CN103115149A - 大流量压电直动液压减压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及大流量压电直动液压减压装置，同时实现液压系统的减压和稳压功能，为换挡操纵精度和缓冲精度提高提供了有效保证。液压减压装置包括压电执行机构(4)、液压放大机构(5)和减压阀体，所述减压阀体包括上减压阀体(6)和下减压阀体(8)；所述压电执行机构包括压电执行器(14)、接线端子螺母(13)和压电执行器外套(12)；所述液压放大机构包括液压放大机构的活塞缸(15)、大活塞(16)、小活塞(20)和小活塞弹簧(21)，上减压阀体(6)内部从上至下依次装有压电执行机构(4)和液压放大机构(5)，上减压阀体(6)和下减压阀体(8)通过连接螺栓(9)固定连接。

Description

大流量压电直动液压减压装置

技术领域

本发明涉及综合传动换挡控制油压减压装置领域，具体涉及大流量压电直动液压减压装置，这种减压装置可以同时实现液压系统的减压和稳压功能。

背景技术

综合传动换挡操纵液压系统中减压装置出口压力稳定与否和减压快慢与否，对换挡操纵精度和缓冲精度均有着重大影响，目前采用的减压装置为传统的液控减压装置，控制困难、响应较慢而且容易磨损和卡死，不易修正，从而容易导致系统失效。而压电驱动机构可以实现高响应驱动，响应时间达到微秒级，因此响应时间远远低于电磁驱动元件和液压执行机构。同时，目前国内在大流量减压装置设计中，受到结构限制，普遍采用先导控制，这势必会影响一定的减压精度；而现有的先进电液比例减压控制阀在输出流量和高速响应上无法满足换挡操纵液压系统的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种大流量压电直动液压减压装置，实现综合传动换挡控制油压的高精度减压和稳压，为换挡操纵精度和缓冲精度提高提供了有效保证。

本发明的技术方案是，一种大流量压电直动液压减压装置包括压电执行机构、液压放大机构和减压阀体；所述减压阀体包括上减压阀体和下减压阀体，上减压阀体内部从上至下依次装有压电执行机构和液压放大机构，上减压阀体和下减压阀体通过连接螺栓固定连接，下减压阀体的下部通过减压阀盖板进行密封；所述压电执行机构包括压电执行器、接线端子螺母和压电执行器外套，压电执行器垂直安装于压电执行器外套中，接线端子螺母拧紧在压电执行器外套上，驱动电缆通过压电执行机构接线端子螺母与压电执行器上部相连接；所述液压放大机构包括活塞缸、大活塞、小活塞和小活塞弹簧，压电执行器外套与液压放大机构的活塞缸上部紧固连接，大活塞外周与活塞缸的上端内表面过渡配合，小活塞上部外周与活塞缸的下端内表面过渡配合，在活塞缸内端面上设置有补油孔，补油孔通过补油油道与减压阀体的进油道连通，在补油油道中设置有补油单向阀，活塞缸下部外周和小活塞中部外周上套装有小活塞弹簧，且小活塞弹簧位于活塞缸中部端面和小活塞中部端面之间，所述减压阀芯上部和减压阀弹簧柱下部套装减压阀内弹簧，减压阀内弹簧外周套装有减压外弹簧，减压阀芯、减压阀弹簧柱连同减压阀内弹簧、减压阀外弹簧一起装入下减压阀体内，减压阀盖板与下减压阀体上端固定连接，减压阀芯外周与下减压阀体内周的圆柱面构成过渡配合。

所述补油单向阀包括螺堵、钢球和回位弹垫，螺堵、回位弹垫和钢球依次装入补油油道内，其中螺堵压住回位弹垫使其有一定变形量，从而压住钢球密封住座面。

所述压电执行器为两根，且两根压电执行器串联连接。

所述压电执行器有350层压电片，总长度为36mm，且每层压电片长×宽×厚为5mm×5mm×0.1mm。

本发明的有益效果是，本发明的大流量压电直动液压减压装置，凭借压电驱动机构微秒级速度响应特性，有效降低减压装置的响应时间，结合先进阀芯位移闭环控制方法，有效减少减压装置阀芯的振动，从而提高减压装置的减压速度和稳压精度。本发明的大流量压电直动液压减压装置设计巧妙、简单实用，能有力保证减压装置满足综合传动换挡操纵液压系统的需求。

