CN112177780A - 基于速度和位置反馈的电液调速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于速度和位置反馈的电液调速器，包括输出轴摇臂、输出轴、上盖、电机、壳体、控制器、线性转换机构、拉杆组件、浮动杠杆、转速传感器、转速齿盘、滑阀、齿轮泵、底座、传动轴、溢流阀、弹簧和动力活塞。控制器通过接收速度调节信号或传感器反馈的速度变化信号，控制电机转动，通过线性转换机构直接拉动滑阀运动，进而驱动动力活塞运动，通过活塞杆和输出摇臂带动输出轴转动，进而带动供油拉杆，实现柴油机的调速。由于采用电动控制来实现速度的调节，故具有快速响应的优点。

Description

基于速度和位置反馈的电液调速器

技术领域

本发明属于电液调速器技术领域，具体涉及一种基于速度和位置反馈的电液调速器。

背景技术

调速器是柴油机的一个转速控制机构。柴油机在一定的转速下稳定运行的条件是输出的功率必须与外界负荷相平衡，而外界负荷的变化必将引起柴油机转速的相应变化。柴油机的输出功率直接与喷油泵送入气缸的燃油量有关；如果喷油泵供油量保持不变，那么外界负荷减小时转速就会升高；外界负荷增加时，转速就会降低。调速器的作用是当柴油机转速降低时自动增加喷油泵的供油量；转速升高时自动减少喷油泵的供油量，使喷油泵的供油量始终与外界负荷相适应，从而来保证柴油机的稳定运行。

液压调速器一般是用飞块的离心力来带动滑阀，由滑阀打开或关闭控制窗口，通过改变动力伺服马达活塞上下端油压变化带动动力伺服马达活塞运动，来驱动喷油泵齿条控制喷油泵供油量。由于液压系统的调节具有滞后性，所以液压调速器一般响应较慢。

因此，有必要开发一种新的基于速度和位置反馈的电液调速器。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于速度和位置反馈的电液调速器，它采用电动控制来实现速度的调节，以提高响应速度。

本发明所述的一种基于速度和位置反馈的电液调速器，包括输出轴摇臂、输出轴、上盖、壳体、齿轮泵、底座、传动轴、滑阀、溢流阀、弹簧和动力活塞；所述上盖与壳体配合连接；所述输出轴装在壳体的上部，且输出轴的两端伸出壳体；所述动力活塞的活塞杆通过输出轴摇臂与输出轴连接；所述底座固定在壳体的底部；所述底座具有齿轮泵腔，所述齿轮泵安装于齿轮泵腔内，所述传动轴从底座的底部伸入到壳体内；还包括电机、控制器、线性转换机构、拉杆组件、浮动杠杆、转速传感器和转速齿盘；

所述壳体内具有油池、蓄压室、动力活塞腔、滑阀孔、连通动力活塞腔和滑阀孔的油道、以及连通油池与蓄压室的溢流道；所述溢流阀和弹簧安装在蓄压室内，且弹簧位于溢流阀的上方；所述动力活塞安装在动力活塞腔内；所述滑阀安装于滑阀孔内；所述齿轮泵腔的进口G与油池连通，齿轮泵腔的出口F分别连通滑阀的控制凸台的下端、溢流阀的腔C和动力活塞的上端腔E；

所述电机固定于上盖上；所述线性转换机构的输入端与电机轴连接，所述线性转换机构的输出端与拉杆组件的上端铰接，所述拉杆组件的下端与浮动杠杆的中部铰接；所述浮动杠杆的右端与滑阀的上端铰接，浮动杠杆的左端与动力活塞的活塞杆铰接；

所述转速齿盘安装于传动轴的上端；

所述转速传感器安装于靠近转速齿盘的壳体内壁上；

所述控制器分别与电机和转速传感器电连接。

进一步，所述线性转换机构包括基座、轴承、竖直转轴、销轴、连接座、球头连杆、扭簧和导向板；所述竖直转轴的上部通过轴承与基座配合连接，竖直转轴的下端部与销轴连接，且竖直转轴与销轴之间呈一定角度，连接座与销轴间隙配合，球头连杆的一端与所述连接座固定连接，导向板的上端固定连接在所述基座上，在导向板上沿纵向开设有导向槽，所述球头连杆的另一端穿过所述导向槽；所述扭簧套设于竖直转轴的下部，且扭簧的一端与竖直转轴连接，扭簧的另一端与基座连接；

