CN103982480B - 水液压驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供水液压驱动装置，电机驱动滚珠丝杆组件与套筒端盖向右移动，驱动水液压缸活塞杆向右移动，水液压缸A排水、水液压缸B吸水，单向阀A导通向系统外部排水，单向阀D导通往系统内部吸水，单向阀B、单向阀C关闭；当套筒端盖向右运动触发行程开关2时，电机反向驱动滚珠丝杆组件带动套筒端盖向左移动，水液压缸A吸水、水液压缸B排水，单向阀A关闭同时单向阀C导通向内吸水，单向阀B导通向外排水同时单向阀D关闭，直到套筒端盖继续向左移动碰到行程开关1时，电机再次换向，实现水液压系统不断的向外界提供液压源。本发明具有结构紧凑、安装方便等优点，同时具有减少液压脉动以及高精度小流量控制的特点。

Description

水液压驱动装置

技术领域

本发明涉及的是一种液压驱动装置。

背景技术

水液压系统以水作为液压介质，因其安全性、环保性和节能性等优点而受到广泛重视，成为液压技术的一个重要的研究方向。水作为液压介质，其使用不会造成环境污染，适合于核反应堆、水下作业及食品等对工作环境清洁较高的设备环境中；同时水具有抗燃性，可广泛的使用于存在明火的工作环境。现有的水液压泵无法很好的解决水液压驱动源脉动的影响以及液压泵的小流量输出，改变液压阀口径大小以实现减小流量的传统流量阀也不能很好的实现水液压系统的小流量高精度控制。

目前，国内适用于水液压系统的液压元件还处于研究阶段，如中国专利申请号为03118632.7名称为轴向柱塞式水液压泵，结构上使用平板阀配流、柱塞及柱塞孔相对主轴均匀分布的方式，材料上采用耐腐蚀合金及陶瓷复合材料来减少内外泄漏、降低摩擦，但柱塞泵流量较大，不能实现小流量控制；中国专利申请号为201110336820.4的数字式纯水液压比例溢流阀及申请号为201110052842.8的先导型水液压数字比例方向阀，通过改变液压阀流通口径大小来实现水液压系统的流量控制，但结构复杂，也没有解决液压系统的小流量高精度控制。

由于淡水及海水相对于液压油粘度较低，同时易造成金属的腐蚀，导致上述等常用的水液压元件存在内泄漏、外泄漏及工作效率较低等问题；同时现有水液压泵的流量较大并存在无法限制的脉动，而水液压阀的工作特性为压力、流量与液压阀阀口径成非线性变化，很难实现小流量、高精度控制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小流量高精度控制、海水或淡水作为液压介质以及减少脉动的水液压驱动装置。

本发明的目的是这样实现的：

本发明水液压驱动装置，其特征是：包括电机、丝杠、丝杠套筒、水液压缸A、水液压缸B、三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D、单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D，水液压缸A包括液压缸缸筒、活塞、活塞杆，液压缸缸筒的前后两端分别安装前端盖、后端盖，前端盖为中空结构，活塞连接活塞杆，活塞位于液压缸缸筒里，活塞杆通过前端盖的中空结构伸出至液压缸缸筒外，活塞与前端盖之间形成前液压腔，活塞与后端盖之间形成后液压腔，液压缸缸筒上开有孔，孔与前液压腔相通；水液压缸B的结构与水液压缸A的结构相同，丝杠套筒上固定有套筒端盖，丝杠套筒设置内螺纹，丝杠与丝杠套筒的内螺纹相配合，电机通过联轴器连接丝杠，水液压缸A与水液压缸B对向并错位布置，套筒端盖分别与水液压缸A的活塞杆和水液压缸B的活塞杆相连，三通阀A的三个端口分别连通水液压缸A的孔、单向阀A、单向阀C,三通阀B的第一-第二端口分别连通单向阀A、单向阀B，三通阀B的第三端口为油路出口，三通阀C的三个端口分别连通单向阀B、单向阀D、水液压缸B的孔，三通阀D的第一-第二端口分别单向阀C、单向阀D,三通阀D的第三端口为油路入口。

