CN202789363U - 一种伺服变量柱塞泵 - Google Patents

Abstract

一种伺服变量柱塞泵，包括伺服电机、滚珠丝杠、滑动变量杆、导向座、斜盘球头及斜盘，还包括泵壳体、密封盖、限位传感器、柱塞、柱塞套、泵动力输入轴轴承座、泵动力输入轴。本实用新型采用伺服电机驱动滚珠丝杠来对柱塞泵的变量机构进行操纵，可实现对柱塞泵输出排量以及流向的精确控制，解决液压系统流量、压力与负载之间的最佳匹配问题，达到液压系统节能与伺服控制的目的。

Description

一种伺服变量柱塞泵

技术领域

本实用新型属于电液伺服驱动与控制领域，涉及液压系统动力油源所用的一种伺服变量柱塞泵。

背景技术

液压传动技术作为工业领域的一项基础传动技术，在国民经济的各行各业有着广泛的应用。尤其是在20世纪80年代以后，随着计算机技术、伺服电机驱动技术、控制技术的发展，为传统的液压传动技术带来了新的发展机遇，各种全新原理与构造的液压系统、液压元件不断涌现，液压传动系统的能耗水平、控制精度与响应速度等性能指标获得了极大地提高，液压传动技术的应用领域不断拓展。

液压泵作为液压系统最关键的动力部件，其性能的好坏直接影响到整个液压系统的性能。随着工业的快速发展，能源短缺的形势日益严峻，因此对液压系统的节能与环保要求越来越高。恒压变量泵作为一种高效、节能的油源供给形式，自上世纪70年代以来，在国内外获得了快速的发展与应用。相继开发出了液控恒压变量泵、电液伺服控制恒压变量泵、步进电机控制恒压变量泵以及比例变量泵等伺服变量柱塞泵。目前，我国恒压变量泵发展的技术水平还普遍较低，高性能液压系统所需的液压泵基本上采用进口的比例变量泵。由于比例变量泵系统复杂，存在控制难度大、加工困难、价格昂贵等缺陷，因此研发一种结构简单、控制易行、价格低廉的伺服变量柱塞泵具有十分重要的现实意义。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种新型伺服变量柱塞泵，克服现有伺服变量泵存在的系统复杂、控制难度大、维护困难等问题。

本实用新型的目的是这样实现的，一种伺服变量柱塞泵，包括伺服电机且通过联轴器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠驱动与螺母固联的滑动变量杆往复移动，滑动变量杆与斜盘球头铰接，将往复运动转换为斜盘的摆动，斜盘与柱塞铰接，通过改变斜盘倾角从而实现改变柱塞泵的输出排量。

还包括限位传感器，所述限位传感器设置在泵壳体的密封盖上，可限制所述滑动变量杆的极限位置或确定滑动变量杆零位。

所述伺服电机通过连接座与所述泵壳体连接，所述滚珠丝杠通过轴承及轴承座固定在所述泵壳体上，所述泵壳体上还设有导向座用来防止滑动变量杆转动，泵动力输入轴（16）通过轴承座（15）固定。

本实用新型采用伺服电机驱动滚珠丝杠来对柱塞泵的变量机构进行操纵，可实现对柱塞泵输出排量以及流向的精确控制，解决液压系统输出流量、压力与负载之间的最佳匹配问题，达到液压系统节能与伺服控制的目的。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图2为本实用新型实施例三维立体图。

图中，1.伺服电机，2.连接座，3.联轴器，4.轴承座，5.滚珠丝杠，6.滑动变量杆，7.导向座，8.斜盘球头，9.泵壳体，10.密封盖，11.限位传感器，12.斜盘，13.柱塞，14.柱塞套，15.轴承座，16.泵动力输入轴。

