CN113090610B - 一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法 - Google Patents

一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法，包括外部衬套、压电陶瓷片、内部螺杆、液压缸、活塞、活塞杆和密封圈；外部衬套为阶梯圆柱管结构，外部沿圆周均布四个平面，内部设置内螺纹和两个对称流道；内部螺杆为外部设置螺纹的杆状结构；液压缸为一侧开口，一侧封闭的圆筒结构，封闭一侧设置通孔，内部设置对称流道。本发明将整个液压系统集成到一个作动器上，结构简单紧凑，易于密封小型化，与传统液压缸系统相比，不需要油箱、管路复杂外置结构，降低了液压直线系统的复杂性和重量；同时精密泵输可以实现高精度的直线运动，在卫星高精度主动隔振平台等航天系统应用中具有显著优势。

Description

一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法
技术领域
本发明涉及流体机械领域，具体地，涉及一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法。
背景技术
随着空间探索的深入，空间任务的复杂性越来越高，这就需要更多更高水平的精密仪器执行任务，稳定的平台正是精密仪器顺利完成预定任务的前提条件；但是空间飞行器自身的运动空间环境的温度改变，外界的干扰等会造成空间飞行器的持久性剧烈振动，所以平台振动控制成为目前空间飞行器的一个研究重点。
隔振是振动控制方法中的一种，它是在振源与隔振对象之间增加一个子系统来隔离振动的直接传递。隔振方法一般分为被动隔振、主动隔振以及由这两种方法结合的主-被动一体化隔振。
被动隔振不需要外部能源，它利用系统响应形成的势能，借助的耗能元件和蓄能元件来消耗、隔离或者转移振动系统的能量，是事先一次性设计的振动控制。它的缺点是存在谐振峰，在低频时，基座传来的振动反而被放大了。此外被动隔振系统需要有一定的支撑刚度，这也使被动隔振的带宽受到限制。
主动隔振技术是在振源与隔振对象之间串联主动控制元件即作动器，通过控制作动器的动作，来抑制或抵消隔振对象对振源激励的响应。主动隔振系统一般由隔振对象，作动器，能源，测量系统，控制器组等成。
与被动隔振相比，主动隔振系统能取得更好的振动抑制效果，特别是要求低频隔振时，主动隔振往往是唯一可行的选择。但是主动隔振系统也面临一些问题：
1.需要提供能源且消耗较大能量，增加了成本投入。
2.复杂驱动装置和附加能源装置使得隔振系统可靠性下降，限制其应用。
现有技术为CN 108547768 A的发明专利公开了一种新型压电螺杆泵及其工作方法，其中提到的新型压电螺杆泵为梯形螺纹结构，压电陶瓷片为夹心式布置，内嵌到基体内部，这种布置整体为非对称结构，影响正常工作模态的形成，压电陶瓷片导线也无法从内部引出，结构设计仍有不合理之处，而且其发明仅是一个输送液体装置，与本发明有很大区别。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器及其驱动方法。
根据本发明提供的一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，包括贴片式压电螺杆泵单元、液压缸、活塞以及活塞杆，其中：
所述贴片式压电螺杆泵单元包括外部衬套、压电陶瓷片以及内部螺杆，压电陶瓷片设置在外部衬套的外侧周向上，外部衬套的内部中间安装内部螺杆；
外部衬套本体内沿轴向设置有第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔，第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔沿外部衬套周向方向依次分布；
外部衬套左右两侧分别连接有液压缸，液压缸上设置有配套的流道通孔和螺纹通孔；
液压缸内设置有活塞，活塞杆伸入液压缸连接所述活塞。
优选地，所述外部衬套为阶梯圆柱管结构，外部沿圆周均匀布置四个平面，压电陶瓷片对应安装在四个平面上。
优选地，每两片相对的压电陶瓷片设置为一组，设置两组，安装在所述平面上。
优选地，所述压电陶瓷片为矩形板结构。
优选地，所述内部螺杆采用橡胶材料、聚二甲基硅氧烷或者塑料。
优选地，外部衬套的内部中间设置一段矩形螺纹，内螺纹杆为外部设置矩形螺纹的杆结构，内螺纹杆与外部衬套通过矩形螺纹配合连接。
优选地，所述液压缸为一侧开口，一侧封闭的圆筒结构，封闭的一侧设置第一通孔；圆筒上对称设置两个半U型通孔，所述U型通孔从开口侧的侧面贯通至圆筒内侧壁面，两个U型通孔分别与第一流道通孔、第二流道通孔连通；
圆筒上还设置有与第一螺纹盲孔、第二螺纹盲孔连通的第一螺钉通孔、第二螺钉通孔。
优选地，所述活塞为环状结构。
