CN103075394B - 一种四余度阀控电液伺服系统 - Google Patents

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本发明涉及运载火箭推力矢量控制执行技术领域，具体公开了一种四余度阀控电液伺服系统。该系统中高压煤油流经并驱动液动机后形成低压煤油，液动机带动液压泵旋转，液压泵的高压油依次流经与液压泵相串联的单向阀和油滤进入到四余度伺服阀中，并通过油箱与液压泵相连接；四余度伺服阀通过液压锁与作动器相连接，在作动器活塞杆内的四余度反馈电位计与四余度伺服控制器相连接，四余度伺服控制器与四余度伺服阀相连接，通过控制四余度伺服阀，控制作动器的动作。该系统可以保证系统在最多两度故障的情况下，仍能工作；四余度伺服阀在作动器之间设置的液压锁可以保证该系统工作时，作动器自动解锁；系统关机时，作动器自动闭锁。

Description

一种四余度阀控电液伺服系统
技术领域
本发明属于运载火箭推力矢量控制执行技术领域，具体涉及一种四余度阀控电液伺服系统。
背景技术
液氧煤油发动机是国内最新预研的大推力重型液体火箭发动机，其结构比常规发动机复杂得多，无法采用传统的机械传动方式提供伺服机构系统工作所需的大功率初级能源。
国内传统的液体火箭发动机推力矢量控制电液伺服机构以机械、液压器件为主，加工精度要求高、性能调试困难。随着技术的进步，已在战略、战术武器伺服机构上采用了模拟式伺服控制器，改善了伺服机构系统的性能，但控制方式单一、参数可调范围有限、参数调试方法复杂，不能满足控制律调节多样化、信息传输总线化的需求，需要用数字式伺服控制器来实现更强大的控制功能。为提高可靠性，三余度技术目前已应用于国内某伺服系统，该种余度方式存在一度故障性能下降缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种四余度阀控电液伺服系统，可以满足高可靠性需求的载人航天运载火箭或导弹推力矢量控制伺服系统的需求，
本发明的技术方案如下：一种四余度阀控电液伺服系统，包括液动机、分档变量泵、四余度伺服阀以及四余度伺服控制器，其中，高压煤油管路与液动机入口连接，低压煤油管路与液动机出口连接，液动机与分档变量泵中的液压泵相连接，并带动液压泵旋转，液压泵产生的高压油依次流经与液压泵相串联的单向阀和油滤进入到四余度伺服阀中，四余度伺服阀通过油箱与液压泵相连接，形成油路返回通路；四余度伺服阀通过液压锁与作动器相连接，安装在作动器活塞杆内的四余度反馈电位计与四余度伺服控制器相连接，四余度反馈电位计将作动器的位移转换为电压，反馈到四余度伺服控制器，四余度伺服控制器与四余度伺服阀相连接，通过控制四余度伺服阀，控制作动器的动作。
所述的分档变量泵包括分档控制器和液压泵，高压煤油与分档变量泵中的分档控制器相连接，且分档控制器具有控制液压泵的支路。
所述的单向阀和油滤之间还设有蓄能器。
所述的油滤到四余度伺服阀的支路与四余度伺服阀到油箱的支路之间还设有连接高压安全阀的支路，并在油箱入口处的支路上还设有低压安全阀门支路。
所述的液动机主体为柱塞型直轴式定排量液压马达，内设恒流控制器，其为两级滑阀，主滑阀的工作窗口串接在液动机的进油路上，可以自动改变工作窗口面积，使液动机转速稳定在设定值附近。
所述的液压锁由两个液控单向阀组成，当油压小于设定值时，依靠液控单向阀中弹簧的弹簧力将液控单向阀关闭，作动器不能自由运动；当油压达到设定值时，液压锁开启，接通四余度伺服阀与作动器之间的油路，作动器自动解锁。
所述的液动机煤油的入口和出口分别安装有高压煤油油滤和低压煤油油滤。
本发明的显著效果在于：本发明所述的一种四余度阀控电液伺服系统，采用四余度伺服阀、四余度反馈电位计以及四余度伺服控制器，保证了系统在最多两度故障的情况下，仍能工作；四余度伺服阀在作动器之间设置的液压锁可以保证该系统工作时，作动器自动解锁；系统关机时，作动器自动闭锁。
附图说明