附图说明

图1为本发明的大流量压电直动减压装置原理示意图；

图2为本发明的大流量压电直动减压装置结构组成图；

图3为图2的立体结构示意图；

图4为本发明中的压电执行机构结构示意图；

图5为图4的立体结构示意图；

图6为本发明中的液压放大机构结构示意图；

图7为本发明中的下减压阀体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作更为具体的描述。

如图2所示，本发明的大流量压电直动液压减压装置包括压电执行机构4、液压放大机构5和减压阀体。减压阀体包括上减压阀体6和下减压阀体8，上减压阀体6内部从上至下依次装有压电执行机构4和液压放大机构5，上减压阀体6和下减压阀体8通过连接螺栓9固定连接，且在连接螺栓9连接处装有弹簧垫片10和平垫11，上减压阀体6和下减压阀体8接合面之间采用纸垫7进行密封，下减压阀体8的下部通过减压阀盖板进行密封。

如图4所示，压电执行机构包括压电执行器14、接线端子螺母13和压电执行器外套12，压电执行器14垂直安装于压电执行器外套12中，接线端子螺母13事先安装于压电执行器外套接线柱上，即接线端子螺母13拧紧在压电执行器外套12上，驱动电缆通过压电执行机构接线端子螺母13与压电执行器14上部相连接；根据输出位移需求，选用两根压电执行器串联连接。每根压电执行器由多层压电片构成，压电执行器每层压电片参数为：长×宽×厚为5mm×5mm×0.1mm，共有350层，总长度36mm。工作时：经驱动电缆施加驱动电流后，压电执行器14向下产生位移和力，从而推动下面的液压放大机构中的大活塞向下运动。当压电执行器断电后，压电执行器收缩回初始长度，而且由于压电执行器外套具有一定弹力，会保证压电执行器不受拉伸力而损坏。

在图6中，液压放大机构包括活塞缸15、大活塞16、螺堵17、钢球18、回位弹垫19、小活塞20和小活塞弹簧21，压电执行器外套12与液压放大机构的活塞缸15上部采用螺纹紧固连接，大活塞16外周与活塞缸15的上端内表面过渡配合，是一对液压偶件，小活塞20上部外周与活塞缸15的下端内表面过渡配合，是另一对液压偶件，完成装配后，大活塞16、小活塞20均与活塞缸内端面之间保留一定间隙，在活塞缸15的内端面上设置有补油孔，补油孔通过补油油道与减压阀体的进油道连通，在补油油道中设置有补油单向阀，补油单向阀包括螺堵17、钢球18和回位弹垫19，螺堵17、回位弹垫19和钢球18依次装入补油油道内，其中螺堵17压住回位弹垫19使其有一定变形量，从而压住钢球18密封住座面，以保证活塞缸15、大活塞16和小活塞20之间的间隙内始终具有一定压力的油液，以传递运动，活塞缸下部外周和小活塞20中部外周上套装有小活塞弹簧21，且小活塞弹簧21位于活塞缸中部端面和小活塞20中部端面之间，小活塞弹簧21保证小活塞20与减压阀阀芯时刻接触。工作时：当压电执行器通电膨胀向下产生位移和力时，推动大活塞16向下运动，根据活塞缸内流体连续性原理，小活塞20会向下产生一个经过放大的位移，从而使得下减压阀体中的阀芯运动。当压电执行器断电收缩后，活塞缸15中的压力油液推动大活塞16回位，同时减压阀芯将减压阀内外回位弹簧的回复力通过小活塞20传递给油液，并驱使大活塞16向上运动。

