CN103062159B - 一种封闭式液压微位移放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明一种封闭式液压微位移放大器属于液压微位移放大器领域，特别涉及一种封闭式液压微位移放大器，可根据温度变化自动补偿由于工质体积变化导致输出端产生附加微位移的封闭式液压微位移放大器。微位移放大器是封闭式液压结构，在输入端大活塞的内腔中有微位移补偿机构，自动补偿由于温度变化所引起的封闭内腔内中输出端的附加微位移；放大器圆壳体具有左内腔、右内腔和阶梯型的上内腔。由垫环、补偿杆、补偿活塞和左碟形弹簧构成微位移补偿机构。该封闭式液压微位移放大器分辨率高，精度高，响应速度快，结构刚性好。特别适用于环境温度变化大，工作时间长，需要微位移致动器位移放大场合。
Description
技术领域
本发明属于液压微位移放大器领域，特别涉及一种封闭式液压微位移放大器，可根据温度变化自动补偿由于工质体积变化导致输出端产生附加微位移的封闭式液压微位移放大器。
背景技术
微位移致动器具有体积小、输出力大、分辨率高、响应速度快等优点，但其输出位移只有几到几十微米，需要采用一定的位移放大措施，才能满足其工作行程的要求。而采用帕斯卡原理制成的封闭式液压微位移放大器，在满足增大微位移致动器工作行程要求的同时，还具有结构简单、放大率匹配方便，快速响应和刚度高的特性。因而，广泛地受到微位移致动器研发及工程实践人员的青睐。现有的采用帕斯卡原理制成的封闭式液压微位移放大器，放大率会受温度影响。当温度变化时，将引起封闭腔内工质体积发生变化，产生附加位移，这种附加位移将对封闭式液压微位移放大器的位移输出精度造成重大影响。
发明内容
本发明要解决的技术难题是克服现有技术的缺陷，发明一种封闭式液压微位移放大器，在封闭的内腔中采用微位移补偿机构，克服由于温升的影响导致微位移放大器封闭腔内的工质体积发生变化，来自动补偿封闭腔内由于温度变化所引起的输出端附加微位移。该封闭式液压微位移放大器分辨率高、精度高，响应速度快，结构刚性好。
本发明采用的技术方案是一种封闭式液压微位移放大器，其特征是，微位移放大器是封闭式液压结构，在输入端大活塞4的内腔有微位移补偿机构，自动补偿由于温度变化所引起的封闭腔内输出端的附加微位移；放大器圆壳体13具有左内腔A、右内腔B、阶梯型的上内腔C。
第一O型圈5安装在阶梯型的补偿活塞3的圆环中，在输入端大活塞4的内腔里由右向左依次安装有垫环7、补偿杆6、补偿活塞3、左碟形弹簧2，放大器输入轴1通过右端螺纹部分与输入端大活塞4的内螺纹连接锁紧；第二O型圈8安装在输入端大活塞4的圆环中，输入端大活塞4安装在放大器圆壳体13的左内腔A中；由垫环7、补偿杆6、补偿活塞3、左碟形弹簧2构成微位移补偿机构；
第四O型圈14安装在阶梯型螺塞15的圆环中，螺塞15安装在放大器圆壳体13的右内腔B中，螺塞15通过螺纹连接锁紧在放大器圆壳体13上；
第三O型圈12安装在放大器圆壳体13阶梯型上内腔C的下圆环中，带有圆盘D的输出顶杆10安装在放大器圆壳体13上内腔C中，上碟形弹簧11和螺母9依次由下向上安装在输出顶杆10的圆盘D上，通过螺母9上的螺纹与放大器圆壳体13固定连接。
一种封闭式液压微位移放大器，其特征是，所述的补偿杆6采用高热膨胀系数材料，补偿杆6的端面制成锥形，其锥面分别与补偿活塞3和垫环7上的锥面配合，形成补偿腔H；补偿杆6的中间开有通油孔，输入端大活塞4的右端面中心和垫环7中心加工有通油孔；输入端大活塞4和输出顶杆10之间的封闭腔内的工质通过输入端大活塞4右端面中心的通油孔、垫环7中心的通油孔以及补偿杆6中间的通油孔，进入到补偿腔E中。
本发明的显著效果是可根据温度变化，自动补偿工质体积变化所导致的输出端附加微位移，从而可以有效地减小温度变化对封闭式液压微位移放大器位移输出精度的影响。封闭式液压微位移放大器的结构简单、放大率匹配方便、响应快、刚度高。
附图说明
