Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 6

2.1. В режиме питания от внешней гидросистемыгибридный привод работает как традиционный дроссельный привод и непредставляет интерес для исследования. На рис. 2.2 приведена функциональнаясхема электрического энергетического канала экспериментального привода,реализующаяпринципкомбинированногорегулированияскоростииучитывающая особенности исследовательского образца.Рис.

2.1. Функциональная схема экспериментального образца гибридногоэлектрогидравлического рулевого привода33Комбинированное регулирование предусматривает преимущественнодроссельное регулирование скорости при малых сигналах рассогласованияследящего привода и электромоторное регулирование скорости выходногозвена привода при средних и больших сигналах рассогласования за счетизменения скорости вращения приводного электродвигателя.Рис. 2.2.

Функциональная схема электрического энергетического каналагибридного электрогидравлического рулевого приводаВ конструкцию привода были добавлены датчики давления (на схемепоказаны датчики перепада давления) в полостях гидроцилиндра, на входе ивыходе насоса и датчик давления жидкости в гидрокомпенсаторе, необходимыекак для реализации алгоритмов контроля состояния привода, так и дляповышения динамических свойств под действием статической или медленноменяющейся нагрузки. Кроме того указанные конструктивные измененияпозволяют реализовать следующие возможности: применение коррекции поперепаду давления на клапане реверса, деградация коррекции по заданнымвнешним параметрам, контроль состояния узлов привода.2.2. Разработка принципиальной схемы экспериментального приводаНа рис.2.3 представлена принципиальная схема экспериментальногообразца привода.

Исследуемый привод является прототипом двухрежимногорулевого привода (ДГРП), предназначенного для управления рулевымиповерхностямипассажирскогосамолета«сбольшимуровнем34электрификации», т.е. имеющего одну или несколько централизованныхгидросистем высокого давления и, по крайней мере, одну силовуюэлектросистему. Привод обеспечивает возможность перемещения выходногозвена, механически связанного с рулевой поверхностью, пропорциональноуправляющему электрическому сигналу.Рис. 2.3.

Принципиальная схема экспериментального образца ДГРП-КРС35В целом, конструкция привода разрабатывалась при использованиимаксимально возможного количества серийных элементов, позволяя уменьшитьстоимость готового изделия и сроки его изготовления. Кроме того, применениетиповых гидроагрегатов с уже известными характеристиками позволилоупростить процесс адаптации математической модели рассматриваемогопривода.Экспериментальный образец привода является резервированным [23] иобеспечивает четыре режима работы, среди которых два активных режима: Магистральный режим работы с питанием от централизованнойгидравлической энергосистемы и использованием дроссельногорегулирования скорости выходного звена. Режим работы с питанием от силовой электросистемы самолета сиспользованиемкомбинированногорегулированияскоростивыходного звена, называемый автономным.Впредусмотренныхпассивныхрежимахприводнеуправляетположением своего выходного звена, а в большей или меньшей степенисопротивляется его вынужденному перемещению, вызванному приложенной кэтому звену внешней силой, обеспечивая следующие режимы работы: Режиммалогосопротивлениявынужденномуперемещениювыходного звена для минимизации влияния на перемещениерулевой поверхности, управляемой соседним приводом (режимкольцевания полостей гидроцилиндра). Режим дозированного сопротивления вынужденному перемещениювыходного звена для демпфирования его колебаний (режимдемпфирования).Для рассматриваемого привода магистральный режим работы являетсяосновным, а режим питания от электросистемы самолета является резервным.Данноерешениеявляетсяследствиемтенденцииплавноговнедренияэлектрогидравлических приводов, новых для авиационной промышленности, вконтур управления самолетом.

Привод автоматически переводится в режим36питания от электросистемы самолета после отказа гидравлической системы(падения давления питания ниже заданного уровня), или после обнаружения вгидросистеме локального отказа. Также предусмотрено принудительноепереключение привода в автономный режим работы по командному сигналу.Режим кольцевания включается принудительно по командному сигналу,режим демпфирования включается автоматически при одновременном падениидавления в гидросистеме самолета, и отсутствии электропитания на приводе.Возможен и принудительный перевод работающего привода в режимдемпфирования по электрической команде при отсутствии отказов.В состав исследовательского образца привода входят следующиекомпоненты: управляющий микропроцессор (блок управления), реализующийсинхронное управление агрегатами привода в соответствии с принятымалгоритмом работы и собирающий информацию о состоянии контролируемыхпараметров; фильтр с обратным клапаном в линии нагнетания гидросистемыпривода;клапанпереключениярежимовработысэлектрическимсигнализатором положения его плунжера; электрогидравлический клапан,задающий режим работы привода от гидравлического или электрическогоисточника энергии (ЭГК активных режимов); электрогидравлический клапан,задающий один из пассивных режимов работы привода (ЭГК пассивныхрежимов); обратный клапан, установленный в линии слива для созданиязамкнутогообъемарабочейжидкости(выходнойклапан);силовойгидроцилиндр (гидродвигатель) с индукционным датчиком обратной связи(ДОС); гидрокомпенсатор, поддерживающий минимальный уровень давления иобеспечивающий компенсацию теплового расширения жидкости в замкнутойгидросистеме привода; два клапана переключения пассивных режимов работыпривода;гидроаккумуляторсобратнымклапаномподпитки;дваантикавитационных клапана полостей гидроцилиндра; два предохранительныхклапана; датчики давления в полостях гидроцилиндра; датчики давления навходе и выходе насоса и в гидроаккумуляторе для обеспечения сигнализации обуровне его зарядки.37Кроме указанных элементов привода для обеспечения регулированияскорости выходного звена в магистральном режиме работы в его состав входят: Электрогидравлическийусилительтипа«струйнаятрубка»смеханической обратной связью.Для обеспечения режима работы от электросистемы самолета в приводеустановлены: Мехатронный модуль, включающий в себя:Вентильный нереверсивный электродвигатель.Электронный блок управления электродвигателем. Нерегулируемый аксиально-плунжерный насос с предохранительнымклапаном. Клапанреверса,непосредственнымпредставляющийуправлениемсобойотгидроусилительснеполноповоротногоэлектродвигателя. Фильтр в линии нагнетания насоса. Датчики давления в линиях нагнетания и всасывания насоса.2.2.1.

