RU2179940C2

RU2179940C2 - Two-chamber hydrodynamic drive

Info

Publication number: RU2179940C2
Application number: RU2000103176A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Банин; П.Г. Редько; А.А. Борцов; О.В. Тычкин; Р.И. Хегай; В.М. Базякин; Ю.И. Лобанов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод "Восход"
Priority date: 2000-02-08
Filing date: 2000-02-08
Publication date: 2002-02-27

Abstract

FIELD: drives. SUBSTANCE: proposed drive includes two-chamber tandem-type hydraulic motor with passages, duplicated spool valve distributors which consists of sleeves with springs of duplicated spool valve secured in them where main spool valves are mounted. In case of seizure of main spool valve inside duplicated spool valve or seizure of duplicated spool valve in sleeve, chambers of hydraulic motor of drive get connected with delivery and return lines simultaneously. EFFECT: enhanced controllability of hydromechanical drive. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к двухкамерным гидромеханическим приводам, нашедших широкое применение в качестве исполнительных механизмов в системах управления летательных аппаратов. The invention relates to two-chamber hydromechanical drives, which are widely used as actuators in aircraft control systems.

Известны приводы, содержащие дублированный распределитель и гидродвигатель (см. книгу В.И.Гониодский и др., Москва, "Машиностроение", 1974 г., стр. 179, рис. 4.24). Drives are known that contain a duplicated distributor and hydraulic motor (see the book by V.I. Goniodsky and others, Moscow, "Mechanical Engineering", 1974, p. 179, Fig. 4.24).

Наиболее близким по технической сущности является гидроусилитель БУ-51 МС (см. книгу "Гидроусилители БУ-45 А и БУ-51 МС" под редакцией Ф.Ф.Куприянова, Оборонгиз, 1963 г., стр. 32-54), содержащий двухкамерный гидродвигатель тандемного типа, два гидрораспределительных устройства, два гидравлических фильтра и два обратных клапана. The closest in technical essence is the BU-51 MS hydraulic booster (see the book "BU-45 A and BU-51 MS hydraulic booster" edited by F.F. Kupriyanov, Oborongiz, 1963, p. 32-54), containing a two-chamber tandem type hydraulic motor, two hydraulic distribution devices, two hydraulic filters and two check valves.

Питание каждой камеры гидродвигателя осуществляется от независимой гидросистемы. The power of each chamber of the hydraulic motor is provided by an independent hydraulic system.

Известны достоинства указанного гидромеханического привода, основным из которых является полное сохранение управляемости (скорости и развиваемого усилия) гидропривода при заклинке основного золотника гидрораспределителя внутри дублирующего золотника, с помощью которого и происходит управление. The advantages of this hydromechanical drive are known, the main of which is the complete preservation of controllability (speed and developed effort) of the hydraulic drive when the main spool of the hydraulic distributor is stuck inside the backup spool, with which control is performed.

Однако существенным недостатком данного гидромеханического привода является полная потеря управляемости при смещении одного из дублирующих золотников внутри гильзы на величину, большую его зоны нечувствительности, и последующим его невозвращением в нейтральное (среднее) положение под действием центрирующей пружины. However, a significant drawback of this hydromechanical actuator is the complete loss of controllability when one of the duplicate spools inside the sleeve is displaced by an amount greater than its deadband, and its subsequent non-return to the neutral (middle) position under the action of the centering spring.

Задачей предлагаемого изобретения является устранение указанного недостатка, а именно сохранение управляемости гидромеханического привода при смещении дублирующего золотника и заклинке его внутри гильзы в положении, отличном от нейтрального. The objective of the invention is to remedy this drawback, namely, maintaining the controllability of the hydromechanical drive when the duplicate spool is displaced and wedged inside the sleeve in a position other than neutral.

