CN113339335A - 一种增压弹射的伺服作动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于弹射系统领域，公开了一种增压弹射的伺服作动系统，包括囊隔式蓄能器、连续增压系统、电液伺服阀、单出杆液压缸，连续增压系统包括三位四通电磁换向阀、双作用增压缸和四个单向阀，其输出油路与囊隔式蓄能器的油路交汇并连接电液伺服阀，电液伺服阀控制单出杆液压缸。所述双作用增压缸包括大活塞、第一小活塞、第二小活塞，并由活塞杆连接，左右两端各形成了一个大油腔、一个小油腔，小油腔用于输出增压油液至囊隔式蓄能器。本发明对弹射伺服作动系统中的油液进行了增压，提高了系统功重比，减少了系统流量，降低元器件选型难度，提高了系统的集成性；以双作用增压缸为核心的连续增压系统，降低了弹射时间间隔，提高了系统效率。

Description

一种增压弹射的伺服作动系统
技术领域
本发明属于弹射系统领域，具体涉及一种增压弹射的伺服作动系统。
背景技术
弹射系统作为一直以来的一项研究热点，在许多领域都有应用。由于弹射武器对弹射力要求较大，又受制于主系统提供的油压较低，所以导致传统弹射伺服作动系统的流量较大，元器件体积与成本较高。通过将主系统提供的低压油进行增压之后再进行弹射，可以有效减小系统流量，降低元器件体积和成本，在设计阶段可以降低元器件选型难度。同时，小体积的伺服阀响应频率通常更高，这可以改善并提高弹射过程中的控制精度。
发明内容
鉴于上述问题，本发明针对传统弹射伺服作动系统，改进其结构，通过所设计的连续增压系统，将外部系统提供的低压油进行增压后再进行弹射，使得伺服作动系统具备更大的功重比，进而有效减小系统流量，降低元器件的体积与成本，降低元器件选型难度。
为了实现上述目的，本发明具体技术方案如下：
一种增压弹射的伺服作动系统，包括囊隔式蓄能器、连续增压系统、电液伺服阀、单出杆液压缸；所述连续增压系统的输出油路与囊隔式蓄能器的油路交汇，且与电液伺服阀的油液入口连接；所述电液伺服阀连接并控制单出杆液压缸；所述连续增压系统包括三位四通电磁换向阀、双作用增压缸和四个单向阀。
进一步说，所述双作用增压缸包括大活塞、第一小活塞、第二小活塞，并由活塞杆连接在一起；大活塞与第一小活塞、第二小活塞分别形成两个大油腔；第一小活塞形成的右端小油腔出口连接第一单向阀和第二单向阀；第二小活塞形成的左端小油腔出口连接第三单向阀和第四单向阀。
进一步说，当连续增压系统的三位四通电磁换向阀左位工作时，压力油液通过三位四通电磁换向阀的左位进入双作用增压缸左端的大、小油腔，推动活塞向右运动，则双作用增压缸右端大油腔中的油液经三位四通电磁换向阀右位流回油箱，双作用增压缸3右端小油腔的油液经第二单向阀输出，此过程中第一单向阀、第四单向阀被封闭；
当活塞移动到右端时，三位四通电磁换向阀的右位工作，压力油液通过三位四通电磁换向阀的右位进入双作用增压缸右端的大、小油腔，推动活塞向左移动；双作用增压缸左端大油腔的油液经三位四通电磁换向阀左位流回油箱，双作用增压缸左端小油腔的油液经第四单向阀输出，此过程中第二单向阀、第三单向阀被封闭；左右两端油腔交替输出高压油，用于连续增压。
进一步说，连续增压系统的输出压力为：
Figure BDA0003117793060000021
式中，pi为压力油液的供油压力，po为连续增压系统的输出油液压力，Ab为双作用增压缸大活塞的截面积，As为双作用增压缸第一小活塞、第二小活塞的截面积。
进一步说，一种增压弹射的伺服作动系统的控制策略是：
步骤1)：弹射前，打开第三截止阀，高压气源为囊隔式蓄能器内部充入一定压力气体，当囊隔式蓄能器的充气压力达到设定值时，关闭第三截止阀；
步骤2)：三位四通电磁换向阀的a端、b端依次循环通电，通过第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀与双作用增压缸，将油液进行连续增压后，注入囊隔式蓄能器中，当囊隔式蓄能器的油压达到设定值时，蓄能完成，三位四通电磁换向阀断电；
步骤3)：弹射时，囊隔式蓄能器内的气体推动油液，通过第一截止阀，进入电液伺服阀；
通过电液伺服阀控制单出杆液压缸的进油、回油流量，从而控制弹射过程中单出杆液压缸的活塞杆速度，用于将弹射体推出弹射管；