所述竖直转轴与电机的电机轴连接，所述球头连杆的球头端与拉杆组件的上端连接。

进一步，所述拉杆组件包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的上端与球头连杆的球头端铰接，第一拉杆的下端与第二拉杆的上端铰接，第二拉杆的下端与浮动杠杆的中间铰接。

进一步，所述控制器 设置在壳体外。

本发明具有以下优点：控制器通过接收速度调节信号或传感器反馈的速度变化信号，控制电机转动，通过线性转换机构直接拉动滑阀运动，进而驱动动力活塞运动，通过活塞杆和输出摇臂带动输出轴转动，进而带动供油拉杆，实现柴油机的调速。由于采用电动控制来实现速度的调节，故具有快速响应的优点。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例中线性转换机构的结构示意图之一；

图3为本实施例中线性转换机构的结构示意图之二；

图中：1、输出轴摇臂，2、输出轴，3、上盖，4、电机，5、壳体，6、控制器，7、操作面板，8、线性转换机构，8a、基座，8b、轴承， 8c、竖直转轴，8d、销轴，8e、连接座，8f、球头连杆，8g、导向板，8h、扭簧，8i、导向槽，9、拉杆组件，10、浮动杠杆，11、转速传感器，12、转速齿盘，13、滑阀，14、齿轮泵，15、底座，16、传动轴，17、溢流阀，18、弹簧，19、动力活塞，20、活塞杆。

具体实施方式

以下结合附图本实施例进行详细的说明。

如图1所示，本实施例中，一种基于速度和位置反馈的电液调速器，包括输出轴摇臂1、输出轴2、上盖3、电机4、壳体5、控制器6、线性转换机构8、拉杆组件9、浮动杠杆10、转速传感器11、转速齿盘12、滑阀13、齿轮泵14、底座15、传动轴16、溢流阀17、弹簧18和动力活塞19。

如图1所示，本实施例中，所述上盖3与壳体5配合连接。所述输出轴2装在壳体5的上部，且输出轴2的两端伸出壳体5；所述动力活塞19的活塞杆20通过输出轴摇臂1与输出轴2连接。

如图1所示，本实施例中，所述壳体5内具有油池、蓄压室、动力活塞腔、滑阀孔、连通动力活塞腔和滑阀孔的油道、以及连通油池与蓄压室的溢流道。所述溢流阀17和弹簧18安装在蓄压室内，且弹簧18位于溢流阀17的上方；所述动力活塞19安装在动力活塞腔内；所述滑阀13安装于滑阀孔内。

如图1所示，本实施例中，所述底座15固定在壳体5的底部；所述底座15具有齿轮泵腔，所述齿轮泵14安装于齿轮泵腔内，所述传动轴16从底座15的底部伸入到壳体5内。所述齿轮泵腔的进口G与油池连通，齿轮泵腔的出口F分别连通滑阀13的控制凸台的下端、溢流阀17的腔C和动力活塞19的上端腔E。

如图1所示，本实施例中，所述电机4固定于上盖3上；所述线性转换机构8的输入端与电机轴6连接，所述线性转换机构8的输出端与拉杆组件9的上端铰接，所述拉杆组件9的下端与浮动杠杆10的中部铰接；所述浮动杠杆10的右端与滑阀13的上端铰接，浮动杠杆10的左端与动力活塞19的活塞杆20铰接。

如图1所示，本实施例中，所述转速齿盘12安装于传动轴16的上端。所述转速传感器11安装于靠近转速齿盘12的壳体5内壁上。所述控制器6 设置在壳体5外，所述控制器6分别与电机4和转速传感器11电连接。所述控制器6上具有操作面板7。

