CN203604349U - 用模拟量控制液压能量吸收的装置 - Google Patents
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Abstract
用模拟量控制液压能量吸收的装置，当带有能量的液体PQ进入主进油口到下内耗腔到主出油口流出，其吸收能量y与流量Q线性增大，与下内耗腔间隙δ成三次方数量级增大，控制油路△P△Q进入控制进油口到上稳压腔，当压力能够克服锥伐弹簧的预紧力时锥伐芯右移将打开控制出油口，使控制液体流经控制出油口—控制油路回油管道—油箱。只要保持这种流动状态，则上稳压腔的压力为一个恒定值，该恒定值克服下内耗腔的压力及弹性支撑力，从而控制下内耗腔间隙δ变化，每调整一次调节手柄上稳压腔内的压力就可变为另一个恒定值，又使下内耗腔间隙δ再次变化，通过上稳压腔压力传感器信号转换模块的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块的输出信号U2I2经过电位差比较器的比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路进入控制用计算机，由控制用计算机发出电脉冲信号，经输出脉冲控制信号线路输入伺服步进电机，由伺服步进电机的输出量扭矩转角ω控制，从而控制调节手柄完成整个控制过程。
Description
技术领域
本实用新型是一种用模拟量控制液压能量吸收的装置，特别是带有计算机控制模拟量的液压能量吸收装置及方法。
背景技术
目前广泛采用的能量吸收器，其原理是利用液体流经小孔时会产生较大的损失，作为依据而设计出各种各样的能量吸收装置。其主要的问题是，在工作时由于小孔的直径不会改变，故不能按事先约定的程序进行控制，更不能根据实际工作状况调整约定程序。
发明内容
本实用新型的目的是要提供一种用模拟量控制液压能量吸收的装置，较好解决了上述问题，它可以按事先约定的程序进行控制，也根据实际工作状况调整约定程序。
本实用新型的目的是这样实现的：该装置包括能量吸收壳体(1)、弹性支撑(2)、密封条(3)、上盖(4)、浮动压力平衡侧板(5)、前后端盖(6)、控制阀壳体(7)、移动支撑垫片(8)、锥阀芯(9)、锥阀弹簧(10)、调节手柄(11)、控制油路回油管道(12)、油箱(13)、上稳压腔压力传感器(14)、下内耗腔压力传感器(15)、伺服步进电机(16)、控制用计算机(17)、电位差比较器(18)、输出脉冲控制信号线路(19)、输入控制信号线路(20)、上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)，能量吸收壳体(1)与前后端盖(6)固定连接形成一个带有内槽的长方体，浮动压力平衡侧板(5)为长方体在该长方槽内形成动配合，浮动压力平衡侧板(5)的四周有密封条(3)进行密封，弹性支撑(2)的上方与浮动压力平衡侧板(5)的下面接触，弹性支撑(2)的下方与能量吸收壳体(1)的地面接触，形成浮动压力平衡侧板(5)的下面与能量吸收壳体(1)的内底部形成了下内耗腔，下内耗腔的高度即下内耗腔间隙(δ)、下内耗腔宽度(L)、浮动压力平衡侧板(5)的上面与上盖(4)形成了上稳压腔，通过浮动压力平衡侧板(5)上的上下腔连接孔(E)使上稳压腔(D)与下内耗腔(C)接通，上下腔连接孔(E)的位置处在浮动压力平衡侧板(5)的纵向中心线前半部，靠近前后端盖(6)，在前后端盖(6)上分别有主进油口(a)、主出油口(b)，主进油口(a)、主出油口(b)处于前后端盖(6)的纵向中心线上，同时与能量吸收壳体(1)的底面靠近，并在下内耗腔(C)之内，在能量吸收壳体(1)的两侧面上端有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，控制进油口(K1)、控制出油口(K2)处在上稳压腔(D)之内，锥阀弹簧(10)左端压在锥阀芯(9)上、右端压在移动支撑垫片(8)上，使锥阀芯(9)将控制出油口(K2)堵死，调整调节手柄(11)可调节锥阀芯(9)堵塞控制出油口(K2)的压力，锥阀芯(9)与移动支撑垫片(8)与控制阀壳体(7)动配合，移动支撑垫片(8)固定在能量吸收壳体(1)的右侧面控制出油口(K2)处，而调节手柄(11)由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制，由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机(17)发出电脉冲新信号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入伺服步进电机(16)，由伺服步进电机(16)控制调节手柄(11)。
