CN117685258A - 一种多变量液压控制结构及一种滑油系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压控制技术领域，公开了一种多变量液压控制结构及一种滑油系统，壳体一为圆筒状，分流活门设置在壳体一内且位于第一进油口和第二进油口之间，分流活门左端通过弹簧A连接壳体一左端盖内壁，分流活门右端通过弹簧B连接顶杆，顶杆穿过壳体一右端盖伸出；随动活塞设置在壳体二内且位于第二出油口和第三进油口之间，随动活塞左端通过弹簧C连接壳体二左端盖内壁，随动活塞右端为长轴，长轴穿过壳体二右端盖伸出；随动活塞长轴末端设有齿条；顶杆右端上方铰接有杠杆，所述杠杆上连接有滚轮，杠杆下端接触顶杆右端；在壳体一和壳体二之间设置有转轴，转轴一端连接齿轮，所述齿轮与齿条配合，转轴另一端连接凸轮，所述凸轮与滚轮配合。

Description

一种多变量液压控制结构及一种滑油系统

技术领域

本发明属于液压控制技术领域，公开了一种多变量液压控制结构及一种滑油系统。

背景技术

液压控制机构是一种利用液压传动能力来实现机械运动控制的机构，它由多个部分组成，这些部分相互配合，共同完成机构的各项功能。现有的液压控制机构一般由压力源、液压控制阀、液压执行元件、连接元件等组成。

如图1所示，常见的液压控制机构一般由弹簧A、弹簧C、分流活门2、随动活塞3等组成，液压油P1、P2为控制油，P3为回油，P4为泵后油。P2一般由电液伺服阀或系统输出油提供，通过改变P2油压控制分流活门2移动，进而控制随动活塞3移动，输出相应位移(或速度)，实现发动机所需的控制规律。

现有技术为单变量控制，即一个输入变量对应一个输出变量，且为单一的线性输出变量，很难满足整机差异化及精细化的控制需要；其次，由于P2压力源一般由电液伺服阀或系统输出油提供，流体通过阀门和管道传输过程中会发生能量损失，黏着阻力和惯性阻力也会消耗能量，造成控制机构效率较低。且电液伺服阀价格昂贵、体积和重量大，而系统输出油往往具有较大脉动，不能实现精确控制；再次，现有技术一般为开环控制，输出量无法根据输入量的变化而进行反馈调整，存在控制精度低、响应速度慢等缺点。

发明内容

本发明的目的是：为了克服现有技术的不足，设计了一种多变量液压控制机构。本发明的液压控制机构设计有线性和非线性指令作为输入变量，可以通过同时控制多个输入变量，输出不同的线性或非线性变量，满足发动机精细且多样化的控制需求。同时采用机械式闭环反馈控制，输入变量可以根据输出变量进行反馈调整，且机械式反馈输入避免了液压力输入具有的脉动较大的缺点，输入变量较为平稳，大大提高了输出的控制精度。同时，由于本发明的控制机构为机械式，其响应速度较快。满足了某型燃油调节器燃油流量的增加量符合转速增加的需求。

本发明技术方案如下：

一种多变量液压控制结构，包括：壳体一、壳体二、分流活门、随动活塞、弹簧A、弹簧B、弹簧C、顶杆、杠杆、滚轮、凸轮、齿轮；

所述壳体一为圆筒状，壳体一侧壁从左向右依次设置有第一进油口、第二进油口和第一出油口；

所述壳体二为圆筒状，壳体二侧壁从左向右依次设置有第二出油口、第三进油口和第三出油口；

所述分流活门设置在壳体一内且位于第一进油口和第二进油口之间，分流活门左端通过弹簧A连接壳体一左端盖内壁，分流活门右端通过弹簧B连接顶杆，顶杆穿过壳体一右端盖伸出；

随动活塞设置在壳体二内且位于第二出油口和第三进油口之间，随动活塞左端通过弹簧C连接壳体二左端盖内壁，随动活塞右端为长轴，长轴穿过壳体二右端盖伸出；随动活塞长轴末端设有齿条；

顶杆右端上方铰接有杠杆，所述杠杆上连接有滚轮，杠杆下端接触顶杆右端；在壳体一和壳体二之间设置有转轴，转轴一端连接齿轮，所述齿轮与齿条配合，转轴另一端连接凸轮，所述凸轮与滚轮配合。

进一步，所述第一出油口位于第二进油口远离第一进油口一侧13mm。

进一步，第三进油口和第三出油口均位于随动活塞主体右侧。

进一步，第三进油口正对第三出油口。

进一步，第三出油口通过管路连通第二进油口。为减小第三出油口压力在管路中的沿程损失，管路长度设为30mm。

进一步，分流活门与壳体一内部间隙配合，配合间隙为：0.015mm～0.028mm。

进一步，随动活塞与壳体二内部间隙配合，配合间隙为：0.03mm～0.045mm。

进一步，第一进油口连接控制油P1，控制油P1油压随发动机转速变化而变化。当发动机转速从0增加至12000r/min，滑油温度为60℃时，P1压力从0增加至300kPa。

