SU1078146A1 - Электрогидравлический усилитель - Google Patents

Abstract

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий гидроусилитель, распределительный элемент которого соединен т гой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразовател , электроды которого , охватывающие пьезоэлемент, подключены к генератору электрических колебаний и командному устройству, отличающийс  тем, что, с целью повышени  долговечности и точности отработки командного сигнала, он снабжен блоком задержки и св занными с командным устройством фазовращателем и двухпозиционным электронным ключом, а пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки с четырьм  электродами и снабжен двум  металлическими разрезными втулками, закрепленными по кра м пьезокерамической втулки с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке, один из электродов выполнен по длине равным пьезокерамической втулке и размещен между последней и металлическими втулками, а остальные три электрода размещены последовательно вдоль свободной цилиндрической поверхности пьезокерамической втулки, причем два крайних электрода выполнены равными по длине и установлены концентрично металлическим втулкам, при этом один из крайних электродов подключен к генератору электрических колебаний непосредственно, а i Л другой - через фазовращатель, а электрод, размещенный между крайними электрод ми , подключен к фазовращателю и генератору через электронный ключ и блок задержки . А

Description

Кзобретение относитс  к гидроавтоматике , в частности к усилител м, преобразующим командный электрический сигнал в давление рабочей среды, и может быть использовано в гидравлических приводах дискретного управлени . Известен электрогидравлический усилитель , содержащий гидравлический усилитель , распределительный элемент которого соединен с подвижным элементом пьезокерамического электромеханического преобразовател  1. Недостатками этого усилител   вл ютс  низка  долговечность и точность из-за выполнени  соединени  гидравлического усилител  с подвижным элементом пьезокерамического преобразовател  в виде точечного контакта. Известен также электрогидравлический усилитель, содержащий гидроусилитель, распределительный элемент которого соединен т гой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразовател , электроды которого , охватывающие пьезоэлемен т, подключены к генератору электрических колебаний и командному устройству 2. Недостатками известного усилител  также  вл ютс  низка  долговечность и точность отработки командного сигнала из-за большой величины механических деформаций изгибного пьезоэлемента. Целью изобретени   вл етс  повышение долговечности и точности отработки командного сигнала. Указанна  цель достигаетс  тем, что электрогидравлический усилитель, содержащий гидроусилитель, распределительный элемент которого соединен т гой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразовател , электроды которого, охватывающие пьезоэлемент , подключены к генератору .электрических колебаний и командному устройству , снабжен блоком задержки и св занными с командным устройством фазовращателем и двухпозиционным электронным ключом , а Пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки с четырьм  электродами и снабжен двум  металлическими разрезными втулками, закрепленными по кра м пьезокерамической втулки с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке, один из электродов выполнен по длине равным пьезокерамической втулке и размещен между последней и металлическими втулками, а остальные три электрода размешены последовательно вдоль свободной цилиндрической поверхности пьезокерамической втулки, причем два крайних электрода выполнены равными по длине и установлены концентрично металлическим втулкам, при этом один из крайних электродов подключен к ге107 2 колебаний непоснератору электрических редственно, а другой - через фазовращатель , а электрод, размещенный между крайними электродами, подключен к фазовращателю и генератору через электронный ключ и блок задержки. На фиг. 1 изображена принципиальна  схема электрогидравлического усилител  с внутренним расположением металлических втулок относительно пьезокерамической втулки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - схема электромеханического преобразовател  с наружным расположением металлических втулок; на фиг. 4 - электрическа  блок-схема усилител ; на фиг. 5 - временна  диаграмма напр жений на электродах при перемещении в одну второну; на фиг. 6 - временна  диаграмма напр жений на электродах при перемещении в другую сторону. Электрогидравлический усилитель содержит гидроусилитель 1, распределительный элемент которого в виде золотника 2 соединен т гой 3 с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразовател  5, электроды 6-9 которого подключены к генератору 10 электрических колебаний и командному устройству 11. Пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки 12 и снабжен металлическими разрезными втулками 13 и 14, закрепленными по кра м втулки 12 с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке относительно подвижного элемента 4 (фиг. 1) или с зазором относительно корпуса 15 (фиг. 3). Электрод 6 выполнен по длине, равным втулке 12, и размещен между последней и втулками 13 и 14, а электроды 7-9 размещены последовательно вдоль свободной цилиндрической поверхности втулки 12, причем крайние электроды 7 и 9 выполнены по длине равными втулкам 13 и 14 и установлены концентрично им, электрод 7 подключен к генератору 10 непосредственно, электрод 9 - через фазовращатель 16, а электрод 8, размещенный между электродами 7 и 9 подключен к фазовращателю 16 и генератору 10 через двухпозиционный электронный ключ 17 и блок 18 задержки. Электрогидравлический усилитель работает следующим образом. От генератора 10 напр жение подаетс  на электрод 7 непосредственно, а на электрод 8 - через фазовращатель 16, в котором пол рность напр жени  мен етс  на про тивоположную, т.е. осуществл етс  сдвиг фазы на 180°. Напр жени  от генератора 10 и фазовращател  16 подаютс  на электронный ключ 17, который может быть в двух состо ни х, определ емых командным устройством П. В одном положении ключ 9 пропускает сигнал от генератора 10, -а в другом положении - пропускает сигнал от фазовращател  16. Сигнал с электронного ключа 17 через блок 18 задержки поступает на электрод 8. В блоке 18 задержки осуществл етс  временной сдвиг сигнала на интервал времени Т, величина которого больше времени срабатывани  пьезокерамического элемента. Включение и отключение генератора 10 осуществл етс  командным устройством 11. При подаче напр жени  на электрод 6 электромеханического преобразовател  5 соответствующий конец пьезокерамической втулки 12 сгибаетс  и жестко прижимаетс  к элементу 4 (фиг. 1). Второй конец пьезокерамической втулки 12 в то же врем , находитс  в разгибном состо нии, так как на электрод 9 подаетс  противопол рное напр жение, по отношению к электроду 7. После интервала времени Т подаетс  напр жение на электрод 8, от которого средн   часть п-ьезокерамической втулки 12, наход ща с  под электродом 8, например, удлин етс  и одновременно перемещает т гу 3 влево. После этого мен етс  пол рность напр жений на электродах 7 и 9 на противоположные , и соответственно конец пьезокерамической втулки 12 под электродом 7 разгибаетс , а конец под электродом 9 сгибаетс  и жестко прижимаетс  к элементу 4. После интервала времени задержки Г на элекрод 8 подаетс  напр жение противоп-оложного знака, от которого эта часть пьезокерамической втулки 12 укорачиваетс , и т га 3 перемещаетс  на один шаг. После этого мен етс  напр жение на электродах 7 и 9 на противоположное, подаетс  через интервал времени задержки Т напр жение на электрод 8 и т.д., т.е. цикл повтор етс  и с каждым циклом т га 3 перемещаетс  влево, одновр,еменно перемеща  золотник 2 в эту сторону шагами, длина которых задаетс  длиной средней части пьезокерамической втулки 12, перепадом напр жений на ней и величиной пьезомодул  пьезокерамической втулки 12. Дл  реверса движени  золотника 2 в другую сторону необходимо подать сдвинутый по фазе на 180° сигнал на электрод 8. Это осуществл етс  измене ием состо ни  ключа 17, которое задаетс  командным устройством 11. Работу устройства в другом направлении движени  т ги 3 по сн ет временна  диаграмма напр жений на электродах 7-9 (фиг. 6). В первом цикле лева  часть (наход ща с  под электродом 7) прижимаетс  к элементу 4, права  част (наход ща с  под электродом 9) остаетс  в свободном состо нии. После интервала времени Т, средн   часть пьезокерамической втулки 12 укорачиваетс . При перемещении т ги 3 вправо на величину деформации пьезокерамической втулки 12 на один шаг перемещаетс  и золотник 2. В следующем цикле: прижимаетс  втулка 14 к элементу 4, а втулка 13 переводитс  в свободное состо ние. После интервала времени подаетс  сигнал на электрод 8, от которого средн   часть пьезокерамической втулки 12 удлин етс , одновременно перемещаетс  на шаг вправо т га 3. Работа усилител , выполненного согласно фиг. 3, в основном аналогична описанной дл  усилител  на фиг. 1. Отличие состоит Б том, что дл  усилител  (фиг. 3) подвижный элемент 4 соединен непосредственно с втулкой 12, а прижатие ее частей, взаимодействующих с электродами, к корпусу 15 осуществл етс  не сжатием, а частичным выпр млением этих частей, В предлагаемом электрогидравлическом усилителе о беспечиваютс  наименьшие изгибные напр жени  в пьезокерамическом элементе, обеспечиваетс  посто нство силы прижати  втулок в течение всего срока эксплуатации, что. положительно вли ет на долговечность и точность обработки командного сигнала. Конструкци  электромеханического преобразовател  позвол ет обеспечить посто нство пьезомодул  пьезоэлемента по всей его длине, т.е. одинаковую резонансную частоту его прижимных частей, а также обеспечить выполнение малых (до 0,01 мкм) перемещений распределительного элемента. что также позвол ет повысить точность от работки командного сигнала, Использование изобретени  в гидравлических приводах дискретного перемещени  позвол ет повысить их долговечность и и, тем самым эффективность их использовани . Q 7 89 . :i a - 4---фиг . J / I uj 5

