CN101639089A - 一种液压传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压传动装置，包括驱动装置、输入装置以及输出装置，所述输入装置包括输入缸体，内设有柱塞，其一端与所述输入缸体之间构成输入液压腔，内设有液压介质，所述输入缸体外侧设有导向块，所述导向块与所述柱塞间设有限位结构；所述输出装置包括输出缸体，内设有输出活塞，所述输出活塞输出侧与输出缸体之间设有复位弹簧，输出活塞另一端与输出缸体间构成输出液压腔并与输入液压腔连接，其特征在于：所述驱动装置包括一伺服电机，所述伺服电机输出端经一联轴器与滑动丝杆连接，所述滑动丝杆与所述柱塞远离输入液压腔一端连接。本发明通过驱动装置，经输入及输出装置作用，提高了能源利用率，实现了低污染、且输出力易于检测控制。

Description

一种液压传动装置

技术领域

本发明涉及一种传动装置，具体涉及一种采用伺服电机的无泵液压传动装置。

背景技术

在目前工业生产中，传动装置的使用已经是非常的普遍了，其中以液体为工作介质的液压传动装置具有无级调速和传动平稳的优点，故在磨、插、拉、刨、铣等机床上得到广泛的应用；因其布置方便并易实现自动化，在组合机床上用得较广；由于执行元件的输出力(或转矩)较大、操纵方便、布置灵活，液压元件和电器易实现自动化和遥控，在冶金机械和矿山机械、钻探机械、起重运输机械、建筑机械、塑料机械、农业机械、液压机、锻铸机以及飞机和军舰上的许多控制机构多采用液压传动。

液压传动装置主要由四部分组成：①能源装置：把机械能转换成油液液压能的装置，最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油；②执行元件：把油液的液压能转换成机械能的元件，有做直线运动的液压缸，或做回转运动的液压马达；③控制调节元件：对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件，例如溢流阀、节流阀、单向阀等；④辅助元件：上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等，这些元件对保证系统正常工作有重要作用。

然而，由于采用流体传动方式的传动装置，其在能量转换过程中有很多转换环节，并且由于泵的高速旋转，会带来很大的能量损耗和噪声污染，通常传统的液压传动装置更适合用于周期长的大生产方式，不能满足现代市场的短周期、个性化生产的需求，传统的液压传动装置主要存在以下几个缺陷：①输出力比较难控制，输出力过小时会使加工时输出力不够，影响工件加工，而输出力过大则会使工件变形；②能源损失较多。传统的传动装置的能源路线为：由电动机将电能转化为机械能，再通过空气机或液压泵转化为压力能，最后再通过活塞转化为机械能输出，输出环节多会导致能量利用率较低。而如果采用传统的高速电机驱动，则存在下述缺陷：①由于电机运转速度很高，而实际中并不需要很大转速，就需要在电机输出轴上加减速器，从而使所占空间大大增加；②当需要加工的工件距离较远时，输出力工作比较难实现；③实际使用中电机是不允许长时间运转的，这就需要在夹紧工件后能实现自锁功能，从而缩小了所选机构的范围。

可见，设计一种能源利用率高、低污染、且输出力易于检测控制的液压传动装置，对于提高液压传动技术水平，实现节能降耗有着重要的意义。

发明内容

本发明目的是提供一种能源利用率高、低污染、且输出力易于检测控制的液压传动装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种液压传动装置，包括驱动装置、输入装置以及输出装置，所述输入装置包括一输入缸体，所述输入缸体内设有一柱塞，其一端与所述输入缸体之间构成输入液压腔，内部设有液压介质，所述输入缸体外侧设有导向块，所述导向块与所述柱塞间设有限位结构；所述输出装置包括一输出缸体，所述输出缸体内设有一输出活塞，所述输出活塞输出侧与所述输出缸体之间设有复位弹簧，所述输出活塞另一端与所述输出缸体间构成输出液压腔并与所述输入液压腔连接，所述驱动装置包括一伺服电机，所述伺服电机输出端经一联轴器与滑动丝杆连接，所述滑动丝杆与所述柱塞远离输入液压腔一端连接。

进一步的技术方案，所述导向块上贯穿设有一限位销，与所述限位销配合在所述柱塞上开设有限位滑槽，构成所述的限位结构。所述导向块上贯穿有限位销，与之配合在柱塞上开设有限位滑槽，两者配合限位使得柱塞只能前后滑动，不能随滑动丝杆的转动而转动，从而将伺服电机的角位移转换成了直线位移。

进一步的技术方案，所述伺服电机的信号输入端与控制中心连接。

进一步的技术方案，所述输入液压腔与压力继电器连接，所述压力继电器的信号输出端与控制中心连接。所述压力继电器与输入液压缸连接，可实时监测液压介质的压强值，并将检测到的信号传递回控制中心。

上文中，所述伺服电机为目前市场上普遍使用的，又称之为伺服电动机，在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或者角速度输出。使用时，当伺服电机接收到控制中心发出的脉冲信号时，驱动伺服电机按设定的方向转动一定的角度，带动滑动丝杆转动，由于导向块与柱塞间的限位结构限制，使得柱塞被滑动丝杆带动时只能做直线位移，推动输入液压腔内的液压介质经管道进入输出液压腔内，使得输出活塞得到一定的输出力，进而工作。由于滑动丝杆本身具有自锁作用，在输出力的过程中，伺服电机不需要一直工作，只有当压力继电器检测到输入液压腔内的压强不够时，压力继电器会反馈信号给控制中心，控制中心发出脉冲信号，驱动伺服电机继续运转，直到输入液压腔内的压强值达到需要的压强值。当结束操作时，伺服电机反转，输出活塞在复位弹簧的作用下，可回复到原位。

