CN105156409B - 一种环塞式电液作动器 - Google Patents
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Abstract
一种环塞式电液作动器。它属于液压动力的技术领域。它的液压泵定子自左向右依次套有一个轴承、一个配油套、一个弹簧、一个环塞、一个导向环、一个斜盘、一个驱动环、一个斜盘、一个导向环、一个环塞、一个弹簧、一个配油套、一个弹簧、一个环塞、一个导向环、一个斜盘、一个驱动环、一个斜盘、一个导向环、一个环塞、一个弹簧、一个配油套、一个轴承；活塞杆总成的活塞密封滑动设置在油缸内部，活塞杆总成的一端活塞杆密封滑动穿过密封端盖中心上的通孔，活塞杆总成的另一端活塞杆密封滑动穿过接口端盖中心上的通孔。本发明装置的集成化程度高，活塞杆动作反应快速，转换效率高，属于机电液一体化产品；高低压油腔之间内泄漏小，自吸能力强。
Description
技术领域
本发明属于液压动力的技术领域。
背景技术
液压系统在现代工业技术中占有很重要的地位。目前，典型液压系统多数是以液压泵站、液压缸、阀组和管路等液压辅助元件组成，典型的液压系统存在以下不足：液压系统的维护要求高；对液压元件的制造精度要求高；维修困难；制造困难，成本高；系统整体体积质量大；存在外泄漏隐患；不适于长距离运输等。液压泵站是通过联轴器与电机相连，存在以下缺点和不足：电机散热风扇带来噪声和能量损耗；联轴器的不同心带来的噪声和振动；轴向排列和联接的安装使得体积和质量较大；多处连接及配合降低了效率和可靠性；存在外部泄漏途径等。针对以上液压系统的不足，许多国内外知名公司和研究机构研制出一体式电液作动器，其是一种集成了电机、双向泵，阀组，油箱和液压执行机构等的液压元件。其较典型液压系统具有功率密度大、重量轻、噪音小、体积小等优点。其本质是一种集成了的液压系统，采用的是液压缸(液压马达)背负电机和泵的结构形式，其多数应用于小功率液压驱动场合。
因此，设计研发一种集成化程度更高、重量更轻、功率更大、效率更高的液压作动器是液压系统的发展方向。
发明内容
本发明的目的是提供一种环塞式电液作动器，是为了解决液压系统体积重量大、效率低、集成化程度低的问题。
所述的目的是通过以下方案实现的：所述的一种环塞式电液作动器，它包括密封端盖1、两个轴承2、三个配油环3、三个配油套4、四个环塞套5、四个环塞6、四个导向环7、四个斜盘8、两个驱动环9、八组滑靴顶杆机构10、液压泵定子11、电机转子12、电机定子13、弹簧14、接口端盖15、活塞杆总成16、第一单向安全阀17、第二单向安全阀18；
所述每个滑靴顶杆机构10都由顶杆10-1顶接在滑靴10-2上构成；液压泵定子11自左向右依次套有一个轴承2、一个配油套4、一个弹簧14、一个环塞6、一个导向环7、一个斜盘8、一个驱动环9、一个斜盘8、一个导向环7、一个环塞6、一个弹簧14、一个配油套4、一个弹簧14、一个环塞6、一个导向环7、一个斜盘8、一个驱动环9、一个斜盘8、一个导向环7、一个环塞6、一个弹簧14、一个配油套4、一个轴承2，并使它们之间为互相顶接；每个一个配油套4外圆面上都套接有一个配油环3；每组相邻的一个弹簧14、一个环塞6和一个导向环7的外圆面上滑动套接有一个环塞套5；四个斜盘8都为单端斜面，其斜面端都为内外双层轴向斜面，内外双层轴向斜面相位相差180度；所有斜盘8的斜面都轴向正对驱动环9；所有斜盘8的斜面与驱动环9侧面之间都圆周对称设置有两组滑靴顶杆机构10，所述两组滑靴顶杆机构10分别滑动顶接在斜盘8的内外双层轴向斜面上，使滑靴10-2滑动顶接在斜盘8的轴向斜面上，顶杆10-1顶接在驱动环9侧面凹槽9-1内；将上述部件组成的总成全部镶嵌在电机转子12内部，并使液压泵定子11两端分别通过一个轴承2与电机转子12内部两端转动连接；电机转子12间隙转动设置在电机定子13内部；液压泵定子11两端分别通过密封端盖1和接口端盖15与电机定子13的两端