Поставленная задача решается тем, что при расположении основного золотника одной из гидросистем в одном крайнем положении с возможностью фиксации в дублирующем золотнике, находящемся в другом крайнем положении по отношению к основному, обеспечивается сообщение полостных каналов соответствующих камер гидродвигателя с линиями нагнетания и слива одновременно посредством дроссельных щелей, образованными распределительными буртами основного золотника и распределительными окнами дублирующего золотника, а также распределительными буртами дублирующего золотника и распределительными окнами гильзы соответствующего распределителя, причем величины дроссельных щелей, образованные распределительными буртами дублирующего золотника и распределительными окнами гильзы, и величины дроссельных щелей, образованные распределительными буртами основного золотника и распределительными окнами дублирующего золотника, связаны соотношением как 2:1 и тем, что при расположении дублирующего золотника одной из гидросистем в одном крайнем положении в гильзе по отношению к ней с возможностью фиксации и расположения основного золотника в другом крайнем положении в дублирующем, также обеспечивается сообщение полостных каналов соответствующих камер гидродвигателя с линиями нагнетания и слива одновременно аналогично описанному выше, причем величины дроссельных щелей, образованные распределительными буртами дублирующего золотника и распределительными окнами гильзы, и величины дроссельных щелей, образованные распределительными буртами основного золотника и распределительными окнами дублирующего золотника, связаны соотношением как 1:2. The problem is solved in that when the main spool of one of the hydraulic systems is located in one extreme position with the possibility of fixing in the backup spool located in the other extreme position relative to the main one, communication of the cavity channels of the corresponding hydraulic motor chambers with the discharge and discharge lines simultaneously by means of throttle slots is provided formed by the distribution collars of the main spool and the distribution windows of the backup spool, as well as the distribution drills the duplicate spool and the distribution windows of the sleeve of the respective distributor, and the sizes of the throttle slots formed by the distribution flanges of the backup spool and the distribution windows of the sleeve, and the values of the throttle cracks formed by the distribution collars of the main spool and distribution windows of the duplicate spool, are connected by a ratio of 2: 1 and that when the backup spool of one of the hydraulic systems is located in one extreme position in the sleeve with respect to it, it is possible With the fixation and arrangement of the main spool in the other extreme position in the backup, the cavity channels of the corresponding hydraulic motor chambers are also communicated with the discharge and discharge lines at the same time as described above, moreover, the values of the throttle slots formed by the distribution collars of the duplicate spool and the distribution windows of the sleeve, and the values of the throttle slots formed by the distribution collars of the main spool and the distribution windows of the backup spool ratio of 1: 2.

При указанном соединении полостей камер гидродвигателя через дроссельные щели одновременно с линиями нагнетания и слива сохраняется управляемость, эффективность которой зависит от величины смещения основного или дублирующего золотника, от их среднего положения и фиксации (заклинки, например) в смещенном состоянии и обусловленная разностью площадей проходных сечений указанных выше дроссельных щелей. Чем меньше указанные смещения, тем выше эффективность управления. With the indicated connection of the cavities of the hydraulic motor chambers through throttle slots simultaneously with the discharge and discharge lines, controllability is maintained, the effectiveness of which depends on the displacement of the main or backup spool, on their average position and fixation (splices, for example) in the displaced state and due to the difference in the areas of the passage sections indicated above the throttle slots. The smaller the indicated offsets, the higher the control efficiency.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена его общая схема с основным и дублирующим золотниками, находящимися в среднем положении. The essence of the invention is illustrated by drawings, where figure 1 presents its General scheme with the main and duplicate spools in the middle position.

Двухкамерный гидромеханический привод содержит двухкамерный гидродвигатель тандемного типа 1, в каждом из двух каналов установлены фильтры 2, 3, обратные клапаны 4, 5 и гидравлические распределители, состоящие из основных золотников 6, 7, дублирующих золотников 8, 9 и гильз 10, 11, причем основные золотники, связанные системой качалок 12 с общей точкой управления привода, расположены внутри дублирующих золотников, а дублирующие золотники - внутри гильз и зафиксированы относительно них в среднем положении центрирующими пружинами. The two-chamber hydromechanical drive contains a two-chamber tandem type hydraulic motor 1, filters 2, 3, check valves 4, 5 and hydraulic distributors consisting of main spools 6, 7, duplicating spools 8, 9 and sleeves 10, 11 are installed in each of the two channels the main spools connected by the rocking system 12 with a common drive control point are located inside the duplicate spools, and the duplicate spools are inside the sleeves and are fixed in the middle position by centering springs relative to them.

На основных золотниках имеются распределительные бурты 13, на дублирующих - распределительные бурты 14 и распределительные окна 15, а на гильзах - распределительные окна 16 (см. фиг.2). On the main spools there are distribution collars 13, on duplicate - distribution collars 14 and distribution windows 15, and on the sleeves - distribution windows 16 (see figure 2).

Рабочая жидкость под давлением поступает из одной и другой гидросистем через фильтры 2, 3, обратные клапаны 4, 5 к распределительным буртам основных золотников, которые в среднем положении перекрывают подачу жидкости через распределительные бурты и окна дублирующего золотника и распределительные окна гильзы в камеры и слив из камер гидродвигателя 1. Исполнительный шток гидродвигателя неподвижен и удерживает нагрузку. Hydraulic fluid under pressure comes from one and the other hydraulic systems through filters 2, 3, check valves 4, 5 to the distribution flanges of the main spools, which in the middle position shut off the fluid supply through the distribution flanges and windows of the backup spool and distribution windows of the sleeve into the chambers and drain from hydraulic motor chambers 1. The hydraulic actuator stem is stationary and holds the load.

