42; F 15 B 9/00).

Недостатком известных электрогидравлических приводов является то, что в течение переходного процесса при запуске двигателя аппарата и увеличении давления рабочей жидкости, подводимого к приводу, возможны самопроизвольные неуправляемые перемещения его силового штока и, как следствие, происходит раскачка органов управления, приводящая к разрушению у них элементов обратной связи и к невозможности эксплуатации аппарата. A disadvantage of the known electro-hydraulic actuators is that during the transition process when the engine of the apparatus is started and the pressure of the working fluid supplied to the actuator increases, spontaneous uncontrolled movements of its power rod are possible and, as a result, the control elements swing, leading to the destruction of their feedback elements communication and the inability to use the device.

Указанный недостаток обусловлен следующим. Перед запуском двигателя органы управления под действием собственного веса, а следовательно, и золотниковый распределитель привода, кинематически связанный с ними, может находиться в положении, отличном от нейтрали, сообщая тем самым линию нагнетания с одной из полостей силового гидроцилиндра. The specified disadvantage is due to the following. Before starting the engine, the controls under the action of their own weight, and therefore the spool valve of the drive kinematically connected with them, can be in a position other than neutral, thereby communicating the discharge line from one of the cavities of the power hydraulic cylinder.

При этом посредством клапана включения полости рулевой машины закольцованы (соединены друг с другом), электрогидравлический усилитель мощности отсоединен от линии нагнетания, а полости механизма стопорения соединены с линией нагнетания. At the same time, by means of the valve for turning on the cavities of the steering machine, they are looped (connected to each other), the electro-hydraulic power amplifier is disconnected from the discharge line, and the cavities of the locking mechanism are connected to the discharge line.

При запуске двигателя давление плавно увеличивается и по мере его увеличения вступает в работу (после включения электрогидравлического клапана) клапан включения, распределительный плунжер которого начинает перемещаться. When the engine starts, the pressure gradually increases and, as it increases, the on-off valve enters into operation (after turning on the electro-hydraulic valve), the distribution plunger of which begins to move.

Одновременно под действием давления рабочей жидкости, поступающего из линии нагнетания, начнет перемещаться силовой шток гидроцилиндра, связанный с рулевыми органами. At the same time, under the influence of the pressure of the working fluid coming from the discharge line, the power rod of the hydraulic cylinder associated with the steering organs will begin to move.

При его перемещении, поскольку полости рулевой машины еще закольцованы, золотниковый распределитель через кинематику обратной связи органов управления начинает двигаться, сообщая линию нагнетания (после прохождения им нейтрального положения) с другой полостью силового гидроцилиндра. When moving it, since the steering machine’s cavities are still looped, the spool valve, through the feedback kinematics of the control elements, begins to move, communicating the discharge line (after passing through the neutral position) with the other cavity of the power cylinder.

Его силовой шток начинает перемещаться в другую сторону. Таким образом происходят самопроизвольные неуправляемые перемещения органов управления. His power rod begins to move in the other direction. Thus, spontaneous uncontrolled movements of the controls occur.

Поскольку в клапанах включения известных агрегатов не оговорена последовательность коммутации гидролиний, то чем дальше (при движении распределительного плунжера клапана включения) будет сохраняться кольцевание полостей гидроцилиндра рулевой машины, а стало быть и возможность перемещения золотникового распределителя под воздействием кинематики обратной связи, тем длительнее будет процесс раскачки органов управления. Since the switching sequence of the hydraulic lines is not specified in the switching valves of known units, the farther (during the movement of the distribution valve plug) the ringing of the steering cylinder hydraulic cavities will be preserved, and the possibility of moving the spool valve under the influence of feedback kinematics will be maintained, the longer the swinging process governing bodies.