固定连接；接口端盖15设置有进油端口15-1和出油端口15-2，第一端口15-1和第二端口15-2分别与液压泵定子11上的第一油路11-1和第二油路11-2连通；所有配油环3、环塞套5、驱动环9的外圆面与电机转子12内圆面之间都采用三角形花键形式传动连接；导向环7与液压泵定子11之间采用矩形花键形式联接，使导向环7相对于液压泵定子11只能轴向滑动；相邻配油环3的装配角度差180度，即相邻配油环3上的贯通油道位置装配角度差180度；在液压泵定子和配油套上开出第一平衡油槽4-3、第二平衡油槽4-4和第三平衡油槽11-5，以平衡高压油液作用在配油环上的径向力；为平衡中间位置的配油环3与两端位置的配油环3的轴向不平衡力，在配有环3上开出贯通油道3-2；弹簧14起到复位环塞，吸液压油的作用；所述液压泵定子11内部设置有油缸11-7，在油缸11-7靠近密封端盖1侧处设置有用于连通第一油路11-1和油缸11-7的第一油孔11-8，在油缸11-7靠近接口端盖15侧处设置有用于连通第二油路11-2和油缸11-7的第二油孔11-9，活塞杆总成16的活塞密封滑动设置在油缸11-7内部，活塞杆总成16的一端活塞杆密封滑动穿过密封端盖1中心上的通孔1-1，活塞杆总成16的另一端活塞杆密封滑动穿过接口端盖15中心上的通孔15-3；第一单向安全阀17的进油端口和第二单向安全阀18的出油端口都与第一端口15-1连通，第一单向安全阀17的出油端口和第二单向安全阀18的进油端口都与和第二端口15-2连通。
本发明电液作动器的集成化程度高，活塞杆动作反应快速，转换效率高，属于机电液一体化产品；高低压油腔距离长，为两只环塞的高度，高低压油腔之间内泄漏小；液压泵弹簧刚度大，自吸能力强；电液泵转动部件少，转动惯量小；采用双作用斜盘，单环塞一周完成一次吸压油运动，轴向受力均衡，无扭转力矩；电液泵采用对称结构，对称位置的两个环塞同时吸(压)油液，电机转子轴向受力平衡；运动密封件少，外泄漏少；无联接部件，活动部件浸泡在油液中，润滑良好，噪声小，效率高；电液作动器体积小，重量轻；电机功率大；工作可靠，维护成本低；使用简单方便等。
附图说明
图1是本发明的简要结构示意图；
图2是图1的A-A处剖视图；
图3是图1的B-B处剖视图；
图4是图1的C-C处剖视图；
图5是图1的D-D处剖视图；
图6是图1的I处局部放大视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，说明本具体实施方式的技术方案，它包括密封端盖1、两个轴承2、三个配油环3、三个配油套4、四个环塞套5、四个环塞6、四个导向环7、四个斜盘8、两个驱动环9、八组滑靴顶杆机构10、液压泵定子11、电机转子12、电机定子13、弹簧14、接口端盖15、活塞杆总成16、第一单向安全阀17、第二单向安全阀18；
所述每个滑靴顶杆机构10都由顶杆10-1顶接在滑靴10-2上构成；液压泵定子11自左向右依次套有一个轴承2、一个配油套4、一个弹簧14、一个环塞6、一个导向环7、一个斜盘8、一个驱动环9、一个斜盘8、一个导向环7、一个环塞6、一个弹簧14、一个配油套4、一个弹簧14、一个环塞6、一个导向环7、一个斜盘8、一个驱动环9、一个斜盘8、一个导向环7、一个环塞6、一个弹簧14、一个配油套4、一个轴承2，并使它们之间为互相顶接；每个一个配油套4外圆面上都套接有一个配油环3；每组相邻的一个弹簧14、一个环塞6和一个导向环7的外圆面上滑动套接有一个环塞套5；四个斜盘8都为单端斜面，其斜面端都为内外双层轴向斜面，内外双层轴向斜面相位相差180度；所有斜盘8的斜面都轴向正对驱动环9；所有斜盘8的斜面与驱动环9侧面之间都圆周对称设置有两组滑靴顶杆机构10，所述两组滑靴顶杆机构10分别滑动顶接在斜盘8的内外双层轴向斜面上，使滑靴10-2滑动顶接在斜盘8的轴向斜面上，顶杆10-1顶接在驱动环9侧面凹槽9-1内；将上述部件组成的总成全部镶嵌在电机转子12内部，并使液压