进一步，第三进油口连接泵后工作油P4。当发动机转速从0增加至12000r/min，滑油温度为60℃时，P4压力从0增加至450kPa。

进一步，第一出油口和第二出油口均作为回油端连接至油箱。

一种滑油系统，包括有所述多变量液压控制结构。

有益效果：

本发明采用闭环反馈机构精确控制了随动活塞的输出位移(或速度)，实现了燃油调节器燃油流量的增加量符合转速增加的需求，且结构简单、占用空间小，重量轻，经济性好，同时克服了控制油脉动较大的缺点，提高了随动活塞的控制精度和控制机构的响应速度。

附图说明

为了更清晰地说明本发明具体实施方案，下面将对方案具体的附图加以说明。

图1常见的液压控制机构示意图；

图2为本发明提出的一种多变量液压控制结构示意图；

1.弹簧A，2.分流活门，3.随动活塞，4.弹簧C，5.分流活门开度，6.滚轮，7.凸轮，8.齿轮，9.杠杆，10.顶杆，11.弹簧B；

P1.控制油，P2.控制油，P3回油，P4.泵后油。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

一种多变量液压控制机构主要包括分流活门、随动活塞、齿条、齿轮、凸轮、杠杆、滚轮、顶杆、弹簧等，如图2所示，随动活塞3的杆上设计有齿条，齿轮轴上设计有齿轮8，齿条与齿轮8啮合实现传动；

(1)凸轮7安装于齿轮轴上，与齿轮轴一起转动；

(2)杠杆9与滚轮6设计为一体，随着凸轮7的转动将位移传递给顶杆10；

(3)顶杆10运动压缩弹簧B，增加弹簧力，使分流活门2移动；

(4)随动活塞3的上的齿条、齿轮8、凸轮7、杠杆9、滚轮6、顶杆10、弹簧B共同构成液压控制机构的闭环反馈，实现将随动活塞3的输出位移(或速度)反馈给分流活门2；

(5)凸轮7和弹簧B为液压控制机构的反馈输入量，可以通过改变凸轮7的型面和弹簧B的刚度使随动活塞3输出不同的位移(或速度)。

图2为本发明的一种多变量液压控制机构，主要由分流活门、随动活塞、齿轮、凸轮、杠杆、滚轮、顶杆、弹簧等组成。

本发明中的液压控制机构有两路来油，一路为压力随一定规律变化的控制油P1，一路为泵后工作油P4。

为了减少反馈控制机构的响应时间，将弹簧B全长设置为23mm，弹簧刚度为25N/mm。

为了增加P1的控制灵敏性，将弹簧A全长设置为25mm，弹簧刚度为6N/mm。

为了减少随动活塞3对液压控制机构的响应时间，将分流活门2所遮蔽的孔直径设为Ф3mm。

为了有效的克服随动活塞3右腔的液压力，同时具有一定的位移变化量，将弹簧C全长设置为40mm，弹簧刚度为32N/mm。

为了保证反馈的灵敏性，齿轮8花键的加工精度设置为GJB305-7级。

为了保证反馈的灵敏性，随动活塞3齿条的齿距最大累积误差设置为-0.028mm～+0.028mm。

随动活塞3在发动机转速800r/min～900r/min时开始移动，对应的分流活门2的初始开度为0.52mm～0.65mm。

随动活塞3总位移为5～5.85mm。

随动活塞3每移动1mm，分流活门开度5变化量为0.0064mm～0.0066mm。

P1由滑油泵增压后，再经分油活门分流之后形成，其压力较滑油泵后压力偏低，且随发动机转速的变化而变化。当开始起动发动机后，发动机转速逐渐增加，因而控制油路压力P1也逐渐增大，分流活门2的左边增加了一项油压P1的力，就逐渐向右移动。此时虽然随动活塞3的右腔有泵后工作油P4来油，但因和回油路相通，建立不起压力，故随动活塞3在右端位置不动。随着转速的逐渐增大，P1压力也逐渐增大，分流活门2逐渐向右移动，并将其衬筒上的油孔关小，回油量减少，因此，随动活塞3右腔内有了油压并不断增加，克服弹簧C的弹力使随动活塞3向左移动，通过一系列杠杆作用，控制计量活门型孔逐渐增大，供油量也不断地增加。

随着转速的继续增加，P1不断增加，分流活门2还在向右移动，随动活塞3页继续向左移动，可是在随动活塞3的杆上有齿条，通过齿条带动齿轮8顺时针转动，同时也使凸轮7顺时针旋转，凸轮7压滚轮6带动杠杆9顺时针摆动，压顶杆10向左移动，压缩弹簧B，增大弹簧B的作用力，因此，使分流活门2右移速度变慢，回油口面积减小的速度变慢，但不是立即堵死。所以，随动活塞3右腔的滑油压力也逐渐增大，将随动活塞3继续向左慢慢推移，通过一些列杠杆作用，使计量活门型孔慢慢增大，即供油量慢慢增加，从而使燃油流量的增加量符合发动机转速增加的需求。