При перемещении управляющей точки через систему качалок 12 основные золотники 6, 7 перемещаются внутри дублирующих золотников 8, 9 и соединяют посредством распределительных буртов и окон камеры гидродвигателя с подачей и сливом гидросистем. Исполнительный шток под действием возникающего перепада давлений начинает перемещаться и через систему качалок возвращает основные золотники в среднее положение. When moving the control point through the rocking system 12, the main spools 6, 7 move inside the backup spools 8, 9 and are connected by means of distribution collars and windows of the hydraulic motor chamber to the supply and discharge of hydraulic systems. Under the influence of the resulting differential pressure, the actuator stem begins to move and, through a system of rocking chairs, returns the main spools to the middle position.

В случае заклинки основного золотника одного из каналов управления (например, для левой камеры гидроцилиндра) в среднем положении летчик, преодолевая усилие центрирующей пружины, перемещает дублирующий золотник 8 (совместно с основным золотником 6) и основной золотник 7 другого канала управления. Распределение рабочей жидкости дублирующим золотником в соответствующем канале управления осуществляется через дроссельные щели, образованные распределительными буртами дублирующего золотника и распределительными окнами гильзы. If the main spool of one of the control channels is jammed (for example, for the left chamber of the hydraulic cylinder) in the middle position, the pilot, overcoming the force of the centering spring, moves the backup spool 8 (together with the main spool 6) and the main spool 7 of the other control channel. The distribution of the working fluid by the backup valve in the corresponding control channel is carried out through the throttle slots formed by the distribution collars of the backup valve and the distribution windows of the sleeve.

На фиг. 2 показана работа двухкамерного гидромеханического привода при заклинке основного золотника 7 нижнего канала управления в крайнем правом положении от среднего по отношению к дублирующему золотнику (выходное звено при этом движется влево). При этом между распределительными буртами основного золотника и распределительными окнами дублирующего золотника образовались дроссельные щели В и А одинаковой величины. Для того чтобы изменить направление движения выходного звена, необходимо переместить золотники влево. При этом дублирующий золотник 9 совместно с заклиненным внутри основным золотником 7 переместится от своего среднего положения в левое крайнее положение (на двойную величину перемещения, приведенную к перемещению основного золотника внутри дублирующего до момента заклинки). При этом дроссельные щели B₁ и А₁, образованные распределительными буртами дублирующего золотника и распределительными окнами гильзы, будут по величине в 2 раза больше щелей В и А. Вследствие вышеизложенного, происходит соединение камер соответствующего гидродвигателя с линиями нагнетания и слива одновременно.In FIG. 2 shows the operation of a two-chamber hydromechanical drive when the main spool 7 of the lower control channel is stuck in the rightmost position from the middle with respect to the backup spool (the output link moves to the left). In this case, between the distribution collars of the main spool and the distribution windows of the backup spool, throttling slots B and A of the same size were formed. In order to change the direction of movement of the output link, you must move the spools to the left. In this case, the duplicate spool 9 together with the main spool 7 stuck inside will move from its middle position to the left extreme position (by a double amount of displacement resulting in the movement of the main spool inside the duplicate until the moment of the spell). In this case, the throttle slots B ₁ and A ₁ formed by the distribution collars of the backup spool and the distribution windows of the sleeve will be 2 times larger than the slots B and A. As a result of the foregoing, the chambers of the corresponding hydraulic motor are connected to the discharge and discharge lines simultaneously.

Распределение рабочей жидкости в полости соответствующего гидроцилиндра происходит следующим образом. The distribution of the working fluid in the cavity of the corresponding hydraulic cylinder is as follows.

Левая камера правого гидродвигателя сообщается с нагнетанием через дроссельные щели А₁, а со сливом через дроссельные щели В.The left chamber of the right hydraulic motor communicates with discharge through the throttle slots A ₁ , and with a drain through the throttle slots B.

Правая камера гидродвигателя сообщается с нагнетанием через дроссельные щели А, а со сливом через дроссельные щели B₁.The right chamber of the hydraulic motor communicates with discharge through the throttle slots A, and with a drain through the throttle slots B ₁ .

В связи с вышеуказанной разностью величин щелей В, A, B₁, A₁ по основному, дублирующему золотникам и гильзе образуется цепочка дросселей с требуемой проводимостью, при прохождении по которым рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра создается соответствующий перепад давления.In connection with the aforementioned difference in the values of the slots B, A, B ₁ , A ₁ along the main duplicating spools and sleeve, a chain of chokes is formed with the required conductivity, with the passage of which working fluid in the cavities of the hydraulic cylinder, a corresponding pressure drop is created.

