CN103452951A

CN103452951A - 一种摆杆式自伺服液压缸

Info

Publication number: CN103452951A
Application number: CN2013104437130A
Authority: CN
Inventors: 蒋林; 吴若麟; 张宏伟; 胡国; 郑洁; 曾良才; 孙杉; 梅鹏; 胡琪; 晏晚君; 胡金; 郑翠; 郑开柳; 肖俊; 刘晓磊; 陈新元; 傅连东; 赵慧; 刘白雁; 雷斌
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Technology Asset Management Co., Ltd.
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2033-09-26
Also published as: CN103452951B

Abstract

一种摆杆式自伺服液压缸，包括阀套⒄和设在阀套⒄上方的滑阀套⑸、步进电机⑼，所述阀套⒄内正中间位置设有阀芯齿条⒀，阀芯齿条⒀下端齿面与齿轮摆杆⒂相啮合，阀芯齿条⒀上端面设有反馈支架⒃，反馈支架⒃上端与滑阀套⑸通过反馈销⒆相连。本发明具有结构简单、易于加工、自伺服性能好、摆动杆摆动角度大、输出力矩大、响应速度快和控制精度高等特点。

Description

一种摆杆式自伺服液压缸

技术领域

本发明涉及液压传动自伺服技术领域，具体的说是一种摆杆式自伺服液压缸。

背景技术

液压传动自伺服技术是将电机与液压技术相结合，利用各自的优点，用电机的小力矩直接驱动阀芯使阀口打开，让高压油作用在阀体上，进而得到大输出力矩。液压传动自伺服技术是液压控制系统中的核心元件，其具有精度高、反应快的特点，在高精度的机电一体化系统、航空航天机载驱动系统、大型试验设备中有着广泛的应用，因而得到国内外科技人员的关注。

目前，一般的电液位置伺服系统通过使用电液伺服阀，将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，从而实现了一些重型机械设备的伺服控制。但是输出的是较大的推拉力，而不能输出力矩。

“一种双叶片液压自伺服摆动缸”(申请号为201310064890.8) 专利技术克服了上述所存在的问题，其是通过电液伺服阀和液压摆动缸将小功率的电信号转换为大功率的液压动力，进而输出力矩；该伺服阀以液压油作为工作介质，伺服盲区小和易于控制的特点，但存在元件结构复杂、油道难以加工、旋转轴偏转角度小、装配需要很高的配合度等问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种摆动杆摆动角度大、输出力矩大、结构简单、油道易于加工、自伺服性能好、响应速度快、控制精度高的摆杆式自伺服液压缸。

一种摆杆式自伺服液压缸，包括阀套17和设在阀套17上方的滑阀套5、步进电机9，所述阀套17内正中间位置设有阀芯齿条13，阀芯齿条13下端齿面与齿轮摆杆15相啮合，阀芯齿条13上端面设有反馈支架16，反馈支架16上端与滑阀套5通过反馈销19相连。

所述阀套17，包括左缸盖1、右缸盖12，阀套17上分别开设有左、右油口2、11，阀套17内部为圆柱形空腔25，圆柱形空腔25的内径与阀芯齿条13的左、右凸台外径的名义尺寸相同；阀套17的中部分别开设有上孔24、下孔26，反馈支架16穿出上孔24和滑阀套5连接，齿轮摆杆15穿过下孔26伸出阀套17外。

所述滑阀套5通过滑阀托4、7和阀套17相连接，滑阀套5包括前滑阀盖3、后滑阀盖8，滑阀套5上从左至右依次开设有第一油口30、第二油口31、第三油口32、第四油口33和第五油口34，滑阀套5内设滑阀芯6，所述滑阀芯6上设有左凸台36和右凸台37，左凸台36和右凸台37的初始位置分别和滑阀套5的第二油口31和第四油口33相对应，滑阀芯6的右端直齿38和步进电机9的轴相啮合。

所述齿轮摆杆15设置在齿轮轴21上，齿轮轴21与齿轮摆杆15之间用齿轮销20固定，齿轮轴21两端设有齿轮轴托14。

所述阀芯齿条13的左、右凸台上均开有密封槽27，密封槽27内设有截面为矩形的密封圈。

所述左缸盖1、右缸盖12分别同中心的安装在阀套17的左端和右端，左缸盖1与阀套17、右缸盖12与阀套17之间各有一截面为圆形的密封圈35。

所述第二油口31与阀套17的右腔相通，第四油口33与阀套17的左腔相通，第一油口30和第五油口34为回油口。

本发明是这样实现的：

由于采用上述技术方案，本发明的步进电机旋转一定角度时，可通过向滑阀套的第三油口通高压油，高压油经过滑阀套上的油口分别进入阀套的左腔或右腔，这时左右两腔形成压力差，便推动阀芯齿条移动，阀芯齿条移动则带动反馈支架移动，当反馈支架移动到其两个凸台刚好挡住第二油口和第三油口时，此时滑阀芯处于中位，阀芯齿条便停止运动。