Фиг.

ll

8

f

8

фиг.5

фиг. 6

Claims (1)

1. ЭЛЕКТРО ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий гидроусилитель, распределительный элемент которого соедйнен тягой с подвижным элементом биморфного пьезокерамического электромеханического преобразователя, электроды которого, охватывающие пьезоэлемент, подключены к генератору электрических колебаний и командному устройству, отличающийся тем, что, с целью повышения долговечности и точности отработки командного сигнала, он снабжен блоком задержки и связанными ihW'W¹ ΐ

   SSd ι ГИД··'?·-ЩЗ ι в 77 9 _L

   I

   I с командным .устройством фазовращателем и двухпозиционным электронным ключом, а пьезоэлемент выполнен в виде разрезной пьезокерамической втулки с четырьмя электродами и снабжен двумя металлическими разрезными втулками, закрепленными по краям пьезокерамической втулки с зазором по поверхности, противоположной пьезокерамической втулке, один из электродов выполнен по длине равным пьезокерамической втулке и размещен между последней и металлическими втулками, а остальные три электрода размещены последовательно вдоль свободной цилиндрической поверхности пьезокерамической втулки, причем два крайних электрода выполнены равными по длине и установлены концентрично металлическим втулкам, при этом один из g крайних электродов подключен к генератору электрических колебаний непосредственно, а другой — через фазовращатель, а электрод, ; размещенный между крайними электродами, подключен к фазовращателю и генератору через электронный ключ и блок задержки.

   QO фиг. 7 ·