CN104564865B - 一种插电式集成液压作动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种插电式集成液压作动器，具有中心带杆油缸7及以带杆油缸7缸壁为内缸壁的环形腔18，环形腔上设置有补偿器14；油缸7及环形腔18支承在缸座26上；缸座中部设置有安装空间13；全部流道采用了集成在缸座的内部安装空间13内。本发明将伺服电机与油泵、油箱、油缸、补偿器、电源接插件等进行高度集成化设计，形成一个独立控制的作动器，插电就可动作、可独立安装、独立使用，也可用在主机中实现功率电传，液压传动由分配式供能向分布式供能转变。由于其独特的性能，本发明在航空领域、深海设备、电动工程机械、机器人等方面有广阔的应用前景。

Description

一种插电式集成液压作动器

技术领域：

本发明涉及机械领域，提供的是一种无需油管连接的机、电、液一体化装置。

背景技术：

液压作为机械工程关键技术体系，未来相当长的一个时期发展的方向即“紧凑、高效、智能(或数字化)、可靠”。

在传统的采用液压系统传递功率机械设备中，通常能量传递基本都采用传统分配模式——即由集中的液压泵站提供液压油，通过油管输送给布置在机械各个部位的不同执行元件(如液压缸)，通常泵站油箱庞大，布置困难，而且布管纵横交错、很容易造成弯折引起输油不畅，不仅功率匹配困难、沿程损失大，可靠性低，维修维护困难、还易产生安全隐患。

发明内容：

鉴于现有技术的以上不足，本发明的目的是提供一种“超常、紧凑、智能”的新型机、电、液一体化装置、将伺服电机与油泵、油箱、油缸、补偿器等进行高度集成化设计，形成一个独立控制的作动器，插电就可动作、可独立使用，独立安装、也可用在主机中实现功率电传，液压传动由分配式供能向分布式供能变。

本发明的目的是通过如下的设计实现的。

一种插电式集成液压作动器，具有中心带杆油缸7及以带杆油缸7缸壁为内缸壁的环形腔18，环形腔上设置有补偿器14；油缸7及环形腔18支承在缸座26上；缸座中部设置有安装空间13；全部流道采用了集成在缸座的内部安装空间13内，设置有一台伺服电机1、六个单向阀、两个液控单向阀，一个安全阀，由以下的方式进行阀系设置，以实现带杆油缸7中作动杆件的变速、换向、自动补油、锁紧、安全控制：

第一单向阀3的出油口、第二单向阀4的进油口、第三单向阀5的出油口与第一液控单向阀6的进油口、第二液控单向阀8的控制口X2、双向油泵的出油口C1连接；第一液控单向阀6的出油口与a口连接，a口通向液压缸的无杆腔；第四单向阀10的出油口、第五单向阀11的进油口、第六单向阀12的出油口与第二液控单向阀8的进油口、第一液控单向阀6的控制口X1、双向油泵的出油口C2连接；第二液控单向阀8的出油口与b口连接，b口通向液压缸的有杆腔；第一单向阀3、第六单向阀12的进油口与T口连接、T口连油箱；第二单向阀4、第五单向阀11的出油口与安全阀9的进油口连接；第三单向阀5、第四单向阀10的进油口与安全阀9的出油口连接。

本发明液压系统完全无油管连接，独立使用、独立安装、结构极紧凑、体积与重量相对很小，通过伺服伺服电机实现作动器的独立智能控制、维修维护简便、通用性与互换性好、易于密封、可靠性高。

本新型液压装置在一些特殊领域和场合会产生重要意义。如在航空领域等，功率电传作动系统是“多电飞机”的重要组成部分，功率电传，液压传动由传统分配模式到分布模式，而液压能源集成技术是其核心技术，在飞机技术变革中扮演着至关“重要的角色。由于其独特的性能，在航空领域、深海设备、电动工程机械、机器人等方面有广阔的应用前景。

附图说明：

图1为本发明方案原理图。

图2为本发明用于深海环境时的结构方案简图。

图3、图4为本发明用于常规环境时的结构方案简图。

具体实施方式：

参看图1、本装置包含了伺服电机1、双向液压泵2、单向阀3、单向阀4、单向阀5、液控单向阀6、液控单向阀8、油缸7、安全阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、油箱18、补偿器14等。

这些元件集成为一体，形成一个完整的装置，通过电缆接插件与外部电源连接。

结构如图2、图3、图4。本发明由伺服电机1、双向液压泵2、单向阀3、单向阀4、单向阀5、液控单向阀6、液控单向阀8、油缸7、安全阀9、单向阀10、单向阀11、单向阀12、补偿器14、带杆油缸缸壁17、环形腔(即油箱)18、活塞19、缸盖21、活塞杆22、外盖23、电缆24、电缆接插件25、缸座26等组成。