图1为本发明所述的一种四余度阀控电液伺服系统示意图；
图中：1、高压煤油管路；2、低压煤油管路；3、高压煤油油滤；4、液动机；5、低压煤油油滤；6、分档变量泵；7、液压泵；8、分档控制器；9、单向阀；10、蓄能器；11、油滤；12、四余度伺服阀；13、高压安全阀；14、油箱；15、低压安全阀；16、液压锁；17、作动器；18、四余度反馈电位计；19、四余度伺服控制器。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种四余度阀控电液伺服系统，该系统包括液动机4、分档变量泵6、四余度伺服阀12、四余度伺服控制器19，其中，高压煤油经过高压煤油管路1流经并驱动液动机4后流过低压煤油管路2形成低压煤油，且在液动机4煤油的入口的高压煤油管路1和出口的低压煤油管路2上分别安装有高压煤油油滤3和低压煤油油滤5，其中，液动机4主体为柱塞型直轴式定排量液压马达，内设恒流控制器，其为两级滑阀，主滑阀的工作窗口串接在液动机4的进油路上，可以自动改变工作窗口面积，使液动机4转速稳定在设定值附近；分档变量泵6包括液压泵7和分档控制器8，其中，液动机4与分档变量泵6中的液压泵7相连，高压煤油管路1有连接分档变量泵6中分档控制器8的支路，且分档控制器8具有控制液压泵7的支路，通过煤油压力操纵分档控制器8，从而控制液压泵7的最大流量和输出功率；液压泵7产生的高压油流经与液压泵7串联的单向阀9和油滤11进入四余度伺服阀12，后流经油箱14，返回到液压泵7，四余度伺服阀12通过液压锁16与作动器17连接，安装在作动器17活塞杆内的四余度反馈电位计18与四余度伺服控制器19相连接，四余度反馈电位计18将作动器17的位移转换为电压，反馈到四余度伺服控制器19，四余度伺服控制器19与四余度伺服阀12相连接，通过控制四余度伺服阀12，控制作动器17的动作，其中，液压锁16由两个液控单向阀组成，当油压小于设定值时，依靠液控单向阀中弹簧的弹簧力将液控单向阀关闭，作动器17不能自由运动；当油压达到设定值时，液压锁16开启，接通四余度伺服阀12与作动器17之间的油路，作动器17自动解锁；在单向阀9和油滤11之间还有连接蓄能器10的支路，蓄能器10可以存储从液压泵7流出的高压油，提供作动器17所需的峰值流量，并能对系统压力脉动起到阻尼作用；在油滤11到四余度伺服阀12的支路以及四余度伺服阀12到油箱14的支路之间还设有连接高压安全阀13的支路，并在油箱14入口处的支路上安装有低压安全阀门15支路。
本发明所述的一种四余度阀控电液伺服系统的具体工作过程为：高压煤油通过高压煤油管路1经过高压煤油油滤3，进入液动机4，并驱动液动机4旋转，作完功的煤油经过低压煤油油滤5，从低压煤油管路2流出形成低压煤油；液动机4旋转带动分档变量泵6中的液压泵7高速旋转，产生100KW级液压能源，高压煤油管路1通过分档控制器8，控制液压泵的最大流量和输出功率，当煤油未进入分档控制器8时，液压泵7斜盘的摆角被限制在较小范围内运动，使液压泵7的最大流量和输出功率减小，可由较小功率的永磁同步电机驱动，满足底面功能测试需求；当在飞行状态时，高压煤油管路1进入分档控制器8，解除对斜盘摆角的限制，液压泵7最大流量和输出功率转换为额定值；由液压泵7产生的高压油经过单向阀9后，一路经过油滤11进入四余度伺服阀12后，返回到与液压泵7相连接的邮箱14中，另一路直接进入蓄能器10中，为作动器17提供峰值流量，同时对系统压力脉动起到阻尼作用；四余度伺服阀12与作动器17之间设置的液压锁16，可在油压小于设定值时，封闭作动器17，在油压达到设定值后，接通四余度伺服阀12与作动器17之间的油路，作动器17自动解锁；安装在作动器17活塞杆内的四余度反馈电位计18与四余度伺服控制器19相连接，四余度反馈电位计18将作动器17的位移转换为电压，反馈到四余度伺服控制器19，四余度伺服控制器19与四余度伺服阀12相连接，通过控制四余度伺服阀12，控制作动器17的动作。