如图2和图3所示，本实施例中，所述线性转换机构8包括基座8a、轴承8b、竖直转轴8c、销轴8d、连接座8e、球头连杆8f、扭簧8h和导向板8g；所述竖直转轴8c的上部通过轴承8b与基座8a配合连接，竖直转轴8c的下端部与销轴8d连接，且竖直转轴8c与销轴8d之间呈一定角度，连接座8e与销轴8d间隙配合，球头连杆8f的一端与所述连接座8e固定连接，导向板8g的上端固定连接在所述基座8a上，在导向板8g上沿纵向开设有导向槽8i，所述球头连杆8f的另一端穿过所述导向槽8i；所述扭簧8h套设于竖直转轴8c的下部，且扭簧8h的一端与竖直转轴8c连接，扭簧8h的另一端与基座8a连接。所述竖直转轴8c与电机4的电机轴连接，所述球头连杆8f的球头端与拉杆组件9的上端连接。

当竖直转轴 8c 的顶部接收到电机4的旋转信号后，竖直转轴 8c 旋转，并带动与其固定连接的销轴8d转动；在转动过程中通过竖直转轴 8c斜面角度的变化，带动球头连杆8f 在导向板 8g的导向槽 8i内上下运动，从而将电机4的旋转运动转换为线性运动，即将电机4输入的旋转信号转变为线性信号输出。电机4根据外界负荷的变化正转或者反转，在此过程中，转动扭簧8h能够为竖直转轴 8c 提供预紧力和回复力。

如图1所示，本实施例中，所述拉杆组件9包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的上端与球头连杆8f的球头端铰接，第一拉杆的下端与第二拉杆的上端铰接，第二拉杆的下端与浮动杠杆10的中间铰接。

当调速器工作时，柴油机齿轮箱带动调速器的传动轴16转动，进而带动齿轮泵14运转，形成一股油流，流量依传动轴16转速而定。齿轮泵14来油压缩弹簧18到一定程度时经溢流道进入油池，溢流阀17在此过程中建立维持调速器工作的稳定油压。

当柴油机在稳定工况工作时，动力活塞19和输出轴2稳定不动，经机械传动装置与调速器的输出轴2连接的柴油机燃油泵齿条处在保证向柴油机输送燃油的位置，燃油供油量是保持柴油机曲轴规定转速所需的量。此时，电机4保持在转动一定角度后的稳定位置，滑阀13的控制凸台封闭控制口B，拉杆组件9和浮动杠杆10处于平衡稳定状态。

当柴油机负荷变化时，转速传感器11检测到调速器输入转速变化，并将信息反馈给控制器6，控制器6控制电机4转动，开始速度调整过程。当柴油机负荷增加时，经传动轴16输入转速下降，转速传感器11将采集到的转速下降信息传递给控制器6，控制器6发出信号控制电机4逆时针转动，通过线性转换机构8使拉杆组件9向上运动，浮动杠杆10的支点A上移，浮动杠杆10的右端带动滑阀13向上运动，此时，控制口B打开，使动力活塞下腔D与高压油接通，动力活塞19上下端面压力平衡打破，进而推动动力活塞19上行，经活塞杆20和输出轴摇臂1推动输出轴2向加油方向转动。随着动力活塞19上移的同时，输出轴2的位置通过浮动杠杆10反馈给滑阀13，此时浮动杠杆10的左端上移，浮动杠杆10的右端带动滑阀13下移，即往控制口B封住的方向移动。当输出轴2转动带动齿条加油到负荷期望的位置时，滑阀13刚好移动到控制口B封住，此时重新达到平衡状态。在本调速器中，控制器6的速度/负荷设定与电机4的转动角度和动力活塞19的位置是呈正比的。

当速度设定增加时，控制器6发出信号控制电机4逆时针转动，调速器速度调整过程与上述相同。

当柴油机负荷减小或速度设定减小时，控制器6控制电机4顺时针转动，通过线性转换机构8使拉杆组件9向下运动，浮动杠杆10的支点A下移，浮动杠杆10的右端带动滑阀13向下运动，此时，控制口B打开，使动力活塞19的下腔D与油池油接通，进而推动动力活塞19下行，经活塞杆20和输出轴摇臂1推动输出轴2向减油方向转动。随着动力活塞19下移的同时，浮动杠杆10的左端下移，浮动杠杆10的右端带动滑阀13上移，即往控制口B封住的方向移动。当输出轴2转动带动齿条减油到期望的位置时，滑阀13刚好移动到控制口B封住，此时重新达到平衡状态。

