CN105156409B - 一种环塞式电液作动器 - Google Patents

一种环塞式电液作动器 Download PDF

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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

一种环塞式电液作动器
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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