CN114439817A - 一种模块化水下直流液压动力单元 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水下机器人及液压传动控制领域,具体地说是一种模块化水下直流液压动力单元,包括水下直流电机、液压泵、回油组件及压力油组件,液压泵采用立式布局安装于水下直流电机的顶部,所述回油组件与液压泵的吸油口相连,所述压力油组件与液压泵的压力油口相连;所述水下直流电机驱动液压泵旋转,所述回油组件的油液通过液压泵吸出并升高压力,压力升高后的油液通过所述压力油组件送至潜水器上的执行机构,驱动所述潜水器上的执行机构动作。本发明解决了现有电动推进水下机器人液压系统中各部件布置分散、管路设计繁琐、不易于装配和维护等问题,为电动推进水下机器人提供了一种通用解决方案,具有模块化、结构紧凑、易于安装等诸多优点。
Description
技术领域
本发明属于水下机器人及液压传动控制领域,具体地说是一种模块化水下直流液压动力单元。
背景技术
水下机器人通常都配置有液压机械手进行海底作业,如执行沉积物取样、触发海底机构等。电动推进水下机器人动力通常采用直流输电,为满足液压机械手液压动力的需求,需要单独设计一套基于直流供电的水下液压系统。传统的水下HPU(液压动力单元)通常只包含水下直流电机和液压泵,而诸如补偿器、液压阀块、高压过滤器、回油过滤器、液压阀等液压零部件则需要单独设计和布置,再通过管路将这些部件油路连通,在设计上较为复杂,液压管路也极易产生油液泄漏等问题。
发明内容
针对传统水下液压动力单元存在的上述问题,本发明的目的在于提供一种模块化水下直流液压动力单元。该模块化水下直流液压动力单元的水下直流电机及液压泵采用立式安装结构,将补偿器、液压阀块,回油过滤器,高压过滤器、控制电路板等与电机泵组相结合,使液压系统成为一个独立的单元,最大程度地减小了液压系统的重量和占用空间,减少了需要布置的液压管路。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明包括水下直流电机、液压泵、回油组件及压力油组件,其中液压泵采用立式布局安装于水下直流电机的顶部,所述回油组件与液压泵的吸油口相连,所述压力油组件与液压泵的压力油口相连;所述水下直流电机驱动液压泵旋转,所述回油组件的油液通过液压泵吸出并升高压力,压力升高后的油液通过所述压力油组件送至潜水器上的执行机构,驱动所述潜水器上的执行机构动作。
其中:所述回油组件包括回油油路块、位移传感器、补偿器套筒、皮囊压盖、传感器套筒、皮囊、活塞及弹簧,所述回油油路块与补偿器套筒密封连接,所述位移传感器、皮囊压盖、传感器套筒、皮囊、活塞及弹簧分别位于回油油路块与补偿器套筒形成的密闭储油空间内,所述位移传感器与回油油路块固接,所述传感器套筒套设于位移传感器外部,所述皮囊的一端通过皮囊压盖与传感器套筒的上端固接,所述皮囊的另一端被密封夹紧于回油油路块与补偿器套筒之间,所述皮囊上安装有活塞,所述弹簧套设于传感器套筒的外部,所述弹簧的两端分别与传感器套筒的上端及补偿器套筒的底部抵接;所述补偿器套筒上开设有与通孔,所述皮囊下方的空间通过通孔与外界海水相通,所述皮囊上方的空间通过回油油路块上的管道与液压泵的吸油口相连通;所述回油油路块上开设有向皮囊上方空间注油的注油孔。
所述回油油路块上安装有回油过滤器,所述回油过滤器的进液端与潜水器执行机构的回油相连通,所述回油过滤器的出液端通过管道与皮囊上方的空间相连通。
所述回油油路块内安装有比例溢流阀,所述比例溢流阀的压力油口通过管路与液压泵的控制口相连,通过所述比例溢流阀控制液压泵的输出压力。
所述密闭储油空间内安装有控制电路板,所述位移传感器及比例溢流阀分别与控制电路板相连,所述回油油路块上安装有接插件,所述控制电路板通过接插件连接至潜水器控制系统。
所述压力油组件包括高压油路块及分别安装于所述高压油路块上的单向阀、测压接头和高压过滤器,所述液压泵的高压油经单向阀、高压过滤器进入潜水器上的执行机构。
所述高压油路块上还安装有用于泄压的溢流阀。
本发明的优点与积极效果为:
1.体积小,结构紧凑;本发明将补偿器、回油油路块、高压油路块、回油过滤器、高压过滤器等液压元件与水下直流电机、液压泵集成为一体,最大程度地减少了液压系统所占空间,具有很高的集成度。
2.易于装配和维护,成本低;本发明中集成式的HPU减少了各液压元件之间管路连接,减少了配管的工作量,降低了成本,同时避免了管路油液泄漏。
3.易于实现泵的变量控制,节约能耗;本发明中水下HPU集成了比例溢流阀,能够实现直流电机空载启动,同时可以根据实际工况远程控制液压泵输出压力,减少系统发热,节约能耗。
附图说明
图1为本发明的结构主视图;