本发明还可以包括：

1、水液压缸A的活塞上安装用于密封的活塞格莱圈以及轴向定位的活塞导向环，水液压缸A的前端盖上安装用于密封的端盖格莱圈以及轴向定位的活塞杆导向环。

2、水液压缸A和水液压缸B临近套筒端盖一端均安装行程开关，当电机驱动套筒端盖向右移动时，带动水液压缸A的活塞杆向右移动，水液压缸A排水、水液压缸B吸水，单向阀A导通通过油路出口排水，单向阀D导通通过油路入口吸水，单向阀B、单向阀C关闭；当套筒端盖向右运动触发水液压缸B的行程开关时，电机反向驱动带动套筒端盖向左移动，水液压缸A吸水、水液压缸B排水，单向阀A关闭同时单向阀C导通通过油路入口吸水，单向阀B导通通过油路出口排水同时单向阀D关闭，直到套筒端盖继续向左移动碰到水液压缸A的行程开关时，电机再次换向。

本发明的优势在于：

1.采用海水或淡水作为液压介质，利用柱塞泵的工作原理为水下作业装备设计了一种安全、环保以及传动效率高的水液压驱动装置。

2.通过对驱动电机的伺服控制，解决常用液压源无法满足的小流量控制，实现水下作业装备液压系统所需的微小流量高精度控制以及减少液压源的脉动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明的水液压缸结构简图；

图4a为丝杠套筒的结构简图a，图4b为丝杠套筒的结构简图b，图4c为丝杠套筒的结构简图c；

图5a为导向块的结构简图a，图5b为导向块的结构简图b。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～3，本发明专利通过电机的伺服控制实现水液压高精度、小流量的控制，主要由电机、滚珠丝杠组件、水液压缸组件以及液压阀组件组成；电机1和滚珠丝杠组件之间通过联轴器4实现动力传递，滚珠丝杠组件和液压缸组件之间通过套筒端盖11连接；电机1作为动力源，带动滚珠丝杠组件，实现液压缸中的活塞组件位置动态的变化，改变液压源流量。

如图1和图2所示，电机1与电机固定支架3通过螺钉2紧固连接并通过螺钉固定到底板9；电机1输出轴通过联轴器4与丝杠7配合连接。丝杠7与丝杠支座6配合连接并通过螺钉紧固连接于支撑支座5，支撑支座5固定在系统底板9上，滚珠螺母8和丝杠套筒10通过螺钉固定，在导向块30的导向下沿轴向做直线运动，套筒端盖11通过螺钉与丝杠套筒10固定，同时与水液压缸A14和水液压缸B24相连；电机1带动丝杠7将旋转运动转化为套筒端盖11的直线运动并驱动水液压缸提供液压系统所需的驱动力；丝杠支座6用于承受丝杠套筒10轴向运动的轴向力。

如图3所示，液压缸前端盖32、后端盖35与液压缸缸筒33通过螺纹连接，缸筒33两端以前端O型圈41、后端O型圈34防止液压介质外泄漏；活塞杆31与活塞39通过螺钉36连接组成活塞组件，液压缸两个工作腔之间的密封通过活塞39上的两组活塞格莱圈40实现，用以减少或防止内泄漏；前端盖32与活塞杆31之间通过格莱圈43密封防尘；活塞杆31与活塞39通过活塞导向环38轴向定位，防止同轴度偏差。

如图1所示，水液压缸A14通过液压油管16与三通阀A17、单向阀A18和单向阀C27连接，水液压缸B24通过液压油管与三通阀C25、单向阀B21和单向阀D28连接，同组单向阀的导通方向相反，单向阀A18、单向阀B21作为排水端与三通阀B20连接组成液压泵出口，单向阀C27、单向阀D28作为吸水端与三通阀D29连接组成液压泵入口，单向阀通过阀安装支座19固定在底板9，三通阀阀体带有螺纹孔与底板9通过螺钉连接；丝杠7旋转时，液压缸一个吸水一个排水，并通过套筒端盖11触碰安装在液压缸支座13、液压缸支座23上的行程开关12、行程开关22的反馈信号控制电机1换向，交替完成吸水、排水，实现为液压系统提供持续液压动力，并通过控制电机的转速实现此过程中流量的变化。

