CN101158365A - 直驱式容积伺服控制动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电液伺服技术领域中对船用转叶式舵机系统进行控制的一种直驱式容积伺服控制动力装置，其结构在于伺服电机、双向泵、梭阀、锁阀、安全阀、储油罐及其连接油路所组成；油路的两个输出端A、B同正、反转向或换向的液压执行机构相连接；伺服电机接电控指令实现对液压系统的流量控制、换向控制、压力控制、程序控制和位置控制，是一种集机、电、液一体化，实现自动控制的一种全新的电液驱动伺服控制技术。可广泛应用于船舶海洋工程、机械、矿山、冶金、核电、压力加工及汽车制造等领域。

Description

直驱式容积伺服控制动力装置

技术领域

本发明属于电液伺服技术领域中对船用转叶式舵机系统进行控制的一种直驱式容积伺服控制动力装置。

背景技术

目前传统的电液伺服系统由交流电动机、变量泵、电液伺服阀、溢流阀等组成；由于传统的电液伺服系统由普通的交流电动机驱动液压变量泵产生液压动力去推动执行机构工作，电液伺服阀按照动作指令去控制变量泵实现变速、变向的动作。由于现有技术中的电液伺服系统的油路为开式油路，因此具有效率低(≤30％)、工作噪音大(90dB以上)、工作介质用量大(几十吨)、产生的废介质处理困难、耗能大、使用寿命短等问题，故研制一种可克服现存问题的直驱式容积伺服控制动力装置是十分必要的。

发明内容

鉴于上述现有技术中所存在的问题；本发明的目的是研制一种集机、电、液一体化，实现自动控制的一种全新的电液驱动伺服控制技术，可广泛应用于船舶、海洋工程、机械、矿山、冶金、核电、压力加工及汽车制造等领域。

本发明所述的一种直驱式容积伺服控制动力装置；其结构由伺服电机、双向泵、梭阀、锁阀、安全阀、储油罐及其连接油路所组成；油路的两个输出端A、B同正、反转向或换向的液压执行机构相连接；伺服电机按电控指令实现对液压系统的流量控制、换向控制、压力控制、程序控制和位置控制。

本发明所述的直驱式容积伺服控制动力装置，其结构在于伺服电机通过变速器同双向泵相连接；双向泵分别接有滤器、滤器的输出端分别同梭阀的两输出口和锁阀的两输入口相连接，锁阀为液控单向阀，锁阀的输出口分别同旁路阀和安全阀的输入口相连接，安全阀的输出口同旁路阀及储油罐相连通；上述各阀组成控油单元，其控油单元油路的输出端A、B同正、反转向或换向液压执行机构中的油路形成闭合回路。

本发明所述的直驱式容积伺服控制动力装置，其结构在于由梭阀、锁阀、旁路阀和安全阀组成集控模块，并通过配油板同双向泵相连接，装于侧面的储油罐通过滤器同集控模块相连接。

本发明所述的直驱式容积伺服控制动力装置，其结构在于伺服电机为交流伺服电机；双向泵为双向定量泵。

本发明所述的直驱式容积伺服控制动力装置，其结构在于正、反转向或换向的液压执行机构为船用舵机、绞车、锚机、舱盖开启动力装置、汽车方向盘及各种换向油缸。

本发明所涉及的的直驱式容积伺服控制动力装置，所涉及到的技术控制(DDVC)、与传统液压技术相比较具有以下特点。

1、无泵站；整个电液伺服系统取消了泵站。减少了成本费用、节省了空间、减轻了系统重量。同时，对使用环境的污染也降到了最低限度。

2、无阀件和管件；整个电液伺服系统(DDVC)不需要电液伺服阀等阀件和管件。液压驱动的方向、流量和压力的控制改由电气控制。由于本新型液压伺服系统中无阀件和管件，故使传统液压系统的泄露、振动和发热三大痼疾基本得以消除。大大改善了环境质量。国外称之为“无阀液压系统”。

3、系统效率高；DDVC系统效率高达90～95％，远大于传统液压系统效率的20～30％。

4、节能效果显著；与传统液压系统比较，耗电量为传统液压系统的10～15％，节能高达85～90％。

5、使用寿命长；经过大量的试验研究，DDVC系统可在2年内免于维护；将节省大量的维修费用。

6、DDVC系统体积小、功率密度、重量轻；DDVC系统总成体积为传统液压系统体积的7～12.5％；节省空间。其重量仅为传统液压系统重量的20～50％；节省大量的原材料。强化了系统的功率密度。

7、高环保性能(液压介质用量极少)；与传统液压系统比较，节省液压介质95％以上。

8、制造成本低；DDVC技术的制造成本与传统机电一体化技术比较，高出15％左右。但其性能和价格比及综合经济指标比传统机电一体化技术优越得多。

9；舵机结构形式不同；无论转叶式舵机，还是柱塞式舵机，DDVC系统均可在两侧悬挂并提供可靠的动力和伺服控制。

10、舵机总成体积小、扭矩大；一个扭矩为320kN.m的舵机总成，最大外形尺寸≤950mm，占空间仅有0.7m²×1.2m。

11、舵机承载能力高、转动角度大；转叶式舵机可由1～4个叶片构成。可实现±270°以上的大回转往复摆动。

12、控制原理不同；DDVC系统的动力来自交流伺服电动机。交流伺服电动机在接到由控制器控制的驱动器的动作指令后，可以快速(0～0.5s随意设定)实现以下三种动作：以极大的角速度增速和减速；特定条件下的限转矩保护作用；以极大的角速度换向运动。