Причины, способствующие этому, - отсутствие в клапане включения определенности расположения буртов его распределительного плунжера (относительно подходящих к нему каналов), осуществляющих требуемую последовательность коммутации гидролиний агрегата при перемещении указанного плунжера, что не позволяет исключить указанные недостатки. The reasons contributing to this are the lack of definiteness of the location of the collars of its distribution plunger (relative to the channels suitable for it) in the on-off valve, which carry out the required switching sequence of the unit's hydraulic lines when moving the specified plunger, which does not allow to exclude the indicated disadvantages.

Технической задачей заявляемого изобретения является устранение указанного недостатка. The technical task of the invention is to remedy this drawback.

Поставленная задача решается тем, что при подаче давления рабочей жидкости в клапан включения и последующим перемещением его распределительного плунжера из одного крайнего положения в другое, осуществляется коммутация гидролиний агрегата в следующей последовательности:
- разобщение полостей рулевой машины,
- подача нагнетания на вход электрогидравлического усилителя мощности,
- отсоединение внутренних полостей механизма стопорения от гидролинии нагнетания,
- соединение внутренних полостей механизма с гидролинией слива.The problem is solved in that when applying the pressure of the working fluid to the on valve and then moving its distribution plunger from one extreme position to another, the unit’s hydraulic lines are switched in the following sequence:
- uncoupling of the cavities of the steering machine,
- supply pressure to the input of an electro-hydraulic power amplifier,
- disconnecting the internal cavities of the locking mechanism from the discharge line,
- connection of the internal cavities of the mechanism with a drain line.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена его общая схема, а на фиг.2 - схема работы клапана включения. The essence of the invention is illustrated in the drawing, where figure 1 presents its General diagram, and figure 2 is a diagram of the operation of the valve.

Электрогидравлический агрегат содержит корпус 1 с каналами нагнетания, слива и полостными каналами силового гидроцилиндра. В корпусе установлены электрогидравлический усилитель мощности 2, электрогидравлический клапан 3, клапан включения 4 с распределительным плунжером и с датчиком положения 5, рулевая машина в виде гидроцилиндра 6 с золотниковым распределителем 7 и датчиком обратной связи 8, механизм стопорения 9 с поршнями 10 и 11, эффективная площадь которых со стороны внутренней полости больше по величине их эффективной площади со стороны наружной, дифференциальную качалку 12, один из шарнирных узлов которой через тягу 13 связан с механизмом стопорения, другой - через гидроцилиндр с золотниковым распределителем. На агрегате установлен также рычаг 14 механической обратной связи от органов управления. The electro-hydraulic unit contains a housing 1 with channels for discharge, discharge and cavity channels of the power hydraulic cylinder. An electro-hydraulic power amplifier 2, an electro-hydraulic valve 3, an on-off valve 4 with a distribution plunger and with a position sensor 5, a steering machine in the form of a hydraulic cylinder 6 with a spool valve 7 and a feedback sensor 8, a locking mechanism 9 with pistons 10 and 11 are installed in the housing, effective the area of which from the side of the internal cavity is larger in magnitude of their effective area from the side of the outside, a differential rocker 12, one of the hinge nodes of which is connected via the rod 13 to the locking mechanism, the other - through a hydraulic cylinder with a spool valve. The unit also has a lever 14 for mechanical feedback from the controls.

Распределительный плунжер клапана включения 4 (фиг.2) имеет распределительные бурты 15, 16, 17 и опирается на пружину 18. The distribution plunger of the valve on 4 (figure 2) has a distribution collars 15, 16, 17 and rests on the spring 18.

Клапаны включения соединен:
- каналами 19 (после включения электрогидравлического клапана) и 20 с линией нагнетания,
- каналами 21 и 22 с полостями рулевой машины и электрогидравлическим усилителем мощности,
- каналом 23 с входом электрогидравлического усилителя мощности,
- каналом 24 с внутренней полостью механизма стопорения,
- каналом 25 с линией слива.On valves connected:
- channels 19 (after turning on the electro-hydraulic valve) and 20 with a discharge line,
- channels 21 and 22 with the cavities of the steering machine and an electro-hydraulic power amplifier,
- channel 23 with the input of an electro-hydraulic power amplifier,
- channel 24 with an internal cavity of the locking mechanism,
- channel 25 with a drain line.