图1为封闭式液压微位移放大器结构图。其中：1.放大器输入轴，2.左碟形弹簧，3.补偿活塞，4.输入端大活塞，5.第一O型圈，6.补偿杆，7.垫环，8.第二O型圈，9.螺母，10.输出顶杆，11.上碟形弹簧，12.第三O型圈，13.放大器圆壳体，14. 第四O型圈，15.螺塞，A.左内腔,B.右内腔,C.上内腔,D.圆盘，H.补偿腔。
具体实施方式
下面依据技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式，如附图1所示，封闭式液压微位移放大器工作原理是根据帕斯卡放大原理：放大器输入轴1外接微位移致动器输出轴，微位移致动器工作时产生轴向微位移，该微位移传递至放大器输入轴1并导致输入端大活塞4产生相同的轴向微位移，该轴向微位移通过输入端大活塞4和输出顶杆10之间的封闭腔内的工质，将运动传递至输出顶杆10，由于输出顶杆10的有效截面积小于输入端大活塞4的有效截面积，位移便得到放大，其放大率即为输入端大活塞4右侧有效截面积与输出顶杆10底部有效截面积的比值。
当温度上升时，导致封闭腔内的工质体积膨胀，与此同时，补偿杆6由于温升产生轴向和径向两个方向的热伸长变形，并且径向膨胀通过锥面转换为轴向伸长，该热伸长变形推动补偿活塞3向左移动，挤压左碟形弹簧 2，封闭腔内的工质通过输入端大活塞4右端面中心上的通油孔进入补偿腔H，补偿温升导致的封闭腔内的工质体积变化，从而自动补偿温升产生的附加微位移。
当温度下降时，导致封闭腔内的工质体积收缩，与此同时，补偿杆6由于温度降低产生轴向和径向两个方向的热收缩变形，并且径向收缩通过锥面转换为轴向收缩，该热收缩变形使得左碟形弹簧 2推动补偿活塞3向右移动，补偿腔H内的工质通过输入端大活塞4右端面中心上的通油孔进入到封闭腔中，补偿温降导致的封闭腔内的工质体积变化，从而自动补偿由于温度降低产生的附加微位移。
本发明所提出的封闭式液压微位移放大器具有结构简单、放大率匹配方便、响应快、刚度高等优点。并可根据温度变化，自动补偿工质体积变化所导致的输出端附加微位移，从而可以有效地减小温度变化对封闭式液压微位移放大器位移输出精度的影响。特别适用于环境温度变化大，工作时间长，需要微位移致动器位移放大场合。
Claims (1)
1.一种封闭式液压微位移放大器，其特征是，微位移放大器是封闭式液压结构，在输入端大活塞(4)的内腔中有微位移补偿机构，自动补偿由于温度变化所引起的封闭内腔中输出端的附加微位移；放大器圆壳体(13)具有左内腔(A)、右内腔(B)和阶梯型的上内腔(C)；
第一O型圈(5)安装在阶梯型的补偿活塞(3)的圆环中，在输入端大活塞(4)的内腔里由右向左依次安装有垫环(7)、补偿杆(6)、补偿活塞(3)、左碟形弹簧(2)，放大器输入轴(1)通过右端螺纹部分与输入端大活塞(4)的内螺纹连接锁紧；第二O型圈(8)安装在输入端大活塞(4)的圆环中，输入端大活塞(4)安装在放大器圆壳体(13)的左内腔(A)中；由垫环(7)、补偿杆(6)、补偿活塞(3)、左碟形弹簧(2)构成微位移补偿机构；
第四O型圈(14)安装在阶梯型螺塞(15)的圆环中，螺塞(15)安装在放大器圆壳体(13)的右内腔(B)中，螺塞(15)通过螺纹固定在放大器圆壳体(13)上；
第三O型圈(12)安装在放大器圆壳体(13)阶梯型上内腔(C)的下圆环中，带有圆盘(D)的输出顶杆(10)安装在放大器圆壳体(13)上内腔(C)中，上碟形弹簧(11)和螺母(9)依次由下向上安装在输出顶杆(10)的圆盘(D)上，通过螺母(9)上的螺纹与放大器圆壳体(13)固定连接；
所述的补偿杆(6)采用高热膨胀系数材料，补偿杆(6)的两个端面制成锥形，其锥面分别与补偿活塞(3)和垫环(7)上的锥面配合，形成补偿腔(H)；补偿杆(6)的中间开有通油孔，在输入端大活塞(4)的右端面中心和垫环(7)中心上加工有通油孔。
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