CN110714917A - 一种连续比例调节流量的单作用叶片泵的变量机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种连续比例调节流量的单作用叶片泵变量调节机构，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单作用叶片泵的变量机构
技术领域
本发明专利涉及液压叶片泵领域，具体涉及一种滚珠丝杠推动定子的叶片泵变量机构。
背景技术
单作用叶片泵具有结构新颖简单、运转平稳、压力脉动小、噪声低工作寿命长、结构紧凑、流量大等优点，广泛用于机械制造的专用机床，自动线等中、低压液压系统中。单作用叶片泵利用变量机构改变定子和转子的偏心距，从而改变叶片的行程，实现变量。
传统的径向叶片泵的变量机构主要是双弹簧机构和液压控制。双弹簧机构只能达到近似的恒功率输出，不仅效率低下，也较难实现对定子偏心距和泵流量的高精度控制，液压控制中供油方式灵活,在目前获得了广泛应用,是目前变量泵控制的主要方式，但是其也具有对润滑有较高要求、抗污染能力差、结构复杂、成本较高，响应速度较慢的缺点。
发明内容
为解决上述单作用叶片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单作用叶片泵变量调节机构，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叶片泵变量机构，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、定子7、位移传感器8、压力传感器9、伺服驱动器10、控制器11及壳体12；
所述滚珠丝杠的下端通过铰接件固定在定子上，其上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，伺服电机驱动滚珠螺母旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠上下移动，从而改变转子的偏心距，改变泵的排量；压力传感器安置在叶片泵出口处用以检测泵出口的压力值，位移传感器安装在泵的壳体上并与转子连接用以检测转子的偏心距变化；位移传感器、位移传感器、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，保证叶片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，不同流量和位移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：
与现有技术相比，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为本发明的连续比例调节流量的单作用叶片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-定子、8-位移传感器、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
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-图3，一种连续比例调节流量的叶片泵变量机构，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、定子7、位移传感器8、压力传感器9、伺服驱动器10、控制器11及壳体12；
所述滚珠丝杠的下端通过铰接件固定在定子上，其上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，伺服电机驱动滚珠螺母旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠上下移动，从而改变转子的偏心距，改变泵的排量。压力传感器安置在叶片泵出口处用以检测泵出口的压力值，位移传感器安装在泵的壳体上并与转子连接用以检测转子的偏心距变化。位移传感器、位移传感器、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，保证叶片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，不同流量和位移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叶片泵变量机构，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)、定子(7)、位移传感器(8)、压力传感器(9)、伺服驱动器(10)、控制器(11)及壳体(12)；
所述滚珠丝杠的下端通过铰接件固定在定子上，其上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，伺服电机驱动滚珠螺母旋转，滚珠螺母带动滚珠丝杠上下移动，从而改变转子的偏心距，改变泵的排量；压力传感器安置在叶片泵出口处用以检测泵出口的压力值，位移传感器安装在泵的壳体上并与转子连接用以检测转子的偏心距变化；位移传感器、位移传感器、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，保证叶片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，不同流量和位移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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