Claims (4)

1.一种基于速度和位置反馈的电液调速器，包括输出轴摇臂（1）、输出轴（2）、上盖（3）、壳体（5）、齿轮泵（14）、底座（15）、传动轴（16）、滑阀（13）、溢流阀（17）、弹簧（18）和动力活塞（19）；所述上盖（3）与壳体（5）配合连接；所述输出轴（2）装在壳体（5）的上部，且输出轴（2）的两端伸出壳体（5）；所述动力活塞（19）的活塞杆（20）通过输出轴摇臂（1）与输出轴（2）连接；所述底座（15）固定在壳体（5）的底部；所述底座（15）具有齿轮泵腔，所述齿轮泵（14）安装于齿轮泵腔内，所述传动轴（16）从底座（15）的底部伸入到壳体（5）内；其特征在于：还包括电机（4）、控制器（6）、线性转换机构（8）、拉杆组件（9）、浮动杠杆（10）、转速传感器（11）和转速齿盘（12）；

所述壳体（5）内具有油池、蓄压室、动力活塞腔、滑阀孔、连通动力活塞腔和滑阀孔的油道、以及连通油池与蓄压室的溢流道；所述溢流阀（17）和弹簧（18）安装在蓄压室内，且弹簧（18）位于溢流阀（17）的上方；所述动力活塞（19）安装在动力活塞腔内；所述滑阀（13）安装于滑阀孔内；所述齿轮泵腔的进口G与油池连通，齿轮泵腔的出口F分别连通滑阀（13）的控制凸台的下端、溢流阀（17）的腔C和动力活塞（19）的上端腔E；

所述电机（4）固定于上盖（3）上，所述线性转换机构（8）的输入端与电机轴连接，所述线性转换机构（8）的输出端与拉杆组件（9）的上端铰接，所述拉杆组件（9）的下端与浮动杠杆（10）的中部铰接；所述浮动杠杆（10）的右端与滑阀（13）的上端铰接，浮动杠杆（10）的左端与动力活塞（19）的活塞杆（20）铰接；

所述转速齿盘（12）安装于传动轴（16）的上端；

所述转速传感器（11）安装于靠近转速齿盘（12）的壳体（5）内壁上；

所述控制器（6）分别与电机（4）和转速传感器（11）电连接。

2.根据权利要求1所述的基于速度和位置反馈的电液调速器，其特征在于：所述线性转换机构（8）包括基座（8a）、轴承（8b）、竖直转轴（8c）、销轴（8d）、连接座（8e）、球头连杆（8f）、扭簧（8h）和导向板（8g）；

所述竖直转轴（8c）的上部通过轴承（8b）与基座（8a）配合连接，竖直转轴（8c）的下端部与销轴（8d）连接，且竖直转轴（8c）与销轴（8d）之间呈一定角度，所述连接座（8e）与销轴（8d）间隙配合，球头连杆（8f）的一端与所述连接座（8e）固定连接，导向板（8g）的上端固定连接在所述基座（8a）上，在导向板（8g）上沿纵向开设有导向槽（8i），所述球头连杆（8f）的另一端穿过所述导向槽（8i）；所述扭簧（8h）套设于竖直转轴（8c）的下部，且扭簧（8h）的一端与竖直转轴（8c）连接，扭簧（8h）的另一端与基座（8a）连接；

所述竖直转轴（8c）与电机（4）的电机轴连接，所述球头连杆（8f）的球头端与拉杆组件（9）的上端连接。

3.根据权利要求2所述的基于速度和位置反馈的电液调速器，其特征在于：所述拉杆组件（9）包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆的上端与球头连杆（8f）的球头端铰接，第一拉杆的下端与第二拉杆的上端铰接，第二拉杆的下端与浮动杠杆（10）的中间铰接。

4.根据权利要求1至3任一所述的基于速度和位置反馈的电液调速器，其特征在于：所述控制器（6） 设置在壳体（5）外。

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