优选地，外部衬套左右两侧通过密封圈连接液压缸，密封圈上设置有保证外部衬套和液压缸连通的通孔。
优选地，两组压电陶瓷片分别时间具有п/2相位差的电信号，分别激励出空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，两个模态在时间上具有п/2相位差。
根据本发明提供的一种基于上述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器的驱动方法，包括如下步骤：
工作状态下作动器内部充满液体，给两组压电陶瓷片分别施加Usin(ωt)和Ucos(ω t)电信号，U为电信号峰值，ω为角频率，t为时间；
分别激发出外部衬套两个空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，这两个模态在空间上耦合出旋转弯曲运动，在外部衬套和内部螺杆的配合下产生沿螺旋线方向运动的可移动腔体；
将液体从左侧泵输到右侧，推动第二活塞杆线向右运动，第二活塞杆的有杆腔体积减小，挤压液体沿内部流道进入第一活塞杆的有杆腔，推动第一活塞杆向右作直线运动；当第二活塞杆运动至第二液压缸内侧壁面的流道孔的时候，内部液体停止流动。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明结构简单紧凑，将液压系统集成到作动器上，省去了复杂的储油箱结构和外部管路，简化了传统液压作动器，减轻了作动器质量，提高了作动器的可靠性；
内部压电螺杆泵可实现微流量泵输，能够实现作动器精密定位；
能耗较低，降低卫星整体的成本投入；
易于小型化，进而可以设计小型振动隔离系统(MIVS)
本发明将整个液压系统集成到一个作动器上，结构简单紧凑，易于密封小型化，与传统液压缸系统相比，不需要油箱、管路复杂外置结构，降低了液压直线系统的复杂性和重量；同时精密泵输可以实现高精度的直线运动，在卫星高精度主动隔振平台等航天系统应用中具有显著优势。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明中贴片式压电螺杆泵液压直线作动器的三维结构示意图；
图2是本发明中贴片式压电螺杆泵液压直线作动器剖面示意图；
图3是本发明中贴片式压电螺杆泵单元的三维剖面示意图；
图4是本发明中内部螺杆三维结构示意图；
图5是本发明中第一、第二液压缸四分之一剖三维结构示意图；
图6是本发明中密封圈三维结构示意图；
图7是本发明中第一活塞、活塞杆和第二活塞、活塞杆三维结构示意图；
图8是本发明中外部衬套两个一阶弯曲振动模态及耦合示意图；
图9是本发明中压电陶瓷片空间布置示意图；
图10是本发明中贴片式压电螺杆泵运输液体工作原理示意图。
图中示出：
1-外部衬套，2-压电陶瓷片，3-内部螺杆，4-第一液压缸，5-第一活塞，6-第一活塞杆，7-第一密封圈，8-第二液压缸，9-第二活塞，10-第二活塞杆，11-第二密封圈，12-第一流道通孔，13-第二流道通孔，14-第一螺纹盲孔，15-第一通孔， 16-第一螺钉通孔，17-第二螺钉通孔，18-第三螺钉通孔，19-第四螺钉通孔，20- 第三流道通孔，21-第四流道通孔。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2所示，本发明公开了一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，包含贴片式压电螺杆泵单元、液压缸、活塞、活塞杆和密封圈；所述贴片式压电螺杆泵单元包含外部衬套、压电陶瓷片和内部螺杆，四个压电陶瓷片均布在所述外部衬套外侧四个平面上。外部衬套的内部中间设置一段矩形螺纹，内螺纹外侧对称设置第一流道通孔、第二流道通孔，沿两个流道通孔中心连线的垂直方向的两端设置第一螺纹盲孔和第二螺纹盲孔；内螺纹杆为外部设置矩形螺纹的杆结构；所述压电陶瓷片为矩形板结构，每两片相对的压电陶瓷片设置为一组，设置两组；所述内部螺杆材料为橡胶材料、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、塑料。
如图2所示，贴片式压电螺杆液压直线作动器为左右对称结构，以左侧为例，第一活塞杆和第一活塞过盈配合联接，第一活塞与第一液压缸配合，在液压缸内作直线运动，第一液压缸半U型通孔一端与第一液压缸有杆腔连通。所属液压缸内径、活塞直径、密封圈内径相等；外部衬套内径小于活塞直径，用于阻挡活塞在直线运动中进入外部衬套内部，防止活塞杆在某个突然较大力情况下对整体结构的冲击破坏。
如图2、图3、图4、图6所示，所述内部螺杆设置在外部衬套内部中间弯曲振动振幅最大处，有利于提高贴片式压电螺杆泵的流量，提高响应速度。所述外部衬套第一、第二流道通孔设置在内螺纹的外侧与所述密封圈的流道通孔、液压缸的半U型流道通孔相通，共同构成两个上下对称的第一液压缸、第二液压缸有杆腔之间的联通。