13、双向定量泵在交流伺服电动机的驱动下，即可实现液压系统的流量控制(增速和减速)、压力控制(限转矩保护)和方向控制(快速换向)。进而完全可以替代传统液压系统的三大阀件：流量阀；压力阀和换向阀。故DDVC系统被称之为“无阀系统”。这样，液压驱动的流量、压力、方向的控制全部由电子、电气控制。可靠性、灵活性显著提高。

附图说明

本发明共有三张附图；其中：

附图1是直驱式容积伺服控制动力装置的系统图；

附图2是船用舵机的伺服控制结构示意图；

附图3是附图2的控制动力装置结构示意图。

图中：1、伺服电机  2、变速器  3、双向泵  4、梭阀  5、锁阀  6、旁路阀  7、安全阀  8、安全阀  9、配油板  10、储油罐  11、滤器  12、集控模块  13、船用舵机壳体  14、转子  15、定子  16、舵杆

具体实施方式

本发明的具体实施方式如附图所示；以船用转叶式舵机的控制为例作进一步描述；交流伺服电机1通过变速器2同双向定量泵3相连接；双向定量泵3通过滤器(11)同梭阀(4)的输入端的两个进出口密封连接，并同压力油罐10相连通。梭阀4、锁阀5、旁路阀6、安全阀7、8；其油路用连接通道密封连接，共同形成控油单元，通过控油单元输出端的两个接口A、B同液压执行机构即船用舵机相连接。由于交流伺服电机1具有无级变速、可控变向转动、可设定转矩及位置控制等特性，其作用是按电控指令实现对液压系统的流量控制、换向控制、压力控制、程序控制和位置控制。双向定量泵3的作用是在交流伺服电机1的驱动下，向控油单元提供压力油。随着交流伺服电机1转速和转向的变化，双向定量泵3的进出口方向和流量也跟着变化，向控油单元提供压力油的方向的流量也跟着变化。当交流伺服电机1停机时通过锁阀5的作用把油路锁闭，同时锁定液压执行机构位置；控油单元外接的压力储油罐10始终保持正压，其作用是在液压回路中因油的外泄和液压执行机构进出口油量不同时，及时的向回路补油。控油单元的安全阀(7、8)为溢流阀，其作用是在液压执行机构受冲击过大时安全卸荷，以防止执行机构的构件被损坏。本发明实施例的工作原理如下，当船用舵机工作时，操舵仪输出的电控指令向交流伺服电机1发出电信号，交流伺服电机1收到电信号的指令后，按指令迅速作出换向、加减速等动作。如顺时针方向旋转，此时双向定量泵3向其左侧的油路排油，则左侧为压力端，当交流伺服电机1在电控信号的驱动下，沿相反地方向旋转时，如逆时针旋转，双向定量泵3向其右侧的油路排油，右侧为压力端。

Claims (5)

1.一种直驱式容积伺服控制动力装置；其特征在于由伺服电机(1)、双向泵(3)、梭阀(4)、锁阀(5)、安全阀(7、8)、储油罐(10)及其连接油路所组成；油路的两个输出端A、B同正、反转向或换向的液压执行机构相连接；伺服电机(1)按电控指令实现对液压系统的流量控制、换向控制、压力控制、程序控制和位置控制。

2.根据权利要求1所述的直驱式容积伺服控制动力装置；其特征在于伺服电机(1)通过变速器(2)同双向泵(3)相连接；双向泵(3)分别接有滤器(11)、滤器(11)的输出端分别同梭阀(4)的两输出口和锁阀(5)的两输入口相连接；锁阀(5)为液控单向阀；锁阀(5)的输出口分别同旁路阀(6)和安全阀(8、7)的输入口相连接、安全阀(8、7)的输出口同旁路阀(6)及储油罐(10)相连通；上述各阀组成控油单元，其控油单元油路的输出端A、B同正、反转向或换向液压执行机构中的油路形成闭合回路。

3.根据权利要求1或2所述的直驱式容积伺服控制动力装置；其特征在于由梭阀(4)、锁阀(5)、旁路阀(6)和安全阀(7、8)组成集控模块(12)，并通过配油板(9)同双向泵(3)相连接；装于侧面的储油罐(10)通过滤器(11)同集控模块(12)相连接。

4.根据权利要求1或2所述的直驱式容积伺服控制动力装置；其特征在于伺服电机(1)为交流伺服电机；双向泵(3)为双向定量泵。

5.根据权利要求1或2所述的直驱式容积伺服控制动力装置；其特征在于正、反转向或换向的液压执行机构为船用舵机、绞车、锚机、舱盖开启动力装置、汽车方向盘及各种换向油缸。

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