图2为本发明的结构俯视图;
图3为本发明的立体结构示意图;
图4为本发明回油组件的立体结构示意图;
图5为本发明回油组件的主视剖视图;
图6为本发明压力油组件的立体结构示意图;
图7为本发明压力油组件的结构主视图;
其中:1为水下直流电机,2为液压泵,3为回油组件,4为压力油组件;
301为回油油路块,302为位移传感器,303为补偿器套筒,304为比例溢流阀,305为回油过滤器,306为接插件,307为传感器固定板,308为皮囊压盖,309为传感器套筒,310为皮囊,311为活塞,312为弹簧,313为通孔;
401为高压油路块,402为单向阀,403为溢流阀,404为测压接头,405为高压过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1~3所示,本发明包括水下直流电机1、液压泵2、回油组件3及压力油组件4,其中水下直流电机1作为水下直流液压动力单元对外安装的基座,液压泵2采用立式布局安装于水下直流电机1的顶部,水下直流电机1与液压泵2刚性连接,回油组件3与液压泵2的吸油口相连,压力油组件4与液压泵2的压力油口相连;水下直流电机1驱动液压泵2旋转,回油组件3的油液通过液压泵2吸出并升高压力,压力升高后的油液通过压力油组件4送至潜水器上的执行机构,驱动潜水器上的执行机构动作。
如图1~5所示,本实施例的回油组件3包括回油油路块301、位移传感器302、补偿器套筒303、比例溢流阀304、回油过滤器305、接插件306、传感器固定板307、皮囊压盖308、传感器套筒309、皮囊310、活塞311及弹簧312,回油油路块301为带有补偿器法兰端盖的结构形式,与补偿器套筒303上的法兰密封连接,位移传感器302、皮囊压盖308、传感器套筒309、皮囊310、活塞311及弹簧312分别位于回油油路块301与补偿器套筒303形成的密闭储油空间内,位移传感器302通过传感器固定板307与回油油路块301固接,传感器套筒309套设于位移传感器302外部,皮囊310的一端通过皮囊压盖308与传感器套筒309的上端固接,皮囊310的另一端被密封夹紧于回油油路块301与补偿器套筒303之间,皮囊310上安装有活塞311,活塞311位于密封储油空间内,弹簧312套设于传感器套筒309的外部,弹簧312的两端分别与传感器套筒309的上端及补偿器套筒303的底部抵接;补偿器套筒303上开设有与通孔313,皮囊310下方的空间通过通孔313与外界海水相通,皮囊310下方的密闭空间体积可随外界压力变化而变化,使水下直流液压动力单元的吸油口油液压力与外界海水相互平衡;皮囊310上方的空间通过回油油路块301上的管道、回油油路块301上的出口与液压泵2的吸油口相连通;回油油路块301上开设有向皮囊310上方空间注油的注油孔。
本实施例的回油油路块301上安装有回油过滤器305,回油过滤器305采用法兰连接安装于回油油路块301下部,回油过滤器305的进液端与潜水器执行机构的回油相连通,回油过滤器305的出液端通过管道与皮囊310上方的空间相连通。
本实施例在回油油路块301内安装有比例溢流阀304,比例溢流阀304浸在油液中,并罩有电磁铁封盖,电磁铁封盖固接于回油油路块301的上方;比例溢流阀304的压力油口通过管路与液压泵2的控制口相连,通过比例溢流阀304控制液压泵2的输出压力。
本实施例的密闭储油空间内通过螺钉安装有控制电路板,位移传感器302及比例溢流阀304分别与控制电路板相连,回油油路块301上安装有接插件306,比例溢流阀304控制信号线经内部孔道与控制电路板相连,并通过接插件306连接至潜水器控制系统,进而通过控制水下直流液压动力单元的压力实现水下直流电机的空载启动。
如图1~3及图6、图7所示,本实施例的压力油组件4包括高压油路块401、单向阀402、溢流阀403、测压接头404及高压过滤器405,单向阀402及溢流阀403分别插装在高压油路块401上,高压过滤器械05采用法兰连接安装于高压油路块401下部,测压接头发04安装在高压油路块401上;液压泵2的高压油经单向阀402、高压过滤器405进入潜水器上的执行机构,溢流阀403起泄压作用。
本发明的工作原理为:
水下直流电机1在额定工作电压下驱动液压泵2旋转,将吸自回油组件3中的油液压力升高,再经过压力油组件4驱动潜水器上的执行机构。回油组件3中的补偿器套筒303与回油油路块301之间形成了密闭空间,该空间的容积能够依靠皮囊308的伸缩不断变化,从而实现回油组件3中的液压油压力与外界是相互平衡的。压力油组件4和回油组件3上都集成有过滤器,保证水下直流液压动力单元的输出油液和流回油液都具有足够的清洁度。