如图1、图5所示，所述液压缸为沿贴片式压电螺杆液压直线作动器为一侧开口，一侧封闭的圆筒结构，封闭一侧设置第一通孔用于通过活塞杆；圆筒上对称设置两个半 U型通孔，从开口侧的侧面贯通至圆筒内侧壁面，圆筒沿开口侧侧面半U型通孔中心连线的垂直方向上对称设置第一螺钉通孔和第二螺钉通孔，两个螺钉分别通过第一螺钉通孔和第二螺钉通孔将第一液压缸、第二液压缸、第一密封圈、第二密封圈固连在所述外部衬套两侧。
如图6所示，所述密封圈为环形结构，分为第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈两边对称设置第三螺钉通孔和第四螺钉通孔，沿第三、第四螺钉通孔中心连线垂直方向设置第三流道通孔和第四流道通孔。设置密封圈目的首先是密封所述第一、第二液压缸和所述外部衬套之间的联接；其次是隔开所述外部衬套的振动，防止所述活塞和液压缸受振动影响泄露，提高整体密封性能。
如图7所示，所述活塞为环状结构，分别为第一活塞和第二活塞，分别与第一活塞杆、第二活塞杆过盈配合固定连接；
如图8、9所示，两组压电陶瓷片分别时间具有п/2相位差的电信号，分别激励出空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，外部衬套接地；两个模态在时间上具有п/2相位差；激励压电陶瓷片，在一个周期内第一个四分之一周期，图(a)一阶弯振达到最大弯曲状态，而图(b)一阶弯曲振动模态处于平衡位置，即初始位置，外部衬套整体呈现图(a)的一阶弯曲振动模态，在四分之一到二分之一周期间，图(a)一阶弯曲振动模态恢复至平衡状态，此时图(b)一阶弯振达到最大弯曲状态，外部衬套整体呈现图 (b)一阶弯曲振动模态，在二分之一至四分之三周期间，图(b)一阶弯曲振动恢复至平衡状态，图(a)反向一阶弯曲振动模态达到最大弯曲状态，外部衬套整体呈现图(a) 的反向一阶弯曲振动模态，在四分之三至周期结束期间，图(a)反向一阶弯曲振动恢复至平衡状态，图(b)反向一阶弯曲振动模态达到最大弯曲状态，外部衬套整体呈现图(b)反向一阶弯曲振动模态，如此循环往复，形成了外部衬套在空间上的旋转弯曲运动；给两组压电陶瓷片反向通电，即可形成外部衬套反向旋转弯曲运动。
本发明还公开了一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器的驱动方法，包含以下步骤：
如图10所示，为一个周期内贴片式压电螺杆泵的任意界面运输液体工作原理图；如图a所示，t＝0时，所述外部衬套向左侧达到最大弯曲状态，内部螺杆由于是橡胶材料，不能及时跟随动作，于是两者间产生空腔；如图b所示，t＝T/4时，所述外部衬套向上达到最大弯曲状态，工作液体被挤压至上面；如图c所示，t＝T/2时,外部衬套向右达到最大弯曲状态，工作液体被挤压至右侧，接着如图d所示，t＝3T/4时，外部衬套向下达到最大弯曲状态，液体被挤压至下面；如此循环，外部衬套作周期性摇头运动和内部螺杆配合产生缝隙，又因为螺纹是螺旋前进的结构，所以液体沿螺纹方向从一侧泵输至另一侧。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，包括贴片式压电螺杆泵单元、液压缸、活塞以及活塞杆，其中：
所述贴片式压电螺杆泵单元包括外部衬套、压电陶瓷片以及内部螺杆，压电陶瓷片设置在外部衬套的外侧周向上，外部衬套的内部中间安装内部螺杆；
外部衬套本体内沿轴向设置有第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔，第一流道通孔、第一螺纹盲孔、第二流道通孔、第二螺纹盲孔沿外部衬套周向方向依次分布；
外部衬套左右两侧分别连接有液压缸，液压缸上设置有配套的流道通孔和螺纹通孔；
液压缸内设置有活塞，活塞杆伸入液压缸连接所述活塞；所述外部衬套为阶梯圆柱管结构，外部沿圆周均匀布置四个平面，压电陶瓷片对应安装在四个平面上；
每两片相对的压电陶瓷片设置为一组，设置两组，安装在所述平面上；
两组压电陶瓷片分别具有п/2相位差的电信号，分别激励出空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，外部衬套接地；两个模态在时间上具有п/2相位差；
激励压电陶瓷片，在一个周期内第一个四分之一周期，初始位置，外部衬套整体呈现一阶弯曲振动模态，在四分之一到二分之一周期间，外部衬套整体呈现一阶弯曲振动模态，在二分之一至四分之三周期间，外部衬套整体呈现反向一阶弯曲振动模态，在四分之三至周期结束期间，外部衬套整体呈现反向一阶弯曲振动模态，循环往复，形成外部衬套在空间上的旋转弯曲运动；给两组压电陶瓷片反向通电，即形成外部衬套反向旋转弯曲运动；
外部衬套内径小于活塞直径，阻挡活塞在直线运动中进入外部衬套内部；
内部螺杆设置在外部衬套内部中间弯曲振动振幅最大处。