对于采用伺服电机和滑动丝杠为驱动装置的液压传动装置，其输出力的计算公式如下。

式中，：M-伺服电机的输出扭矩；

d₂-滑动丝杠的中径；

λ-滑动丝杠的升角； $\tan \mathrm{\λ}=\frac{T}{\mathrm{\π}{d}_2}$ (T-滑动丝杠的导程)

-滑动丝杠的当量摩擦角；

(f-滑动丝杠接触面的摩擦系数，α-滑动丝杠的螺纹牙型角)

D₁-柱塞直径；

D₂-单作用杠的活塞直径；

从公式(1)，我们可以看到输出力F取决于伺服电机输出转矩M，螺旋升角λ，中径d₂和上下两个缸的直径D₁和D₂。因为滑动丝杠要求自锁，因此螺旋升角必须在自锁角范围之内。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.由于本发明通过采用伺服电机，伺服电机经滑动丝杆与柱塞连接，伺服电机转动使得柱塞滑动进而使得液压腔内的液压介质产生压强推动输出活塞运动，较之以往的传动装置，本发明直接经伺服电机将电能转化为机械能，减少了能量转换环节，因而能源利用率高；

2.本发明的整个装置中，没有高速运转的机械构件，基本不会产生噪音污染；

3.本发明通过压力继电器对液压腔内的压强值进行检测，并将信息回馈至控制中心，易于输出力的检测控制；

4.本发明结构简单，操控方便，且成本低廉，适合在生产中推广使用。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

其中：1、伺服电机；2、联轴器；3、滑动丝杆；4、输入缸体；5、柱塞；6、输入液压腔；7、导向块；8、输出缸体；9、输出活塞；10、复位弹簧；11、输出液压腔；12、限位销；13、限位滑槽；14、压力继电器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：参见图1所示，一种液压传动装置，包括驱动装置、输入装置以及输出装置，所述驱动装置包括一伺服电机1，所述伺服电机1输出端经一联轴器2与滑动丝杆3连接；所述输入装置包括一输入缸体4，所述输入缸体4内设有一柱塞5，所述柱塞5一端与所述滑动丝杆3连接，另一端与所述输入缸体4之间构成输入液压腔6，内部设有液压介质，所述输入缸体4外侧设有导向块7，所述导向块7上贯穿设有一限位销12，与所述限位销12配合在柱塞5上开设有限位滑槽13，构成限位结构；所述输出缸体8内设有一输出活塞9，所述输出活塞9输出侧与所述输出缸体8之间设有复位弹簧10，所述输出活塞9另一端与所述输出缸体8间构成输出液压腔11并与所述输入液压腔6连接，所述伺服电机1的信号输入端与控制中心连接，所述输入液压腔6与压力继电器14连接，所述压力继电器14的信号输出端与控制中心连接。

该传动装置在工作时，控制中心发出脉冲信号给伺服电机1，驱动伺服电机1按设定的方向转动一定的角度，带动滑动丝杆3转动，由于导向块7与柱塞5间的限位结构限制，柱塞5只能做直线位移，推动输入液压腔6内的液压介质经管道进入输出液压腔11内，产生输出压强使得输出活塞9得到一定的输出力，进而工作。由于滑动丝杆3本身具有自锁作用，伺服电机1并不需要一直工作，只有当压力继电器14检测到输入液压腔6内的压强不够时，压力继电器14会反馈信号给控制中心，控制中心再次发出脉冲信号，驱动伺服电机1继续运转，直到输入液压腔6内的压强值达到需要的压强值。当结束操作时，伺服电机1反转，输出活塞9在复位弹簧10的作用下，可回复到原位。

Claims (4)

1.一种液压传动装置，包括驱动装置、输入装置以及输出装置，所述输入装置包括一输入缸体(4)，所述输入缸体(4)内设有一柱塞(5)，其一端与所述输入缸体(4)之间构成输入液压腔(6)，内部设有液压介质，所述输入缸体(4)外侧设有导向块(7)，所述导向块(7)与所述柱塞(5)间设有限位结构；所述输出装置包括一输出缸体(8)，所述输出缸体(8)内设有一输出活塞(9)，所述输出活塞(9)输出侧与所述输出缸体(8)之间设有复位弹簧(10)，所述输出活塞(9)另一端与所述输出缸体(8)间构成输出液压腔(11)并与所述输入液压腔(6)连接，其特征在于：所述驱动装置包括一伺服电机(1)，所述伺服电机(1)输出端经一联轴器(2)与滑动丝杆(3)连接，所述滑动丝杆(3)与所述柱塞远离输入液压腔一端连接。

2.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述导向块(7)上贯穿设有一限位销(12)，与所述限位销(12)配合在所述柱塞(5)上开设有限位滑槽(13)，构成所述的限位结构。

3.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述伺服电机(1)的信号输入端与控制中心连接。

4.根据权利要求1所述的一种液压传动装置，其特征在于：所述输入液压腔(6)与压力继电器(14)连接，所述压力继电器(14)的信号输出端与控制中心连接。

Images