滑阀芯最开始位于中位，也即其左右凸台刚好堵住滑阀套的第二、第四油口；当其向左移动，则第二、第三油口相通，此时处于左位；当其向右移动，则第三、第四油口相通，此时处于右位；第二油口与阀套右腔相通，第四油口与阀套左腔相通，第一和第五油口为回油口。

当步进电机顺时针转动一定角度时，滑阀芯便向左移动，此时，滑阀芯便由中位变成左位，高压油由第三油口进，再由第二油口进入阀套右腔，此时阀套左右腔形成压力差，使得阀芯齿条向左移动，阀芯齿条左移带着反馈支架左移及齿轮摆杆逆时针旋转，反馈支架左移带着滑阀套左移，最终使得滑阀芯处于中位。

当步进电机逆时针转动一定角度时，滑阀芯便向右移动，此时，滑阀芯便由中位变成右位，高压油由第三油口进，再由第四油口进入阀套左腔，此时阀套左右腔形成压力差，使得阀芯齿条向右移动，阀芯齿条右移带着反馈支架右移及齿轮摆杆顺时针旋转，反馈支架右移带着滑阀套右移，最终使得滑阀芯处于中位。

本发明摆杆式自伺服液压缸的优点是：

1)本发明的阀套正中间有一个阀芯齿条，阀芯齿条左右端将阀套内部隔成左右两个油腔，整个摆杆式自伺服液压缸的油道结构简单，没有复杂的内油道，另外左右缸盖、滑阀套、滑阀芯这些零件结构也比较简单，易于加工，因此零件的加工精度容易保证；

2)本发明的步进电机旋转一定角度时，可通过向滑阀套第三油口通高压油，高压油经过滑阀套上的油口分别进入阀套的左腔或右腔，这时左右两腔形成压力差，便推动阀芯齿条移动，阀芯齿条移动则带动反馈支架移动，当反馈支架移动到其两个凸台刚好挡住第二油口和第四油口时，此时滑阀芯处于中位，阀芯齿条便停止运动，从而完成整个自伺服的过程，由此可见，本发明的摆杆式自伺服液压缸自伺服性能较好；

3)本发明的滑阀芯在步进电机旋转一定角度后，其位置会由中位变为左位或右位，此时高压油进入阀套的左腔或右腔，阀套左右两腔形成压力差，在压力差的作用下，阀芯齿条会向左或向右移动，阀芯齿条的移动将会使得齿轮摆杆逆时针或顺时针摆动一定角度，进而输出力矩，由分析可知，其摆动杆摆动角度大，输出力矩大；

4)本发明的步进电机旋转一定角度时，从滑阀芯开始从中位变为左位或右位起，到阀芯齿条在阀套左右两腔压力差的作用下向左或向右运动，再到最终滑阀芯回到中位，这整个自伺服过程很快便完成，由此可见，摆杆式自伺服液压缸响应速度快、控制精度高。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A剖面示意图；

图3是阀套的俯视结构示意图；

图4是图3的B-B剖面示意图；

图5是阀芯齿条的结构示意图；

图6是图5的C-C剖面示意图；

图7是右缸盖的结构示意图；

图8是图7的D-D剖面示意图；

图9是齿轮摆杆的结构示意图；

图10是滑阀套的结构示意图；

图11是滑阀芯的结构示意图。

图中，1为左缸盖，2、11为油口，3为前滑阀盖，4、7为滑阀托，5为滑阀套，6为滑阀芯，8为后滑阀盖，9为步进电机，10为步进电机座，12为右缸盖，13为阀芯齿条，14为齿轮轴托，15为齿轮摆杆，16为反馈支架，17为阀套，18为滑阀托螺栓，19为反馈销，20为齿轮销，21为齿轮轴，22为关节销，23为螺纹孔，24为上孔，25为圆柱形空腔，26为下孔，27为密封槽，28、29为螺孔，30为第一油口，31为第二油口，32为第三油口，33为第四油口，34为第五油口，35为密封圈，36为左凸台，37为右凸台，38为右端直齿。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1-11所示，一种摆杆式自伺服液压缸，包括右缸盖1、油口2、前滑阀盖3、滑阀托4、滑阀套5、滑阀芯6、滑阀托7、后滑阀盖8、步进电机9、步进电机座10、油口11、右缸盖12、阀芯齿条13、齿轮轴托14、齿轮摆杆15、反馈支架16、阀套17。