Claims (6)

1.一种四余度阀控电液伺服系统，包括液动机(4)、分档变量泵(6)、四余度伺服阀(12)以及四余度伺服控制器(19)，其中，高压煤油管路(1)与液动机(4)入口连接，低压煤油管路(2)与液动机(4)出口连接，液动机(4)与分档变量泵(6)中的液压泵(7)相连接，并带动液压泵(7)旋转，其特征在于：液压泵(7)产生的高压油依次流经与液压泵(7)相串联的单向阀(9)和油滤(11)进入到四余度伺服阀(12)中，四余度伺服阀(12)通过油箱(14)与液压泵(7)相连接，形成油路返回通路；四余度伺服阀(12)通过液压锁(16)与作动器(17)相连接，安装在作动器(17)活塞杆内的四余度反馈电位计(18)与四余度伺服控制器(19)相连接，四余度反馈电位计(18)将作动器(17)的位移转换为电压，反馈到四余度伺服控制器(19)，四余度伺服控制器(19)与四余度伺服阀(12)相连接，通过控制四余度伺服阀(12)，控制作动器(17)的动作；所述的分档变量泵(6)包括分档控制器(8)和液压泵(7)，高压煤油管路(1)与分档变量泵(6)中的分档控制器(8)相连接，且分档控制器(8)具有控制液压泵(7)的支路。
2.根据权利要求1所述的一种四余度阀控电液伺服系统，其特征在于：所述的单向阀(9)和油滤(11)之间还设有蓄能器(10)。
3.根据权利要求1所述的一种四余度阀控电液伺服系统，其特征在于：所述的油滤(11)到四余度伺服阀(12)的支路与四余度伺服阀(12)到油箱(14)的支路之间还设有连接高压安全阀(13)的支路，并在油箱(14)入口处的支路上还设有低压安全阀门(15)支路。
4.根据权利要求1所述的一种四余度阀控电液伺服系统，其特征在于：所述的液动机(4)主体为柱塞型直轴式定排量液压马达，内设恒流控制器，恒流控制器为两级滑阀，主滑阀的工作窗口串接在液动机(4)的进油路上，可以自动改变工作窗口面积，使液动机(4)转速稳定在设定值附近。
5.根据权利要求1所述的一种四余度阀控电液伺服系统，其特征在于：所述的液压锁(16)由两个液控单向阀组成，当油压小于设定值时，依靠液控单向阀中弹簧的弹簧力将液控单向阀关闭，作动器(17)不能自由运动；当油压达到设定值时，液压锁(16)开启，接通四余度伺服阀(12)与作动器(17)之间的油路，作动器(17)自动解锁。
6.根据权利要求1所述的一种四余度阀控电液伺服系统，其特征在于：所述的液动机(4)煤油的入口的高压煤油管路(1)和出口的低压煤油管路(2)上分别安装有高压煤油油滤(3)和低压煤油油滤(5)。
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