Режим работы привода от централизованной гидросистемыВключение магистрального режима работы привода обеспечиваетсяподачей электропитания на ЭГК активных режимов и сигнала управления вобмотки электрогидравлического усилителя «струйная трубка», а такжеподачей давления питания от централизованной гидросистемы. ЭГК пассивныхрежимов при этом обесточен. При этом рабочая жидкость под давлениемпоступает под правый торец золотника клапана переключения активныхрежимов работы и перемещает его в крайнее левое положение (см. рис.2.3).Сигнализатор положения клапана замыкает электрическую цепь и в системууправления поступает сигнал о срабатывании клапана. При перемещениизолотника клапана переключения активных режимов происходит соединениерабочих полостей гидродвигателя с гидроусилителем «струйная трубка» иотсоединение их от клапана реверса.38Одновременно жидкость под давлением поступает под правый торецзолотника первого клапана переключения пассивных режимов и перемещаетего в крайнее левое положение.

При этом клапан отключает правую полостьгидроцилиндра от дросселя демпфирования. Золотник второго клапанапереключения пассивных режимов находится в крайнем правом положении исоединяет левую полость гидроцилиндра с демпфирующим дросселем. Вцелом, такое состояние двух клапанов переключения пассивных режимовобеспечивает отсутствие перетечек между полостями гидроцилиндра.Сигнал с ДОС используется для организации отрицательной обратнойсвязи по положению выходного звена следящего привода. Сигналы с датчиковдавления в полостях гидроцилиндра могут использоваться в корректирующейобратной связи для устранения взаимонагружения нескольких параллельноработающихприводов,дляорганизациисистемыконтроляиликорректирующих обратных связей, рассмотренных далее.2.2.2.

Режим работы привода от электросистемы самолетаПривод обеспечивает переход в данный режим работы в случае падениядавления в централизованной гидросистеме или при отключении обмоток ЭГКактивных режимов. В последнем случае правая торцевая полость золотниковклапана переключения активных режимов и первого клапана переключенияпассивных режимов соединяются с линией слива (см. рис.2.3).В любом из этих случаев, при падении давления в правой торцевойполости золотника клапана переключения активных режимов его плунжер поддействием пружины смещается в крайнее правое положение. При этомпроисходит соединение рабочих полостей гидродвигателя с клапаном реверса иотсоединение их от гидроусилителя «струйная трубка», а также срабатываниесигнализатора положения этого клапана.Кроме того, при переходе в режим работы от электросистемы,управляющие сигналы подаются на мехатронный модуль и клапан реверса, атакже включаются обмотки ЭГК пассивных режимов.

Последний подключает39правую торцевую полость второго клапана переключения пассивных режимов кгидроаккумулятору. Давление жидкости в гидроаккумуляторе (приводится взаряженное состояние при включении привода) смещает плунжер второгоклапана переключения пассивных режимов в крайнее левое положение.Взаимное положение плунжеров первого и второго клапанов переключенияпассивных режимов обеспечивает отсутствие перетечек между полостямигидроцилиндра.Насос,вращаемыйвентильнымэлектродвигателеммехатронного модуля, через фильтр подает жидкость в распределительныйзолотник клапана реверса.Синхронное управление мехатронным модулем и клапаном реверсаосуществляетсяуправляющиммикропроцессором(блокомприводом)соответствиисоалгоритмомвспециальнымуправления[19,30]комбинированного регулирования скорости выходного звена привода. Притаком управлении при малых сигналах рассогласования следящего контураприводаосуществляетсяпреимущественнодроссельноерегулированиескорости выходного звена, а при возрастании сигнала рассогласования болеенескольких процентов от максимального (определяется настройкой привода) –электромоторное регулирование за счет изменения скорости вращения валаэлектродвигателя и, соответственно, величины подачи насоса.В нейтральном состоянии привода известный алгоритм управления[19,30] задает такую подачу насоса, которая обеспечивает давление на еговыходе порядка 5 МПа.