В агрегате также установлен фильтр 26. A filter 26 is also installed in the unit.

При отсутствии давления нагнетания и выключенном электрогидравлическом клапане 3 положение составных частей агрегата будет таким, как изображено на фиг.1, кроме золотникового распределителя 7, который, как было описано выше, будет находиться в положении, отличном от нейтрали. In the absence of discharge pressure and the electro-hydraulic valve 3 turned off, the position of the components of the unit will be as shown in Fig. 1, except for the spool valve 7, which, as described above, will be in a position other than neutral.

Агрегат работает следующим образом. При запуске двигателя (и при включенном электрогидравлическом клапане) давление на входе в агрегат, а значит и под буртом 15 распределительного плунжера клапана включения, плавно увеличивается, и по мере его увеличения указанный плунжер, преодолевая усилие пружины 18 (фиг.2), начинает перемещаться вправо. The unit operates as follows. When the engine starts (and when the electro-hydraulic valve is turned on), the pressure at the inlet to the unit, and hence under the shoulder 15 of the distribution valve plug of the on valve, gradually increases, and as it increases, the specified plunger, overcoming the force of the spring 18 (Fig. 2), begins to move to the right.

Одновременно (как это было описано выше) органы управления посредством силового гидроцилиндра и золотникового распределителя агрегата начинают двигаться, приближаясь к своему среднему положению, поскольку полости гидроцилиндра рулевой машины находятся еще в закольцованном положении. At the same time (as described above), the controls by means of the power hydraulic cylinder and the spool distributor of the unit begin to move, approaching their average position, since the cavity of the steering cylinder is still in the looped position.

По мере дальнейшего увеличения давления нагнетания и соответствующего перемещения распределительного плунжера клапана включения осуществляется коммутации гидролиний агрегата в следующей последовательности:
- посредством бурта 15 раскольцовываются полости рулевой машины по каналам 21 и 22 (фиг.2),
- посредством бурта 16 через каналы 20 и 23 давление нагнетания подается на вход в электрогидравлический усилитель мощности и происходит отсоединения нагнетания через канал 20 от внутренней полости механизма стопорения,
- посредством бурта 17 внутренняя полость механизма стопорения через канал 25 соединяется с линией слива.As the discharge pressure increases further and the distribution valve plug is moved accordingly, the unit’s hydraulic lines are switched in the following sequence:
- through the shoulder 15, the cavities of the steering machine are slid along the channels 21 and 22 (Fig. 2),
- through the shoulder 16 through the channels 20 and 23, the discharge pressure is supplied to the input of the electro-hydraulic power amplifier and the discharge is disconnected through the channel 20 from the internal cavity of the locking mechanism,
- through the shoulder 17, the internal cavity of the locking mechanism through the channel 25 is connected to the drain line.

Датчик 5 выдает информацию о положении плунжера клапана включения. The sensor 5 provides information about the position of the valve plug.

При этом, как только произойдет раскольцевание полостей рулевой машины, она (вместе с золотниковым распределителем) не будет иметь возможности перемещаться, а будет готова для работы от сигналов электрогидравлического усилителя мощности, и после подачи нагнетания на его вход электрическая обратная связь как бы "схватит" рулевую машину с распределителем и установит их в среднее положение. In this case, as soon as the steering machine cavities are cut, it (together with the spool valve) will not be able to move, but will be ready to work from the signals of the electro-hydraulic power amplifier, and after the injection is fed to its input, the electrical feedback “grabs” steering machine with a distributor and set them in a middle position.

Вследствие этого перемещение органов управления прекратится, тем самым самопроизвольные неуправляемые движения органов управления исключаются. As a result, the movement of the controls will cease, thereby spontaneous uncontrolled movements of the controls are eliminated.