步骤4)：当所述活塞杆触发第一行程开关时，电液伺服阀的阀口面积按照一定规律减小，完成活塞杆减速过程；当触发第二行程开关时，弹射过程完成，通过电液伺服阀控制活塞杆的缩回。
与传统的弹射伺服作动系统相比，本发明具有以下优点：
1、本发明对弹射伺服作动系统中的油液进行了增压，提高了系统功重比，减少了系统流量，有效地降低了元器件的体积与成本，降低元器件选型难度。
2、本发明有效降低了元器件的体积，进而提高了系统的集成性，同时小体积的电液伺服阀响应频率更高，这可以改善并提高弹射过程中的控制精度。
3、本发明设计了以双作用增压缸为核心的连续增压系统，可以为弹射伺服作动系统提供连续的增压油，从而降低了弹射的时间间隔，提高了系统的工作效率。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1本发明的液压系统原理图；
图2本发明的连续增压系统原理图。
图中：1、三位四通电磁换向阀，2.1、第一单向阀，2.2、第二单向阀，2.3、第三单向阀，2.4、第四单向阀，3、双作用增压缸，3.1、大活塞，3.2、活塞杆，3.3、第一小活塞，3.4、第二小活塞，4.1、第一截止阀,4.2、第二截止阀,4.3、第三截止阀，5、囊隔式蓄能器，6、安全阀，7.1、第一压力传感器，7.2、第二压力传感器，7.3、第三压力传感器，7.4、第四压力传感器，8.1、第一压力表，8.2、第二压力表，8.3、第三压力表，8.4、第四压力表，9、电液伺服阀，10、单出杆液压缸，11.1、第一行程开关，11.2、第二行程开关。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
本发明的液压系统原理如图1所示，包括三位四通电磁换向阀1、第一单向阀2.1、第二单向阀2.2、第三单向阀2.3、第四单向阀2.4、双作用增压缸3、第一截止阀4.1、第二截止阀4.2、第三截止阀4.3、囊隔式蓄能器5、安全阀6、第一压力传感器7.1、第二压力传感器7.2、第三压力传感器7.3、第四压力传感器7.4、第一压力表8.1、第二压力表8.2、第三压力表8.3、第四压力表8.4、电液伺服阀9、单出杆液压缸10、第一行程开关11.1、第二行程开关11.2。所述囊隔式蓄能器5与双作用增压缸3的油路交汇，然后通向电液伺服阀9。
系统的控制策略具体是：
步骤1)：弹射前，打开第三截止阀4.3，高压气源为囊隔式蓄能器5内部充入一定压力气体，用于后续推动油液进入系统。当囊隔式蓄能器5的充气压力达到设定值时，关闭第三截止阀4.3。
步骤2)：三位四通电磁换向阀1的a端、b端依次循环通电，通过第一单向阀2.1、第二单向阀2.2、第三单向阀2.3、第四单向阀2.4与双作用增压缸3，将油源压力进行连续增压后，注入囊隔式蓄能器5中，为弹射储存能量。当囊隔式蓄能器5的油压达到设定值时，蓄能完成，三位四通电磁换向阀1断电。
步骤3)：弹射时，囊隔式蓄能器5内的气体推动油液，通过第一截止阀4.1，进入电液伺服阀9。
通过电液伺服阀9控制单出杆液压缸10的进油、回油流量，从而控制弹射过程中单出杆液压缸10的活塞杆速度，所述活塞杆可以将弹射体推出弹射管。
步骤4)：当所述活塞杆触发第一行程开关11.1时，电液伺服阀的阀口面积按照一定规律减小，完成活塞杆减速过程，并通过在单出杆液压缸10有杆腔一端加装缓冲结构，有效减小弹射过程中的冲击与振动。当触发第二行程开关11.2时，表示弹射过程完成，通过控制电液伺服阀9，控制单出杆液压缸10的活塞杆缩回。这样就完成了弹射与缩回的一个工作循环。
在双作用增压缸3与三位四通电磁换向阀1之间的两条回路上，分别装有第一压力传感器7.1、第二压力传感器7.2、第一压力表8.1、第二压力表8.2，在双作用增压缸3和电液伺服阀9之间，装有第三压力传感器7.3、第三压力表8.3，在囊隔式蓄能器5与第三截止阀4.3之间，装有第四压力传感器7.4、第四压力表8.4，用于检测系统内部压力。同时在系统内部的囊隔式蓄能器5和三位四通电磁换向阀1之间油路上装有安全阀6和第二截止阀4.2，当系统内压力过大时，第二截止阀4.2打开，通过安全阀6卸除部分压力。
系统的连续增压原理如图2所示。
双作用增压缸3中包括大活塞3.1、第一小活塞3.3、第二小活塞3.4，并通过一根活塞杆3.2连接在一起。大活塞3.1的截面积为Ab，第一小活塞3.3、第二小活塞3.4截面积大小均为As。
