CN110657078A - 一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构 - Google Patents

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刘江
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Abstract

本发明公开一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构，该机构将传统液压控制的变量机构替换为含有滚珠丝杠的闭环控制变量机构，通过采用滚轴丝杠作为变量机构，采用伺服电机可以提高控制精度和流量控制的准确度。与传统活塞式变量机构相比，本发明结构更加简单、紧凑，且响应速度快，动作灵敏，利用滚珠丝杠有效的提高了泵的响应速度和精准度，提高了泵的使用价值。

Description

一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构
技术领域
本发明属于液压柱塞泵技术领域，具体涉及一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构。
背景技术
斜盘式柱塞泵具有结构紧凑，额定压力高，容易实现变量等优点，广泛用于高压、大流量和流量需要调节的场合，如工程机械、船舶和航天领域中。
现有变量机构的控制方式有很多种，基本原理是利用变量油缸加复位弹簧改变斜盘倾角，从而改变柱塞的行程，实现变量。这类变量泵因为其容积效率高，运转平稳，工作压力高而被广泛应用。但用活塞推动斜盘实现变量，不仅结构复杂、效率低下，对润滑有较高要求，而且较难实现对斜盘的高精度控制，对液压油的污染较敏感，造价较高，响应速度较慢。
发明内容
为解决上述斜盘柱塞泵变量机构存在的问题，本发明公开一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构，该机构将传统液压控制的变量机构替换为含有滚珠丝杠的闭环控制变量机构，通过采用滚轴丝杠作为变量机构，采用伺服电机可以提高控制精度和流量控制的准确度。与传统活塞式变量机构相比，本发明结构更加简单、紧凑，且响应速度快，动作灵敏，利用滚珠丝杠有效的提高了泵的响应速度和精准度，提高了泵的使用价值。
一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构，包括铰接件1、滚珠丝杠2、滚珠螺母3、齿轮传动副4、伺服电机5、密封圈6、斜盘7、摆角传感器8、压力传感器9、伺服驱动器10、控制器11及壳体12；
所述滚珠丝杠的右端通过铰接件固定在斜盘上，其左端通过滚珠螺母与密封圈固定在壳体上；齿轮传动副的两齿轮通过螺纹孔将滚珠螺母外端和伺服电机的转轴连接，伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠左右移动改变泵的排量；摆角传感器固定在柱塞泵壳体上，压力传感器安置在柱塞泵出口处用以检测泵出口的压力值，摆角传感器安装在泵的壳体上并与斜盘连接用以检测斜盘的角度变化；摆角传感器、压力传感器和伺服驱动器与控制器连接并交互数据，将检测信号均传递给控制器并与预设参数进行比较，之后控制器把控制信号传递到伺服驱动器，通过伺服驱动器分别改变伺服电机的转角和转速来实现对变量装置的控制；
所述控制器包括A/D信号转换、D/A信号转换和CPU，所述CPU用于控制、运算、比较并输出信号，所述控制器程序中设定有预设参数，所述预设参数包括伺服电机的预设功率和不同档位，不同流量和摆角对应的所述伺服电机的不同转速和转角；
所述伺服驱动器与伺服电机集成在一起，把伺服电机的旋转转化成滚珠丝杠杆件的直线运动；
所述编码器固定在电机的转轴端，通过测量伺服电机的转角和转速将信号传递给驱动器，并与脉冲信号比较计算，实现对电机的运转情况进行控制和检测。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过采用滚轴丝杠作为变量机构，采用伺服电机可以提高控制精度和流量控制的准确度；与传统活塞式变量机构相比，本发明结构更加简单、紧凑，且响应速度快，动作灵敏，利用滚珠丝杠有效的提高了泵的响应速度和精准度，提高了泵的使用价值。
附图说明
图1为本发明的含有滚珠丝杠的柱塞泵变量机构的结构示意图；
图2为本发明的伺服驱动器的工作原理图；
图3为本发明的控制器的结构原理图。
其中；1-铰接件、2-滚珠丝杠、3-滚珠螺母、4-齿轮传动副、5-伺服电机、6-密封圈、7-斜盘、8-摆角传感器、9-压力传感器、10-伺服驱动器、11-控制器、12-壳体。
具体实施方式
以下结合附图介绍本发明详细技术方案：
如图图1-图3，一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构，包括铰接件1、滚珠丝杠2、滚珠螺母3、齿轮传动副4、伺服电机5、密封圈6、斜盘7、摆角传感器8、压力传感器9、伺服驱动器10、控制器11及壳体12；
所述滚珠丝杠的右端通过铰接件固定在斜盘上，其左端通过滚珠螺母与密封圈固定在壳体上，滚珠螺母外沿设有螺孔；齿轮传动副的两齿轮通过螺纹孔将滚珠螺母外端和伺服电机的转轴连接，伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠左右移动，从而改变斜盘的角度，改变泵的排量。摆角传感器固定在柱塞泵壳体上，压力传感器安置在柱塞泵出口处用以检测泵出口的压力值，摆角传感器安装在泵的壳体上并与斜盘连接用以检测斜盘的角度变化。摆角传感器、压力传感器和伺服驱动器与控制器连接并交互数据，将检测信号均传递给控制器并与预设参数进行比较，之后控制器把控制信号传递到伺服驱动器，通过伺服驱动器分别改变伺服电机的转角和转速来实现对变量装置的控制，保证柱塞泵可以根据实际工况和客户需要调节输出流量和功率大小，既可以作为恒压泵使用，又可以作为变排量泵使用。
所述控制器包括有A/D及D/A信号转换和CPU，所述CPU用于控制、运算、比较并输出信号，所述控制器程序中设定有预设参数，所述预设参数包括伺服电机的预设功率和不同档位，不同流量和摆角对应的所述伺服电机的不同转速和转角。
所述伺服驱动器与伺服电机集成在一起，伺服驱动器的工作原理为：采用基于矢量控制的电流、速度、位置三闭环控制算法，将输入的脉冲信号经过复杂计算，再通过相电压控制PWM来驱动交流伺服电机；伺服驱动器通过外部输入脉冲信号的频率来确定转动速度的大小，通过输入脉冲个数确定转动的角度。伺服驱动器与伺服电机构成一个完整的伺服系统。通过把伺服电机的旋转转化成滚珠丝杠杆件的直线运动。伺服电机每旋转一周，滚珠丝杠就移动一个螺纹间距的距离。
其中编码器固定在电机的转轴端，通过测量伺服电机的转角和转速将信号传递给驱动器，并与脉冲信号比较计算，实现对电机的运转情况进行控制和检测。