其中伺服电机与泵机械连接，并安装在缸座上(不限缸座)。

单向阀3的出油口、单向阀4的进油口、单向阀5的出油口与液控单向阀6的进油口、液控单向阀8的控制口X2、双向油泵的出油口C1连接；

液控单向阀6的出油口与a口连接，a口通向液压缸的无杆腔；

单向阀10的出油口、单向阀11的进油口、单向阀12的出油口与液控单液控单向阀8的进油口、液控单向阀6的控制口X1、双向油泵的出油口C2连接；

液控单向阀8的出油口与b口连接，b口通向液压缸的有杆腔；

油泵的进出油口可互换；

单向阀3、12的进油口与T口连接、T口连油箱。

单向阀4、11的出油口与安全阀9的进油口连接；

单向阀5、10的进油口与安全阀9的出油口连接；

外筒、缸筒、缸座、外盖固定连接并形成环形腔18(即油箱)；

活塞杆与活塞固定连接；

单向阀、安全阀、液控单向阀、双向液压泵之间的流道都集成(或大部分)在缸座内；

对于深海环境使用作动器，补偿器(如采用柱塞型)安装在环形腔18上；

对于常规环境使用的作动器，如(图3)补偿器采用弹簧机构；或(图4)压缩气体机构。

下面以深海环境时的结构(图2)为例，说明作动器的工作原理，使用时，作动器通过电缆接插件与外部通电。

当需要油缸的活塞杆伸出时：双向液压泵正转，C1口为出油口，C2口为进油口，液控单向阀6打开，同时液控单向阀8在X2口的作用下打开。C1口压力油通过液控单向阀6进入a口，a口通向液压缸的无杆腔，油缸的活塞杆伸出。有杆腔的回油经b口、液控单向阀b，进入双向液压泵吸油口C2。油箱内的油液由于补偿器作用保持为海水压力。由于液压缸进油量大于液压缸回油量，双向液压泵C2口压力降低，油箱中油液在海水压力的作用下，打开单向阀12为回油路的C2口补油。当C1口超过安全阀调定压力时，安全阀打开，C1口的压力油经单向阀4、安全阀、单向阀10进入回油路。

当需要油缸的活塞杆缩回时：双向液压泵反转，C2口为出油口，C1口为进油口，液控单向阀8打开，同时液控单向阀6在X1口的作用下打开。C2口压力油通过液控单向阀8进入b口，b口通向液压缸的有杆腔，油缸的活塞杆缩回。无杆腔的回油经a口、液控单向阀a，进入双向液压泵吸油口C1。由于液压缸回油量大于液压缸进油量，双向液压泵C1口压力升高，打开单向阀4，回油路的多出的油液克服油箱中海水压力进入油箱。当C2口超过安全阀调定压力时，安全阀打开，C2口的压力油经单向阀11、安全阀、单向阀5，进入回油路。

当需要调整油缸活塞杆缩回或伸出速度时：通过控制伺服电机的转速，调整液压泵的流量，从而控制油缸活塞杆缩回或伸出速度。

当需要锁紧油缸时：伺服电机停转，液压泵停转，由于系统内泄，X1、X2口压力降低，液控单向阀6、液控单向阀8关闭，将油缸锁紧。

深海环境与常规环境与补偿器略有不同，深海环境采用如柱塞型补偿器，常规环境采用弹簧或压缩气体做补偿器，其作用是形成补偿进出油箱油液的变化。

Claims (2)

1.一种插电式集成液压作动器，其特征在于，具有中心带杆油缸(7)及以带杆油缸(7)缸壁为内缸壁的环形腔(18)，环形腔上设置有补偿器(14)；带杆油缸(7)及环形腔(18)支承在缸座(26)上；缸座中部设置有安装空间(13)；全部流道采用了集成在缸座的内部安装空间(13)内，设置有一台伺服电机(1)、六个单向阀、两个液控单向阀，一个安全阀，由以下的方式进行阀系设置，以实现带杆油缸(7)中作动杆件的变速、换向、自动补油、锁紧、安全控制：

第一单向阀(3)的出油口、第二单向阀(4)的进油口、第三单向阀(5)的出油口与第一液控单向阀(6)的进油口、第二液控单向阀(8)的控制口X2、双向油泵的出油口C1连接；第一液控单向阀(6)的出油口与a口连接，a口通向带杆油缸的无杆腔；第四单向阀(10)的出油口、第五单向阀(11)的进油口、第六单向阀(12)的出油口与第二液控单向阀(8)的进油口、第一液控单向阀(6)的控制口X1、双向油泵的出油口C2连接；第二液控单向阀(8)的出油口与b口连接，b口通向带杆油缸的有杆腔；第一单向阀(3)、第六单向阀(12)的进油口与T口连接、T口连油箱；第二单向阀(4)、第五单向阀(11)的出油口与安全阀(9)的进油口连接；第三单向阀(5)、第四单向阀(10)的进油口与安全阀(9)的出油口连接。

2.根据权利要求1所述之插电式集成液压作动器，其特征在于，所述补偿器可采用柱塞型或弹簧或压缩气体型补偿器。