При последующем отсоединении внутренней полости механизма стопорения и соединения ее с линией слива (посредством бурта 17) поршни 10 и 11 под действием давления нагнетания, поступившим в его внешние полости, переместятся внутрь и освободят тягу 19. Электрогидравлический агрегат готов к работе. During the subsequent detachment of the internal cavity of the locking mechanism and its connection to the drain line (by means of shoulder 17), the pistons 10 and 11, under the influence of the discharge pressure supplied to its external cavities, will move inward and release the rod 19. The electro-hydraulic unit is ready for operation.

При подаче сигналов управления в электрогидравлический усилитель мощности под действием перепада давлений рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра рулевой машины связанный с ней золотниковый распределитель перемещается в ту или иную сторону (в зависимости от полярности сигнала), подавая рабочую жидкость то в одну, то в другую полость силового гидроцилиндра. Датчики обратной связи 8 формируют сигналы обратной связи в замкнутом контуре агрегата. When control signals are supplied to the electro-hydraulic power amplifier under the influence of a differential pressure of the working fluid in the cavities of the steering cylinder hydraulic cylinder, the spool valve associated with it moves in one direction or another (depending on the signal polarity), supplying the working fluid to one or the other cavity of the power hydraulic cylinder. Feedback sensors 8 generate feedback signals in a closed circuit of the unit.

При включении электрогидравлического клапана 3 плунжер клапана включения под действием пружины 18 переместится в крайнее левое положение (см. фиг.1) и соединит внутреннюю полость механизма стопорения с линией нагнетания, отсоединив ее от линии слива, отсоединит давление нагнетания от входа в электрогидравлический усилитель мощности и закольцует полости гидроцилиндра рулевой машины. Вследствие разности эффективных площадей поршней механизма стопорения его поршни посредством тяги 13 золотникового распределителя и силового гидроцилиндра установят органы управления в среднее положение. When the electro-hydraulic valve 3 is turned on, the valve plug plunger under the action of the spring 18 will move to the extreme left position (see Fig. 1) and connect the internal cavity of the locking mechanism to the discharge line, disconnecting it from the drain line, disconnect the discharge pressure from the input to the electro-hydraulic power amplifier and rings the hydraulic cylinder cavities of the steering machine. Due to the difference in the effective area of the pistons of the locking mechanism, its pistons will set the controls in the middle position by means of a thrust 13 of the spool distributor and a power hydraulic cylinder.

Многочисленные исследования электрогидравлических агрегатов, выполненных в соответствии с предлагаемой схемой, полностью подтвердили их преимущество по сравнению с известными агрегатами, при этом самопроизвольных неуправляемых перемещений органов управления не обнаружено. Numerous studies of electro-hydraulic units, performed in accordance with the proposed scheme, fully confirmed their advantage compared to known units, while spontaneous uncontrolled movements of the controls were not found.

Claims

An electro-hydraulic unit for aircraft control systems, comprising a housing with channels connected to discharge, drain and power cylinder cavities, an electro-hydraulic power amplifier, a steering machine in the form of a hydraulic cylinder with a piston connected to a spool valve, an electro-hydraulic valve, a hydro-mechanical device in the form of a locking mechanism and differential rocking, one of the hinge nodes of which is connected with the locking mechanism, the other with the spool valve m, an on-off valve with a distribution plunger, to which hydraulic lines for discharge, discharge, steering machine cavities, a locking mechanism and an electro-hydraulic power amplifier are connected, characterized in that when the working fluid pressure is supplied under the end of the on-off valve and then its distribution plunger is moved from one extreme position in another, the hydraulic lines of the unit are switched in the following sequence:
- uncoupling of the cavities of the steering machine,
- supply of a discharge pressure to the input of an electro-hydraulic power amplifier,
- disconnecting the internal cavity of the locking mechanism from the discharge line,
- the connection of the internal cavity of the locking mechanism with the drain line.