Claims (1)

1.一种连续比例调节流量的斜盘式柱塞泵变量机构，包括铰接件(1)、滚珠丝杠(2)、滚珠螺母(3)、齿轮传动副(4)、伺服电机(5)、密封圈(6)、斜盘(7)、摆角传感器(8)、压力传感器(9)、伺服驱动器(10)、控制器(11)及壳体(12)；
所述滚珠丝杠的右端通过铰接件固定在斜盘上，其左端通过滚珠螺母与密封圈固定在壳体上；齿轮传动副的两齿轮通过螺纹孔将滚珠螺母外端和伺服电机的转轴连接，伺服电机驱动滚珠丝杠旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠左右移动改变泵的排量；摆角传感器固定在柱塞泵壳体上，压力传感器安置在柱塞泵出口处用以检测泵出口的压力值，摆角传感器安装在泵的壳体上并与斜盘连接用以检测斜盘的角度变化；摆角传感器、压力传感器和伺服驱动器与控制器连接并交互数据，将检测信号均传递给控制器并与预设参数进行比较，之后控制器把控制信号传递到伺服驱动器，通过伺服驱动器分别改变伺服电机的转角和转速来实现对变量装置的控制；
所述控制器包括A/D信号转换、D/A信号转换和CPU，所述CPU用于控制、运算、比较并输出信号，所述控制器程序中设定有预设参数，所述预设参数包括伺服电机的预设功率和不同档位，不同流量和摆角对应的所述伺服电机的不同转速和转角；
所述伺服驱动器与伺服电机集成在一起，把伺服电机的旋转转化成滚珠丝杠杆件的直线运动；
所述编码器固定在电机的转轴端，通过测量伺服电机的转角和转速将信号传递给驱动器，并与脉冲信号比较计算，实现对电机的运转情况进行控制和检测。
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