当三位四通电磁换向阀1的左位工作时，外部油箱中的油液经过液压泵输出为压力油液，再通过三位四通电磁换向阀1的左位进入双作用增压缸3左端的大、小油腔，推动活塞向右运动；双作用增压缸3右端大油腔中的油液经三位四通电磁换向阀1右位流回油箱，双作用增压缸3右端小油腔的油液经第二单向阀2.2输出。此过程中第一单向阀2.1、第四单向阀2.4被封闭。
当活塞移动到右端时，三位四通电磁换向阀1的右位工作，液压泵输出的压力油液通过三位四通电磁换向阀1的右位进入双作用增压缸3右端的大、小油腔，推动活塞向左移动；双作用增压缸3左端大油腔的油液经三位四通电磁换向阀1左位流回油箱，双作用增压缸3左端小油腔的油液经第四单向阀2.4输出。此过程中第二单向阀2.2、第三单向阀2.3被封闭。
这样，双作用增压缸3的活塞不断往复运动，左右两端便交替输出高压油，从而实现了连续增压。
所以，当不计油箱回油压力时，连续增压系统的输出压力为：
Figure BDA0003117793060000061
式中，pi为油源供油压力，po为连续增压系统输出压力，Ab为双作用增压缸3大活塞3.1的截面积，As为双作用增压缸3第一小活塞3.3、第二小活塞3.4的截面积。

Claims (5)

1.一种增压弹射的伺服作动系统，其特征在于：
包括囊隔式蓄能器、连续增压系统、电液伺服阀、单出杆液压缸；
所述连续增压系统的输出油路与囊隔式蓄能器的油路交汇，且与电液伺服阀的油液入口连接；
所述电液伺服阀连接并控制单出杆液压缸；
所述连续增压系统包括三位四通电磁换向阀、双作用增压缸和四个单向阀。
2.根据权利要求1所述的一种增压弹射的伺服作动系统，其特征在于：
所述双作用增压缸包括大活塞、第一小活塞、第二小活塞，并由活塞杆连接在一起；大活塞与第一小活塞、第二小活塞分别形成两个大油腔；第一小活塞形成的右端小油腔出口连接第一单向阀和第二单向阀；第二小活塞形成的左端小油腔出口连接第三单向阀和第四单向阀。
3.根据权利要求2所述的一种增压弹射的伺服作动系统，其特征在于：
当连续增压系统的三位四通电磁换向阀左位工作时，压力油液通过三位四通电磁换向阀的左位进入双作用增压缸左端的大、小油腔，推动活塞向右运动，则双作用增压缸右端大油腔中的油液经三位四通电磁换向阀右位流回油箱，双作用增压缸3右端小油腔的油液经第二单向阀输出，此过程中第一单向阀、第四单向阀被封闭；
当活塞移动到右端时，三位四通电磁换向阀的右位工作，压力油液通过三位四通电磁换向阀的右位进入双作用增压缸右端的大、小油腔，推动活塞向左移动；双作用增压缸左端大油腔的油液经三位四通电磁换向阀左位流回油箱，双作用增压缸左端小油腔的油液经第四单向阀输出，此过程中第二单向阀、第三单向阀被封闭；左右两端油腔交替输出高压油，用于连续增压。
4.根据权利要求3所述的一种增压弹射的伺服作动系统，其特征在于：
连续增压系统的输出压力为：
Figure FDA0003117793050000021
式中，pi为压力油液的供油压力，po为连续增压系统的输出油液压力，Ab为双作用增压缸大活塞的截面积，As为双作用增压缸第一小活塞、第二小活塞的截面积。
5.根据权利要求3所述的一种增压弹射的伺服作动系统，其特征在于：
系统的控制策略是：
步骤1)：弹射前，打开第三截止阀，高压气源为囊隔式蓄能器内部充入一定压力气体，当囊隔式蓄能器的充气压力达到设定值时，关闭第三截止阀；
步骤2)：三位四通电磁换向阀的a端、b端依次循环通电，通过第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀与双作用增压缸，将油液进行连续增压后，注入囊隔式蓄能器中，当囊隔式蓄能器的油压达到设定值时，蓄能完成，三位四通电磁换向阀断电；
步骤3)：弹射时，囊隔式蓄能器内的气体推动油液，通过第一截止阀，进入电液伺服阀；
通过电液伺服阀控制单出杆液压缸的进油、回油流量，从而控制弹射过程中单出杆液压缸的活塞杆速度，用于将弹射体推出弹射管；
步骤4)：当所述活塞杆触发第一行程开关时，电液伺服阀的阀口面积按照一定规律减小，完成活塞杆减速过程；当触发第二行程开关时，弹射过程完成，通过电液伺服阀控制活塞杆的缩回。
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