具体实施方式

实施例，一种伺服变量柱塞泵，参见图1，伺服电机1、连接座2、联轴器3、轴承座4、滚珠丝杠5、滑动变量杆6、导向座7、斜盘球头8、泵壳体9、密封盖10、限位传感器11、斜盘12、柱塞13、柱塞套14、轴承座15、泵动力输入轴16。伺服电机1通过联轴器3与滚珠丝杠5连接且将动力传递给滚珠丝杠5，滚珠丝杠5通过轴承和轴承座固定在泵壳体9，滚珠丝杠5上的螺母与滑动变量杆6固联，实现将丝杠的转动转化为滑动变量杆6作上下往复直线运动，斜盘球头8与滑动变量杆6通过高副连接，斜盘球头8与斜盘12刚性连接，滑动变量杆6带动斜盘球头8做上下摆动，斜12盘随着滑动变量杆6的上下移动而上下摆动，改变斜盘12倾角，从而使得柱塞13在柱塞套14内的有效行程得到改变，达到改变伺服变量柱塞泵排量的目的。限位传感器11设置在泵壳体9的密封盖10上，用来限制滑动变量杆6的极限位置，也就是限定斜盘12的最大摆角，柱塞13与柱塞套14是一对精密偶件，两者之间有较高的配合精度，从而完成伺服变量柱塞泵的吸油和排油过程。

伺服电机1通过连接座2与泵壳体9连接，滚珠丝杠5通过轴承和轴承座4固定在泵壳体9上，泵壳体9上还设有导向座7用来防止滑动变量杆转动，泵动力输入轴16通过轴承座15固定。

伺服变量柱塞泵输出排量的自动调节与控制原理见图3。由于伺服电机1驱动的滚珠丝杠螺母机构可实现高精度的滑动变量杆6的位移控制，因此，该伺服变量柱塞泵的排量采用开环控制。排量控制指令u通过控制器转换成伺服驱动器的控制指令脉冲数N和脉冲频率f，伺服驱动器根据控制指令对伺服电机1转速n和转角θ进行控制；伺服电机1驱动滚珠丝杠5将伺服电机1的转角θ转变为滑动变量杆6的轴向位移量y，斜盘球头8变量机构将滑动变量杆6的轴向位移量y转换成斜盘12的倾角γ；而斜盘12倾角γ将决定柱塞13的有效行程，柱塞13的有效行程与伺服变量泵的排量q相对应。可见，通过对伺服电机1转角θ的控制可以实现对伺服变量泵排量的准确控制，其控制关系为：

q=πPRr²n₁θ/180L    （1）

式中，q为伺服变量柱塞泵的排量；θ为伺服电机1的转角；P为滚珠丝杠5螺距；R为柱塞13绕着泵动力输入轴16的回转半径；r为柱塞13半径；n₁为柱塞数目；L为斜盘摆动中心到斜盘球头中心之间的距离。

在实际应用中，先由限位传感器11确定滑动变量杆6的参考位置，并根据滑动变量杆6的参考位置确定出斜盘12的绝对零位，然后根据外部载荷对伺服变量柱塞泵输出排量的需要，运用公式（1）计算出伺服电机1的控制指令，从而实现对伺服变量柱塞泵排量的准确控制。

如图1所示，斜盘12的初始倾角γ为零度，当伺服电机1正转的时候，伺服电机1将旋转运动传递给与之相连接的滚珠丝杠5，滚珠丝杠螺母机构将旋转运动转化为滑动变量杆6的向下直线滑动，进而调节斜盘球头8的位置向下摆动，使得斜盘12倾角从0向γ逐渐变大。相反，当伺服电机1反转时，调节斜盘球头8的位置向上摆动，使得斜盘12倾角从0向-γ逐渐变大。斜盘12倾角的正负表示伺服变量柱塞泵的进出油口的变换，从而实现双向变排量的目的。

Claims (3)

1.一种伺服变量柱塞泵，其特征在于：包括伺服电机（1）且通过联轴器（3）与滚珠丝杠（5）连接，所述滚珠丝杠驱动与螺母固联的滑动变量杆（6）往复移动，滑动变量杆（6）与斜盘球头（8）铰接，将往复运动转换为斜盘的摆动，所述斜盘与柱塞（13）铰接，通过改变斜盘倾角从而实现改变柱塞泵的输出排量。 

2.如权利要求1所述的伺服变量柱塞泵，其特征在于：还包括限位传感器（11），所述限位传感器（11）设置在泵壳体（9）的密封盖（10）上，可限制所述滑动变量杆（6）的极限位置或确定滑动变量杆零位。 

3.如权利要求2所述的伺服变量柱塞泵，其特征在于：所述伺服电机（1）通过连接座（2）与所述泵壳体（9）连接，所述滚珠丝杠（5）通过轴承和轴承座（4）固定在所述泵壳体（9）上，所述泵壳体（9）上还设有导向座（7）用来防止滑动变量杆转动,泵动力输入轴（16）通过轴承座（15）固定。 

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