如图1和图2所示，左缸盖1、右缸盖12分别同中心的安装在阀套17的左端和右端，左缸盖1与阀套17、右缸盖12与阀套17之间各有一如图8所示的密封圈30，阀芯齿条13同中心的安装在阀套17的正中间，阀芯齿条13下端齿面与齿轮摆杆15相连，阀芯齿条13上端面有一反馈支架16，反馈支架16上端与滑阀套5用反馈销19相连，前滑阀盖3、后滑阀盖8分别同中心的安装在滑阀套5的左端和右端，滑阀托4和滑阀托7安装在阀套17正上部，并用于支撑固定滑阀套5，滑阀芯6同中心的安装在滑阀套5内部，其右端与步进电机9相连，步进电机9安装在步进电机座10上，步进电机座10安装在阀套17上。

如图1、图3和图4所示，所述阀套1内有一圆柱形空腔25，圆柱形空腔25内径与阀芯齿条13左右凸台外径的名义尺寸相同；阀套17正上部有油口2、油口11以及上孔24，阀套17正下部有一下孔26。

阀套17正中心有一阀芯齿条13，阀芯齿条13下端齿面与齿轮摆杆15相连，齿轮摆杆15安装在阀套17的下孔26内，阀芯齿条13上端面与反馈支架16相连，反馈支架16安装在阀套17的上孔24内。阀套17上端通过螺纹孔23用螺栓与滑阀托4、滑阀托7及步进电机座10相连。

如图1、图5和图6所示，阀芯齿条13和反馈支架16通过螺孔28用螺栓连接，阀芯齿条13左右端凸台上开有密封槽27，左右密封槽27内均装有截面为矩形的密封圈。

如图1、图7和图8所示，所述左缸盖1与阀套17、右缸盖12与阀套17之间各有一截面为圆形的密封圈35，左缸盖1、右缸盖12分别通过螺孔29用螺栓与阀套17相连接。

如图1和图9所示，齿轮摆杆15安装在齿轮轴21上，其上端齿面与阀芯齿条13相啮合，齿轮轴21与齿轮摆杆15间用齿轮销20固定，齿轮轴21两端与齿轮轴托14相连。

如图1和图10所示，所述滑阀套5正上部有五个油口，分别为第一油口30、第二油口31、第三油口32、第四油口33以及第五油口34。

如图1和图11所示，所述滑阀芯6同中心的安装在滑阀套5内，其右端直齿38与步进电机9轴端齿轮相啮合，当步进电机9工作时，滑阀芯6左右运动，滑阀芯6上有左凸台36、右凸台37，初始状态下，滑阀芯6处于中位，此时左凸台36刚好堵住滑阀套第二油口31，右凸台37刚好堵住滑阀套第四油口33。

Claims

1.一种摆杆式自伺服液压缸，包括阀套⒄和设在阀套⒄上方的滑阀套⑸、步进电机⑼，其特征在于：所述阀套⒄内正中间位置设有阀芯齿条⒀，阀芯齿条⒀下端齿面与齿轮摆杆⒂相啮合，阀芯齿条⒀上端面设有反馈支架⒃，反馈支架⒃上端与滑阀套⑸通过反馈销⒆相连。

2.如权利要求1所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述阀套⒄，包括左缸盖⑴、右缸盖⑿，阀套⒄上分别开设有左、右油口(2、11)，阀套⒄内部为圆柱形空腔(25)，圆柱形空腔(25)的内径与阀芯齿条⒀的左、右凸台外径的名义尺寸相同；阀套⒄的中部分别开设有上孔(24)、下孔(26)，反馈支架⒃穿出上孔(24)和滑阀套⑸连接，齿轮摆杆⒂穿过下孔(26)伸出阀套⒄外。

3.如权利要求1所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述滑阀套⑸通过滑阀托(4、7)和阀套⒄相连接，滑阀套⑸包括前滑阀盖⑶、后滑阀盖⑻，滑阀套⑸上从左至右依次开设有第一油口(30)、第二油口(31)、第三油口(32)、第四油口(33)和第五油口(34)，滑阀套⑸内设滑阀芯⑹，滑阀芯⑹上设有左凸台(36)和右凸台(37)，左凸台(36)和右凸台(37)的初始位置分别和滑阀套⑸的第二油口(31)和第四油口(33)相对应，滑阀芯⑹的右端直齿(38)和步进电机⑼的轴相啮合。

4.如权利要求1所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述齿轮摆杆⒂设置在齿轮轴(21)上，齿轮轴(21)与齿轮摆杆⒂之间用齿轮销⒇固定，齿轮轴(21)两端设有齿轮轴托⒁。

5.如权利要求2所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述阀芯齿条⒀的左、右凸台上均开有密封槽(27)，密封槽(27)内设有截面为矩形的密封圈。

6.如权利要求1所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述左缸盖⑴、右缸盖⑿分别同中心的安装在阀套⒄的左端和右端，左缸盖⑴与阀套⒄、右缸盖⑿与阀套⒄之间各有一截面为圆形的密封圈(35)。

7.如权利要求3所述的摆杆式自伺服液压缸，其特征在于：所述第二油口(31)与阀套⒄的右腔相通，第四油口(33)与阀套⒄的左腔相通，第一油口(30)和第五油口(34)为回油口。