比例溢流阀304的压力油口与液压泵2的控制油口相连,实现泵输出压力的远程控制。位移传感器302能够实时检测回油组件3内油液容积的变化,位移传感器302检测到的信号给潜水器控制系统。
压力油组件4装有测压接头404,可以外接压力表以检测泵输出的油液的压力大小。溢流阀403用作安全阀,可以限定系统最高的压力,防止发生意外,压力油道中串联的单向阀402可以防止油液倒灌至液压泵2内,对液压泵2起到保护作用。
综上所述,本发明提出了一种模块化水下直流液压动力单元,解决了电动推荐水下机器人液压系统元件多,管路复杂等问题。本发明具有体积小、结构紧凑,易于装配和维护,成本低以及易于实现变量控制等诸多优点,为水下机器人液压系统提供了一种模块化的水下HPU。
Claims (7)
1.一种模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:包括水下直流电机(1)、液压泵(2)、回油组件(3)及压力油组件(4),其中液压泵(2)采用立式布局安装于水下直流电机(1)的顶部,所述回油组件(3)与液压泵(2)的吸油口相连,所述压力油组件(4)与液压泵(2)的压力油口相连;所述水下直流电机(1)驱动液压泵(2)旋转,所述回油组件(3)的油液通过液压泵(2)吸出并升高压力,压力升高后的油液通过所述压力油组件(4)送至潜水器上的执行机构,驱动所述潜水器上的执行机构动作。
2.根据权利要求1所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述回油组件(3)包括回油油路块(301)、位移传感器(302)、补偿器套筒(303)、皮囊压盖(308)、传感器套筒(309)、皮囊(310)、活塞(311)及弹簧(312),所述回油油路块(301)与补偿器套筒(303)密封连接,所述位移传感器(302)、皮囊压盖(308)、传感器套筒(309)、皮囊(310)、活塞(311)及弹簧(312)分别位于回油油路块(301)与补偿器套筒(303)形成的密闭储油空间内,所述位移传感器(302)与回油油路块(301)固接,所述传感器套筒(309)套设于位移传感器(302)外部,所述皮囊(310)的一端通过皮囊压盖(308)与传感器套筒(309)的上端固接,所述皮囊(310)的另一端被密封夹紧于回油油路块(301)与补偿器套筒(303)之间,所述皮囊(310)上安装有活塞(311),所述弹簧(312)套设于传感器套筒(309)的外部,所述弹簧(312)的两端分别与传感器套筒(309)的上端及补偿器套筒(303)的底部抵接;所述补偿器套筒(303)上开设有与通孔(313),所述皮囊(310)下方的空间通过通孔(313)与外界海水相通,所述皮囊(310)上方的空间通过回油油路块(301)上的管道与液压泵(2)的吸油口相连通;所述回油油路块(301)上开设有向皮囊(310)上方空间注油的注油孔。
3.根据权利要求2所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述回油油路块(301)上安装有回油过滤器(305),所述回油过滤器(305)的进液端与潜水器执行机构的回油相连通,所述回油过滤器(305)的出液端通过管道与皮囊(310)上方的空间相连通。
4.根据权利要求2所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述回油油路块(301)内安装有比例溢流阀(304),所述比例溢流阀(304)的压力油口通过管路与液压泵(2)的控制口相连,通过所述比例溢流阀(304)控制液压泵(2)的输出压力。
5.根据权利要求4所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述密闭储油空间内安装有控制电路板,所述位移传感器(302)及比例溢流阀(304)分别与控制电路板相连,所述回油油路块(301)上安装有接插件(306),所述控制电路板通过接插件(306)连接至潜水器控制系统。
6.根据权利要求1所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述压力油组件(4)包括高压油路块(401)及分别安装于所述高压油路块(401)上的单向阀(402)、测压接头(404)和高压过滤器(405),所述液压泵(2)的高压油经单向阀(402)、高压过滤器(405)进入潜水器上的执行机构。
7.根据权利要求6所述的模块化水下直流液压动力单元,其特征在于:所述高压油路块(401)上还安装有用于泄压的溢流阀(403)。
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