泵定子11两端分别通过一个轴承2与电机转子12内部两端转动连接；电机转子12间隙转动设置在电机定子13内部；液压泵定子11两端分别通过密封端盖1和接口端盖15与电机定子13的两端固定连接；接口端盖15设置有进油端口15-1和出油端口15-2，第一端口15-1和第二端口15-2分别与液压泵定子11上的第一油路11-1和第二油路11-2连通；所有配油环3、环塞套5、驱动环9的外圆面与电机转子12内圆面之间都采用三角形花键形式传动连接；导向环7与液压泵定子11之间采用矩形花键形式联接，使导向环7相对于液压泵定子11只能轴向滑动；相邻配油环3的装配角度差180度，即相邻配油环3上的贯通油道位置装配角度差180度；在液压泵定子和配油套上开出第一平衡油槽4-3、第二平衡油槽4-4和第三平衡油槽11-5，以平衡高压油液作用在配油环上的径向力；为平衡中间位置的配油环3与两端位置的配油环3的轴向不平衡力，在配有环3上开出贯通油道3-2；弹簧14起到复位环塞，吸液压油的作用；所述液压泵定子11内部设置有油缸11-7，在油缸11-7靠近密封端盖1侧处设置有用于连通第一油路11-1和油缸11-7的第一油孔11-8，在油缸11-7靠近接口端盖15侧处设置有用于连通第二油路11-2和油缸11-7的第二油孔11-9，活塞杆总成16的活塞密封滑动设置在油缸11-7内部，活塞杆总成16的一端活塞杆密封滑动穿过密封端盖1中心上的通孔1-1，活塞杆总成16的另一端活塞杆密封滑动穿过接口端盖15中心上的通孔15-3；第一单向安全阀17的进油端口和第二单向安全阀18的出油端口都与第一端口15-1连通，第一单向安全阀17的出油端口和第二单向安全阀18的进油端口都与和第二端口15-2连通。
工作原理：电机定子13驱动电机转子12转动，电机转子12带动所有配油环3、环塞套5和驱动环9转动，所有驱动环9驱动相对应的滑靴顶杆机构10转动。压油过程中，各滑靴顶杆机构10沿着斜盘8的斜面滑动运动，推动斜盘8的斜面做轴向移动，从而通过相对应的导向环7推动相对应的环塞5做轴向运动，实现压油。在吸油过程中，弹簧14推动相对应环塞5轴向复位运动，实现吸油。环塞5的轴向运动和配油环3的配合，实现吸压油液。如当电机转子12按附图2所示顺时针旋转时，图1中两端的环塞5压油，中间两个环塞5吸油，此时两端的配油环3的油槽3-1与配油套的4-2油槽和液压泵定子油槽11-3接通，同时与液压泵定子11的第一油路11-1接通，低压侧油槽4-1、油槽11-4和第二油路11-2关闭(如附图2所示)；此时中间配油环3的油槽3-1与低压腔4-2、低压腔11-4接通，进而与第二油路11-2相连(如附图5所示)，实现两端的环塞6压油进入第一油路11-1，中间两个环塞6从第二油路11-2吸油。高低压油液通过接口端盖15的第一端口15-1和第二端口15-2接出。电机每转一圈，每只环塞6吸/压油一次，电液泵完成两次吸压油运动。电机反向旋转时情况类似。高压油液通过阻尼孔11-6、驱动环9上的环槽9-2、驱动环9上的油道9-3和9-4、滑靴顶杆机构10的油道10-3到达滑靴10-2的底部储油槽10-4中，从而产生高压油膜(如附图6所示)；当电机转子12按附图2所示顺时针旋转时，液压泵定子11的第一油路11-1为高压油道，高压油液通过驱动活塞杆总成16按附图1所示向右运动，当电机转子12反转时，高压油液驱动活塞杆总成16按附图1所示向左运动。第一单向安全阀17和第二单向安全阀18起限压保护作用，当活塞杆总成16运动到附图1所示右侧时，第一油路11-1油压将升高，而使第一单向安全阀17卸压溢流，当活塞杆总成16运动到附图1所示左侧时，第二油路11-2油压升高，第二单向安全阀18卸压溢流，起安全保护作用。
Claims (1)