2.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述内部螺杆采用橡胶材料、聚二甲基硅氧烷或者塑料。
3.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，外部衬套的内部中间设置一段矩形螺纹，内螺纹杆为外部设置矩形螺纹的杆结构，内螺纹杆与外部衬套通过矩形螺纹配合连接。
4.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述液压缸为一侧开口，一侧封闭的圆筒结构，封闭的一侧设置第一通孔；圆筒上对称设置两个半U型通孔，所述U型通孔从开口侧的侧面贯通至圆筒内侧壁面，两个U型通孔分别与第一流道通孔、第二流道通孔连通；
圆筒上还设置有与第一螺纹盲孔、第二螺纹盲孔连通的第一螺钉通孔、第二螺钉通孔。
5.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，所述活塞为环状结构。
6.根据权利要求1所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器，其特征在于，外部衬套左右两侧通过密封圈连接液压缸，密封圈上设置有保证外部衬套和液压缸连通的通孔。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的贴片式压电螺杆泵液压直线作动器的驱动方法，其特征在于，包括如下步骤：
工作状态下作动器内部充满液体，给两组压电陶瓷片分别施加Usin(ωt)和Ucos(ωt)电信号，U为电信号峰值，ω为角频率，t为时间；
分别激发出外部衬套两个空间上互相垂直的一阶弯曲振动模态，这两个模态在空间上耦合出旋转弯曲运动，在外部衬套和内部螺杆的配合下产生沿螺旋线方向运动的可移动腔体；
将液体从左侧泵输到右侧，推动第二活塞杆线向右运动，第二活塞杆的有杆腔体积减小，挤压液体沿内部流道进入第一活塞杆的有杆腔，推动第一活塞杆向右作直线运动；当第二活塞杆运动至第二液压缸内侧壁面的流道孔的时候，内部液体停止流动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63285352A (ja) * 1987-05-15 1988-11-22 Aisin Warner Ltd 超音波モ−タを用いた油圧制御装置
US6940209B2 (en) * 2003-09-08 2005-09-06 New Scale Technologies Ultrasonic lead screw motor
JP5364323B2 (ja) * 2008-09-12 2013-12-11 カヤバ工業株式会社 シリンダ装置
CN101354052A (zh) * 2008-09-12 2009-01-28 吉林大学 压电液压直线马达
GB2493706B (en) * 2011-08-11 2013-11-06 Caterpillar Inc Combined closed loop hydraulic circuit and hydraulic energy storage system
CN102889272B (zh) * 2012-10-19 2016-01-20 南京工程学院 一种压电-电液混合驱动臂及其控制方法
RU2617759C2 (ru) * 2012-12-19 2017-04-26 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Система управления на основе винтового забойного механизма
CN207161425U (zh) * 2017-09-05 2018-03-30 燕山大学 单作用往复液压作动器
CN108422441B (zh) * 2018-05-21 2023-05-09 南京航空航天大学 一种基于压电螺杆泵的水下机械臂及其控制方法
CN109018314B (zh) * 2018-08-08 2020-06-09 北京特种机械研究所 一种无人机起落架的电液刹车阀
CN109538558A (zh) * 2018-12-11 2019-03-29 山东交通学院 一种盾构掘进机双活塞杆对称液压油缸串联连接推进系统
CN111550390A (zh) * 2020-05-20 2020-08-18 成都航空职业技术学院 一种压电液压泵
CN212272675U (zh) * 2020-07-09 2021-01-01 湖南鹏翔星通汽车有限公司 一种双液压缸结构
CN112081729B (zh) * 2020-08-18 2021-11-26 华南农业大学 一种带滑阀的谐振式压电叠堆泵

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