Таким образом, за счет разности открытия дроссельных щелей распределителя, соединяющих полости гидродвигателя с линиями нагнетания и слива, происходит не просто соединение полостей, а их дроссельное соединение с сохранением управляемости привода. В этом случае сохранение управляемости будет тем эффективнее, чем ближе к среднему положению произойдет заклинка основного золотника, что является наиболее вероятным. Thus, due to the difference in the opening of the throttle slots of the distributor connecting the hydraulic motor cavities with the discharge and discharge lines, not only the cavities are connected, but their throttle connection while maintaining the drive controllability. In this case, the retention of controllability will be the more effective the closer to the middle position the main spool will be jammed, which is the most probable.

Непроизводительная утечка рабочей жидкости в гидросистеме не будет превышать максимальный расход в соответствующем канале управления. Unproductive fluid leakage in the hydraulic system will not exceed the maximum flow rate in the corresponding control channel.

На фиг.3 рассмотрена ситуация, когда произошло временное "прихватывание" (приклинка) основного золотника 7, а затем после перемещения его совместно с дублирующим золотником 9 в крайнее правое положение произошла его расклинка, а дублирующий золотник 9 остался в смещенном вправо положении и не вернулся в среднее положение. Figure 3 shows the situation when there was a temporary “grabbing” (of a pin) of the main spool 7, and then after moving it together with the backup spool 9 to the extreme right position, its splicing occurred, and the backup spool 9 remained in the right-shifted position and did not return in the middle position.

При этом для того чтобы переместить выходное звено вправо, необходимо переместить основные золотники 6, 7 влево. При перемещении в крайнее левое положение основной золотник 7 откроет в дублирующем золотнике 9 дроссельные щели, в два раза превышающие по величине щели, образованные распределительными буртами дублирующего золотника 9 и распределительными окнами гильз 11 и, таким образом, дроссельно соединит камеры соответствующего гидродвигателя с линиями нагнетания и слива одновременно, аналогично, как и в случае, описанном выше. In this case, in order to move the output link to the right, it is necessary to move the main spools 6, 7 to the left. When moving to the extreme left position, the main spool 7 will open throttle slots in the backup spool 9, twice the size of the gaps formed by the distribution collars of the backup spool 9 and the distribution windows of the sleeves 11 and, thus, throttlely connect the chambers of the corresponding hydraulic motor with the discharge lines and discharge simultaneously, similarly to the case described above.

И в этом случае сохранение управляемости соответствующего канала управления будет тем эффективнее, чем ближе к среднему положению произойдет заклинка дублирующего золотника. And in this case, maintaining the controllability of the corresponding control channel will be the more effective the closer to the middle position the backup spool spell will occur.

Многочисленные исследования приводов, выполненных в соответствии с предлагаемой схемой, полностью подтвердили их преимущество по сравнению с известными приводами. Numerous studies of drives made in accordance with the proposed scheme, fully confirmed their advantage compared to known drives.

Claims

1. A two-chamber hydromechanical drive for aircraft, comprising a two-chamber tandem-type hydraulic motor with cavity channels, duplicated spool-type cylindrical valves, consisting of sleeves with distribution windows, inside the sleeves are movable and duplicating spools with distribution collars fixed by centering springs in its middle position and windows, and in duplicate spools also with the ability to move placed the main spools with distribution flanges and connected to the mechanical wiring of the drive, discharge and discharge lines of two independent hydraulic systems, characterized in that when the main spool of one of the hydraulic systems is in one extreme position with the possibility of fixing in the backup spool located in the other extreme position relative to the main the communication of the cavity channels of the respective chambers of the hydraulic motor with the discharge and discharge lines simultaneously by means of throttle slots formed by the distribution collars the main spool and distribution windows of the backup spool, as well as the distribution flanges of the backup spool and distribution windows of the sleeve of the respective distributor, the sizes of the throttle slots formed by the distribution flanges of the duplicate spool and the distribution windows of the sleeve, and the values of the throttle cracks formed by the distribution flanges of the main spool and distribution windows duplicate spool, connected by a ratio of 2: 1.

2. Two-chamber hydromechanical drive according to claim 1, characterized in that when the backup spool of one of the hydraulic systems is located in one extreme position in the sleeve with respect to it with the possibility of fixing and the main spool is located in the other extreme position in the backup, the communication of cavity channels of the corresponding hydraulic motor chambers with discharge and discharge lines at the same time, similarly to paragraph 1 of the claims, and the throttle slots formed by the distribution collars are duplicate of the spool and sleeve distribution windows and values of throttle slots formed turners distribution main spool and distribution windows backup spool are related as 1: 2.