这种实施方式的工作原理为：

电机1驱动滚珠丝杆组件与套筒端盖11向右移动，驱动水液压缸活塞杆31向右移动，水液压缸A14排水、水液压缸B24吸水，单向阀A18导通向系统外部排水，单向阀D28导通往系统内部吸水，单向阀B21、单向阀C27关闭；当套筒端盖(11)向右运动触发行程开关22时，电机1反向驱动滚珠丝杆组件带动套筒端盖11向左移动，水液压缸A14吸水、水液压缸B24排水，单向阀A18关闭同时单向阀C27导通向内吸水，单向阀B21导通向外排水同时单向阀D28关闭，直到套筒端盖11继续向左移动碰到行程开关12时，电机1再次换向，实现水液压系统不断的向外界提供液压源。

本发明装置以淡水或海水作为液压介质，通过对装置中电机的伺服控制实现对水液压驱动装置小流量的精确控制，减少水液压系统中脉动因素的影响，通过精确缓慢地改变装置中液压缸工作腔的容积，可实现对液压驱动设备精确地服控制，同时解决了液压系统的小流量控制精度不高以及内泄漏严重的问题；本发明装置可为小型化水下液压机械手以及其他水下作业装备提供安全、环保、传动效率高的水液压驱动。

本发明专利的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明专利采用淡水或海水作为水液压驱动装置的液压介质；该装置主要由电机驱动部分、滚珠丝杠传动部分，液压缸部分以及液压阀组件组成；所述的电机部分和滚珠丝杠部分通过联轴器相连，电机作为动力源驱动滚珠丝杠，通过改变滚珠螺母位置，改变水液压缸内活塞的位置，采用类似柱塞泵的方式，为外界提供液压源。

电机部分由电机、电机固定支架组成；电机固定支架通过螺钉固定到底板，电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杠部分相连。所述的滚珠丝杠部分由丝杠、丝杠支座、滚珠螺母、丝杠套筒、套筒端盖、套筒导向块组成；丝杠通过联轴器与电机相连，丝杠与丝杠支座配合连接并通过螺钉紧固连接于支撑支座，支撑支座固定在系统底板上，丝杠套筒与滚珠螺母相连，滚珠螺母在丝杠上轴向运动，丝杠套筒另一端与套筒端盖相连，通过套筒端盖与水液压缸紧固连接。所述的液压缸部分由液压缸筒、液压缸前端盖、后端盖、活塞杆和活塞组成的活塞组件以及各种密封件组成；液压缸筒与液压缸前后端盖通过螺纹连接，通过O型圈密封防止液压介质外泄漏，活塞与活塞杆通过螺钉连接成一个整体，并在活塞、活塞杆前端部分上采用导向环轴向定位，并通过格莱圈分别实现液压缸两工作腔之间的动密封以及防止液压介质的外泄漏。所述的液压阀组件部分由液压油管、三通阀、单向阀组成；水液压缸A与三通阀A、单向阀A和单向阀C连接，水液压缸B通过液压油管与三通阀C、单向阀B和单向阀D连接，单向阀的导通方向如图1所示；单向阀A、单向阀B作为排水端与三通阀B连接组成液压泵出口，单向阀C、单向阀D作为吸水端与三通阀D连接组成液压泵入口，完成水液压驱动装置的整体结构。

本发明高精度水液压驱动装置，通过电机伺服控制实现水液压小流量高精度控制，主要由电机、滚珠丝杠组件、水液压缸组件以及液压阀组成；电机和滚珠丝杠组件之间安装联轴器4，滚珠丝杠组件和液压缸之间安装套筒端盖11；系统中电机作为动力源，带动滚珠丝杠组件，实现液压缸中活塞组件的位置动态的变化，改变液压源流量。

电机1与滚珠丝杠组件之间通过联轴器4连接，电机1驱动滚珠丝杆组件带动套筒端盖11运动，通过套筒端盖11分别与水液压缸A14、水液压缸B24的活塞杆31连接，分别通过套筒端盖11触碰安装在液压缸支座13、液压缸支座23上的行程开关12、行程开关22的反馈信号控制电机1限制整个系统的运动范围；并通过水液压缸与三通阀、单向阀的连接组成整个水液压驱动装置。