1.一种环塞式电液作动器，其特征在于它包括密封端盖（1）、两个轴承（2）、三个配油环（3）、三个配油套（4）、四个环塞套（5）、四个环塞（6）、四个导向环（7）、四个斜盘（8）、两个驱动环（9）、八组滑靴顶杆机构（10）、液压泵定子（11）、电机转子（12）、电机定子（13）、弹簧（14）、接口端盖（15）、活塞杆总成（16）、第一单向安全阀（17）、第二单向安全阀（18）；
所述每个滑靴顶杆机构（10）都由顶杆（10-1）顶接在滑靴（10-2）上构成；液压泵定子（11）自左向右依次套有一个轴承（2）、一个配油套（4）、一个弹簧（14）、一个环塞（6）、一个导向环（7）、一个斜盘（8）、一个驱动环（9）、一个斜盘（8）、一个导向环（7）、一个环塞（6）、一个弹簧（14）、一个配油套（4）、一个弹簧（14）、一个环塞（6）、一个导向环（7）、一个斜盘（8）、一个驱动环（9）、一个斜盘（8）、一个导向环（7）、一个环塞（6）、一个弹簧（14）、一个配油套（4）、一个轴承（2），并使它们之间为互相顶接；每一个配油套（4）外圆面上都套接有一个配油环（3）；每组相邻的一个弹簧（14）、一个环塞（6）和一个导向环（7）的外圆面上滑动套接有一个环塞套（5）；四个斜盘（8）都为单端斜面，其斜面端都为内外双层轴向斜面，内外双层轴向斜面相位相差180度；所有斜盘（8）的斜面都轴向正对驱动环（9）；所有斜盘（8）的斜面与驱动环（9）侧面之间都圆周对称设置有两组滑靴顶杆机构（10），所述两组滑靴顶杆机构（10）分别滑动顶接在斜盘（8）的内外双层轴向斜面上，使滑靴（10-2）滑动顶接在斜盘（8）的轴向斜面上，顶杆（10-1）顶接在驱动环（9）侧面凹槽（9-1）内；将两个轴承（2）、三个配油环（3）、三个配油套（4）、四个环塞套（5）、四个环塞（6）、四个导向环（7）、四个斜盘（8）、两个驱动环（9）、八组滑靴顶杆机构（10）、液压泵定子（11）、弹簧（14）、活塞杆总成（16）组成的总成全部镶嵌在电机转子（12）内部，并使液压泵定子（11）两端分别通过一个轴承（2）与电机转子（12）内部两端转动连接；电机转子（12）间隙转动设置在电机定子（13）内部；液压泵定子（11）两端分别通过密封端盖（1）和接口端盖（15）与电机定子（13）的两端固定连接；接口端盖（15）设置有第一端口（15-1）和第二端口（15-2），第一端口（15-1）和第二端口（15-2）分别与液压泵定子（11）上的第一油路（11-1）和第二油路（11-2）连通；所有配油环（3）、环塞套（5）、驱动环（9）的外圆面与电机转子（12）内圆面之间都采用三角形花键形式传动连接；导向环（7）与液压泵定子（11）之间采用矩形花键形式联接，使导向环（7）相对于液压泵定子（11）只能轴向滑动；相邻配油环（3）的装配角度差180度，即相邻配油环（3）上的贯通油道位置装配角度差180度；在液压泵定子和配油套上开出第一平衡油槽（4-3）、第二平衡油槽（4-4）和第三平衡油槽（11-5），以平衡高压油液作用在配油环上的径向力；为平衡中间位置的配油环（3）与两端位置的配油环（3）的轴向不平衡力，在配油环（3）上开出贯通油道（3-2）；弹簧（14）起到复位环塞，吸液压油的作用；所述液压泵定子（11）内部设置有油缸（11-7），在油缸（11-7）靠近密封端盖（1）侧处设置有用于连通第一油路（11-1）和油缸（11-7）的第一油孔（11-8），在油缸（11-7）靠近接口端盖（15）侧处设置有用于连通第二油路（11-2）和油缸（11-7）的第二油孔（11-9），活塞杆总成（16）的活塞密封滑动设置在油缸（11-7）内部，活塞杆总成（16）的一端活塞杆密封滑动穿过密封端盖（1）中心上的通孔（1-1），活塞杆总成（16）的另一端活塞杆密封滑动穿过接口端盖（15）中心上的通孔（15-3）；第一单向安全阀（17）的进油端口和第二单向安全阀（18）的出油端口都与第一端口（15-1）连通，第一单向安全阀（17）的出油端口和第二单向安全阀（18）的进油端口都与第二端口（15-2）连通。
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