在上述控制过程中，反馈控制变量包括两个部分，一个是弹簧B，一个是凸轮7。

弹簧B的刚度大小决定了分流活门2关闭衬筒上的油孔的速度。当弹簧B的刚度较大时，顶杆10压缩弹簧B，弹簧B对分流活门2的作用力较大，分流活门2右移速度较慢，回油口面积减小的速度较慢，随动活塞3右腔的滑油压力增加的趋势较慢，随动活塞3左移的速度较慢，计量活门型孔增大的速度较慢，燃油流量增大的速度也较慢；反之，当弹簧B的刚度较小时，顶杆10压缩弹簧B，弹簧B对分流活门2的作用力较小，分流活门2右移速度较快，回油口面积减小的速度较快，随动活塞3右腔的滑油压力增加的趋势较快，随动活塞3左移的速度较快，计量活门型孔增大的速度较快，燃油流量变增大的速度也较快。综上所述，弹簧B作为反馈控制变量，调整其刚度大小，可根据发动机需求，实现不同的控制特性。

凸轮7的型面不仅决定了分流活门2关闭衬筒上的油孔的速度，而且还可以改变分流活门2的位移曲线形状。

当凸轮7的型面半径均匀变化时，凸轮7压滚轮6带动杠杆9顺时针摆动，压顶杆10向左移动，压缩弹簧B，增大弹簧B的作用力，使分流活门2右移速度变慢，且其位移呈线性变化，回油口面积减小的速度变慢，随动活塞3右腔的滑油压力增加的趋势变慢，随动活塞3向左移动的速度变慢，计量活门型孔增大的速度变慢，燃油流量增大的速度也变慢，且呈线性变化；

当凸轮7的型面为不规则形状时，凸轮7压滚轮6带动杠杆9顺时针摆动，压顶杆10向左移动，压缩弹簧B，增大弹簧B的作用力，使分流活门2右移速度变慢，回油口面积减小的速度变慢，随动活塞3右腔的滑油压力增加的趋势变慢，随动活塞3向左移动的速度变慢，计量活门型孔增大的速度变慢，燃油流量增大的速度也变慢，燃油流量曲线变化规律与凸轮的不规则型面相一致。

随动活塞3的输出同时就是反馈机构的输入，当随动活塞3产生位移的同时，液压控制机构的动作也完成了，即弹簧B增加的弹力作用在分流活门2上。这是由于随动活塞3、齿轮8、凸轮7、滚轮6、杠杆9、顶杆10、弹簧B之间是刚性连接，随动活塞3的位移将会瞬间传递至弹簧B。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多变量液压控制结构，其特征在于：所述结构包括：壳体一、壳体二、分流活门、随动活塞、弹簧A、弹簧B、弹簧C、顶杆、杠杆、滚轮、凸轮、齿轮；

所述壳体一为圆筒状，壳体一侧壁从左向右依次设置有第一进油口、第二进油口和第一出油口；

所述壳体二为圆筒状，壳体二侧壁从左向右依次设置有第二出油口、第三进油口和第三出油口；

所述分流活门设置在壳体一内且位于第一进油口和第二进油口之间，分流活门左端通过弹簧A连接壳体一左端盖内壁，分流活门右端通过弹簧B连接顶杆，顶杆穿过壳体一右端盖伸出；

随动活塞设置在壳体二内且位于第二出油口和第三进油口之间，随动活塞左端通过弹簧C连接壳体二左端盖内壁，随动活塞右端为长轴，长轴穿过壳体二右端盖伸出；随动活塞长轴末端设有齿条；

顶杆右端上方铰接有杠杆，所述杠杆上连接有滚轮，杠杆下端接触顶杆右端；在壳体一和壳体二之间设置有转轴，转轴一端连接齿轮，所述齿轮与齿条配合，转轴另一端连接凸轮，所述凸轮与滚轮配合。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于：所述第一出油口位于第二进油口远离第一进油口一侧。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于：第三进油口和第三出油口均位于随动活塞主体右侧。

4.根据权利要求3所述的结构，其特征在于：第三进油口正对第三出油口。

5.根据权利要求4所述的结构，其特征在于：第三出油口通过管路连通第二进油口。

6.根据权利要求5所述的结构，其特征在于：分流活门与壳体一内部间隙配合，配合间隙为：0.015mm～0.028mm。

7.根据权利要求6所述的结构，其特征在于：随动活塞与壳体二内部间隙配合，配合间隙为：0.03mm～0.045mm。

8.根据权利要求7所述的结构，其特征在于：第一进油口连接控制油P1，控制油P1油压随发动机转速变化而变化。

9.根据权利要求8所述的结构，其特征在于：第三进油口连接泵后工作油P4；第一出油口和第二出油口均作为回油端连接至油箱。

10.一种滑油系统，其特征在于：所述系统包括有权利要求1-9中任一项所述的结构。