电机1与电机固定支架3通过螺钉2紧固连接，电机固定支架3通过螺钉固定到底板9；电机轴通过联轴器4与丝杠7配合连接。

丝杠7与丝杠支座6配合连接并通过螺钉紧固连接于支撑支座5，支撑支座5固定在系统底板9上；滚珠螺母8和丝杠套筒10通过螺钉固定，在导向块30的导向下沿轴向做直线运动；套筒端盖11通过螺钉与丝杠套筒10固定，同时与水液压缸A14和水液压缸B24相连；电机1带动丝杠7将旋转运动转化为套筒端盖11的直线运动并驱动水液压缸提供液压系统所需的驱动力；丝杠支座6用于承受丝杠套筒10轴向运动的轴向力。

液压缸前端盖32、后端盖35与液压缸缸筒33通过螺纹连接，活塞杆31与活塞39通过螺钉36连接组成活塞组件；活塞39与缸筒33之间通过活塞导向环38以及活塞格莱圈40实现液压缸两个工作腔之间的密封，用以减少或防止内泄漏；前端格莱圈43、前端O型圈41、后端O型圈34用以防止液压介质外泄漏。

水液压缸A14通过液压油管16与三通阀A17、单向阀A18和单向阀C27连接，水液压缸B24通过液压油管与三通阀C25、单向阀B21和单向阀D28连接，单向阀的导通方向如图1所示；单向阀A18、单向阀B21作为排水端与三通阀B20连接组成液压泵出口，单向阀C27、单向阀D28作为吸水端与三通阀D29连接组成液压泵入口；丝杠7旋转时，液压缸一个吸水一个排水，换向后交替完成吸水、排水，实现为液压系统提供持续液压源。

Claims (3)

1.水液压驱动装置，其特征是：包括电机、丝杠、丝杠套筒、水液压缸A、水液压缸B、三通阀A、三通阀B、三通阀C、三通阀D、单向阀A、单向阀B、单向阀C、单向阀D，水液压缸A包括液压缸缸筒、活塞、活塞杆，液压缸缸筒的前后两端分别安装前端盖、后端盖，前端盖为中空结构，活塞连接活塞杆，活塞位于液压缸缸筒里，活塞杆通过前端盖的中空结构伸出至液压缸缸筒外，活塞与前端盖之间形成前液压腔，活塞与后端盖之间形成后液压腔，液压缸缸筒上开有孔，孔与前液压腔相通；水液压缸B的结构与水液压缸A的结构相同，丝杠套筒上固定有套筒端盖，丝杠套筒设置内螺纹，丝杠与丝杠套筒的内螺纹相配合，电机通过联轴器连接丝杠，水液压缸A与水液压缸B对向并错位布置，套筒端盖分别与水液压缸A的活塞杆和水液压缸B的活塞杆相连，三通阀A的三个端口分别连通水液压缸A的孔、单向阀A、单向阀C,三通阀B的第一-第二端口分别连通单向阀A、单向阀B，三通阀B的第三端口为油路出口，三通阀C的三个端口分别连通单向阀B、单向阀D、水液压缸B的孔，三通阀D的第一-第二端口分别连通单向阀C、单向阀D,三通阀D的第三端口为油路入口。

2.根据权利要求1所述的水液压驱动装置，其特征是：水液压缸A的活塞上安装用于密封的活塞格莱圈以及轴向定位的活塞导向环，水液压缸A的前端盖上安装用于密封的端盖格莱圈以及轴向定位的活塞杆导向环。

3.根据权利要求1或2所述的水液压驱动装置，其特征是：水液压缸A和水液压缸B临近套筒端盖一端均安装行程开关，当电机驱动套筒端盖向右移动时，带动水液压缸A的活塞杆向右移动，水液压缸A排水、水液压缸B吸水，单向阀A导通，通过油路出口排水，单向阀D导通，通过油路入口吸水，单向阀B、单向阀C关闭；当套筒端盖向右运动触发水液压缸B的行程开关时，电机反向驱动，带动套筒端盖向左移动，水液压缸A吸水、水液压缸B排水，单向阀A关闭，同时单向阀C导通，通过油路入口吸水，单向阀B导通，通过油路出口排水，同时单向阀D关闭，直到套筒端盖继续向左移动碰到水液压缸A的行程开关时，电机再次换向。