图7是大流量压电直动液压减压装置的下减压阀体结构示意图，减压阀芯23装配于下减压阀体22内，减压阀芯23上部和减压阀弹簧柱24下部套装减压阀内弹簧27，减压阀内弹簧27外周套装有减压外弹簧26，减压阀芯23、减压阀弹簧柱24连同减压阀内弹簧27、减压阀外弹簧26一起装入下减压阀体内，减压阀盖板25通过4组螺钉28、平垫29及弹簧垫30与下减压阀体22上端固定连接，即减压阀盖板25将减压阀芯26、减压阀弹簧柱24、减压阀内弹簧27和减压阀外弹簧26封堵在下减压阀体内。减压阀芯23外周与下减压阀体22内周的圆柱面构成过渡配合，是一对液压偶件，减压外弹簧26一端作用于减压阀芯23端面，另一端作用于减压阀盖板25环形槽端面，减压阀内弹簧27位于减压阀外弹簧26的内部，减压阀内弹簧27一端作用于减压阀阀芯23端面，另一端作用于减压阀弹簧柱24端面，而且减压阀芯23上部和减压阀弹簧柱24下部对减压阀内弹簧27起到导向作用，防止弹簧工作中偏置卡死。下减压阀体内腔由上而下依次是进油口32、出油口33和泄油口34。

本发明的工作过程是：

1)当出油口压力高时，压电执行器通电，压电执行器膨胀向下产生位移和力，从而推动大活塞16向下运动，小活塞20会向下产生一个经过放大的位移，小活塞将大活塞的位移和力传递给减压阀阀芯23，使得减压阀阀芯23克服减压阀外弹簧26和减压阀内弹簧27的弹簧力而向下移动，此时减压阀阀芯23将下减压阀体22上的减压阀进油口与出油口连通油路隔断，从而降低出口流量，进而实现减压。

2)当出油口压力低时，将压电执行器断电，小活塞作用在减压阀芯23上部的驱动力撤销，在减压阀外弹簧26和减压阀内弹簧27的共同作用下，减压阀芯23向上运动，使减压阀芯23重新将减压阀体22上的减压阀进油口与出油口油路连通，从而增加出口流量，不进行减压。

Claims (4)

1.一种大流量压电直动液压减压装置，其特征是：该液压减压装置包括压电执行机构(4)、液压放大机构(5)和减压阀体；所述减压阀体包括上减压阀体(6)和下减压阀体(8)，上减压阀体(6)内部从上至下依次装有压电执行机构(4)和液压放大机构(5)，上减压阀体(6)和下减压阀体(8)通过连接螺栓(9)固定连接，下减压阀体的下部通过减压阀盖板进行密封；所述压电执行机构包括压电执行器(14)、接线端子螺母(13)和压电执行器外套(12)，压电执行器(14)垂直安装于压电执行器外套(12)中，接线端子螺母(13)拧紧在压电执行器外套(12)上，驱动电缆通过压电执行机构接线端子螺母(13)与压电执行器(14)上部相连接；所述液压放大机构包括活塞缸(15)、大活塞(16)、小活塞(20)和小活塞弹簧(21)，压电执行器外套(12)与液压放大机构的活塞缸(15)上部紧固连接，大活塞(16)外周与活塞缸(15)的上端内表面过渡配合，小活塞(20)上部外周与活塞缸(15)的下端内表面过渡配合，在活塞缸内端面上设置有补油孔，补油孔通过补油油道与减压阀体的进油道连通，在补油油道中设置有补油单向阀，活塞缸下部外周和小活塞(20)中部外周上套装有小活塞弹簧(21)，且小活塞弹簧(21)位于活塞缸中部端面和小活塞(20)中部端面之间，所述减压阀芯(23)上部和减压阀弹簧柱(24)下部套装减压阀内弹簧(27)，减压阀内弹簧(27)外周套装有减压外弹簧(26)，减压阀芯(23)、减压阀弹簧柱(24)连同减压阀内弹簧(27)、减压阀外弹簧(26)一起装入下减压阀体内，减压阀盖板(25)与下减压阀体(22)上端固定连接，减压阀芯(23)外周与下减压阀体(22)内周的圆柱面构成过渡配合。

2.如权利要求1所述一种大流量压电直动液压减压装置，其特征是：所述补油单向阀包括螺堵(17)、钢球(18)和回位弹垫(19)，螺堵(17)、回位弹垫(19)和钢球(18)依次装入补油油道内，其中螺堵(17)压住回位弹垫(19)使其有一定变形量，从而压住钢球(18)密封住座面。

3.如权利要求1所述一种大流量压电直动液压减压装置，其特征是：所述压电执行器(14)为两根，且两根压电执行器串联连接。

4.如权利要求1所述一种大流量压电直动液压减压装置，其特征是：所述压电执行器有350层压电片，总长度为36mm，且每层压电片长×宽×厚为5mm×5mm×0.1mm。

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