Наукові конференції України, Інновації молоді в машинобудуванні 2019

Розмір шрифту: 
Позиційний електрогідравлічний привід зі зворотнім зв'язком на основі акселерометра
Євгеній Володимирович Коломін, О. В. Узунов

Остання редакція: 2019-05-15

Анотація


Електрогідравлічні позиційні приводи широко використовуються в машинобудуванні. Одною з складових частин позиційних приводів є зворотний зв'язок. В залежності від особливостей застосування позиційних приводів існує багато варіантів технічної реалізації зворотного зв’язку. Відомі такі варіанти реалізації зворотного зв’язку: використання датчиків лінійного положення, які розміщені в штоку в середині гідравлічного циліндру або назовні, вздовж корпусу циліндра; використання механічного поєднання циліндра з гідравлічним розподільником, коли шток чи корпус гідравлічного циліндра зв’язують із золотником, що забезпечує перекривання каналів у розподільнику при завершенні подавання сигналу; використання копірів для забезпечення керування розподільником в процесі руху штоку; використання елементу сопло-заслінка для порівняння сигналу керування з сигналом про поточне положення штоку. Такі варіанти технічної реалізації зворотного зв’язку дозволяють контролювати положення вихідного елементу позиційного приводу з достатньо високою точністю, але мають конструктивні обмеження по величині ходу штоку. Бюджетні позиційні приводи з розглянутими варіантами реалізації зворотного зв’язку також не можуть бути застосовані в умовах обмеженого робочого простору, коли неможливо встановлювати датчики по ходу руху штоку.

Тому актуальною є задача розроблення електрогідравлічного  позиційного приводу з таким варіантом технічної реалізації зворотного зв’язку, який дозволяє розширити діапазон переміщень штоку, забезпечити необхідну точність позиціонування та швидкодію, а також створити підґрунтя для модернізації існуючих позиційних приводів для розширення їх функціональних можливостей.

Для вирішення задачі запропоновано варіант зворотного зв’язку на основі використання акселерометра, який дозволяє забезпечити потрібну функцію позиціонування для електрогідравлічного приводу. Він полягає в наступному. На штоку гідроциліндра закріплюється акселерометр, який зв’язаний з контролером для зчитування з нього інформації, контролер через перехідний блок підсилення може керувати електромагнітами розподільника і відповідно перемикати його. По осі руху штоку з акселерометра зчитується значення прискорення і потім за допомогою математичної обробки розраховується дійсна позиція штоку, яка порівнюється з заданою позицією і формується сигнал керування розподільником, який, в свою чергу, керує рухом штоку гідроциліндра.

Електрогідравлічний позиційний привід складається з наступних частин: одно штокового гідроциліндра двосторонньої дії з закріпленим на його штоку акселерометром, який підключений до контролера, який, у свою чергу, через електричний підсилювач підключений до електромагнітів моно стабільного гідророзподільника 4/3 з електромагнітним керуванням, гідророзподільник має 2 канали на вході та два канали на виході, канали на вході підключені до насосної станції та баку, а канали на виході до лівої (поршневої) та до правої (штокової) порожнин гідроциліндра відповідно.

Працює позиційний електрогідравлічний привід наступним чином. Розподільник знаходиться у початковому середньому положенні і до нього подається рідина під тиском від насосної станції, гідроциліндр перебуває у початковому положенні (шток втягнутий), для виведення штоку гідроциліндра у задану позицію, відповідно до програми, що записана у контролер, контролер подає сигнал на лівий електромагніт гідророзподільника, при наявності сигналу керування на електромагніті, розподільник перемикається у ліве положення, рідина під тиском проходить через канали розподільника і по трубопроводу потрапляє до поршневої порожнини гідроциліндра і шток починає висуватися до того часу, доки з акселерометра до контролеру не прийде значення прискорення, яке математично оброблюється і визначається, що шток гідроциліндра досяг заданого положення, після отримання цього сигналу контролер знімає сигнал керування з електромагніта гідророзподільника, гідророзподільник повертається у середнє положення, рух штока циліндра припиняється, при цьому шток займає задану позицію.

Для створення такого приводу необхідно розробити принципову схему позиційного приводу, принципову схему випробувального стенду для його дослідження, провести розрахунки основних параметрів приводу, виготовити привод та стенд, створити тестову програму для виходу штока гідроциліндра у задане положення, розробити план дослідів та провести їх для визначення точності позиціонування.

Висновки. Після проведення роботи, очікується, що розроблений позиційний електрогідравлічний привід матиме високу точність позиціонування та зручний інтерфейс для задавання необхідного положення штоку гідроциліндра в кілька заданих позицій за цикл.

 


 


Ключові слова


позиційний привід, гідропривід, акселерометр, позиціонування, зворотній зв'язок,

Посилання


1. Д’яконова Н. С. Гідропривід з пружнодеформованим дозуванням рідини / Н. С. Д’яконова, К. С. Ганпанцурова, Д. П. Губарев // Тези доповідей конференції «Гідро- та пневмоприводи машин - сучасні досягнення та застосування» / Н. С. Д’яконова, К. С. Ганпанцурова, Д. П. Губарев. - Вінниця, 2016. – С. 81–82.