其特征是：控制阀壳体(7)内有圆形移动支撑垫片(8)与之动配合，移动支撑垫片(8)左端面与预压锥阀弹簧(10)接触，锥阀弹簧(10)的左端面与锥阀芯(9)接触，移动支撑垫片(8)的右端面与调节手柄(11)接触，转动调节手柄(11)可调节锥阀弹簧(10)的预紧力，控制阀壳体(7)的内腔通过控制油路回油管道(12)与油箱(13)接通，而调节手柄(11)与伺服步进电机(16)的输出轴所产生的扭矩转角ω连接，伺服步进电机(16)与输出脉冲控制信号线路(19)连接，输出脉冲控制信号线路(19)与控制用计算机(17)连接，控制用计算机(17)与输入控制信号线路(20)连接，输入控制信号线路(20)与电位差比较器(18)连接，电位差比较器(18)与上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)连接，上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)与上稳压腔压力传感器(14)连接，下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)与下内耗腔压力传感器(15)连接。
其特征是：能量吸收壳体(1)为 U字型长方体，左右两侧的内壁面要平行，要有较高的光洁度，在左右两侧壁上分别有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，底部有下内耗腔压力传感器(15)，根据特征1所述的上盖(4)为长方体板，内面有上稳压腔压力传感器(14)。
有益效果：由于采用了上述装置结构，当带有能量的液体PQ进入主进油口到由下内耗腔的高度即下内耗腔间隙(δ)和下内耗腔的宽度(L)形成的过流断面下内耗腔到主出油口流出，通过该装置的主能量吸收过程计算，其函数式为
y = f ( Q /δ3)
其中，y为液体流进该能量吸收装置的损失能量（也就是该装置的吸收能量）；
Q为液体流进该能量吸收装置的流量，当Q增大y也线性增大；
δ为液体流进该能量吸收装置的间隙量（下内耗腔间隙），当减小时使y成三次方数量级增大；所有的能量损失都转换为热能；
主能量吸收过程：当带有能量的液体PQ进入主出油口到由下内耗腔的高度就下内耗腔间隙(δ)和下内耗腔宽度L形成的过流断面下内耗腔到主出油口流出，通过计算液体流进该装置时所损失的能量y与Q线性增大，与下内耗腔间隙(δ)成三次方数量级增大；模拟量的控制过程：控制油路△P△Q进入控制进油口(K1)，再进入上稳压腔，当压力能够克服锥阀弹簧(10)的预紧力时锥阀芯(9)右移控制出油口(K2)打开，液体流经控制出油口—控制油路回油管道(12)—油箱(13)，只要保持这种流动状态，则上稳压腔的压力为一个恒定值，该恒定值克服下内耗腔的压力及弹性支撑(2)力，从而可以控制下内耗腔间隙(δ)变化，每调整一次调节手柄(11)下内耗腔内的压力就可变为另一个恒定值，又使下内耗腔间隙(δ)再次变化，而调节手柄由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制，由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器(18)进行比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机(17)发出电脉冲新型号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入到伺服步进电机(16)，伺服步进电机(16)控制调节手柄，完成整个液压能量吸收控制过程。
优点：1）控制用计算机识别外界不同能量变化，按模拟量约定的程序进行控制。2）可根据外界不同的工作状况，通过控制用计算机重新调整模拟量程序。3）散热性好；（4）吸收能量平稳。
附图说明
图1为实用新型的结构图。
图中：1、能量吸收壳体；2、弹性支撑；3、密封条；4、上盖；5、浮动压力平衡侧板；6、前后端盖；7、控制阀壳体；8、移动支撑垫片；9、锥阀芯；10、锥阀弹簧；11、调节手柄；12、控制油路回油管道；13、油箱；14、上稳压腔压力传感器；15、下内耗腔压力传感器；16、伺服步进电机；17、控制用计算机；18、电位差比较器；19、输出脉冲控制信号线路；20、输入控制信号线路；21、上稳压腔压力传感器信号转换模块；22、下内耗腔压力传感器信号转换模块；a、主进油口；b、主出油口；C、下内耗腔；D、上稳压腔；E、上下腔连接孔；δ、下内耗腔间隙；L、下内耗腔宽度；K1、控制进油口；K2、控制出油口。
具体实施方式
实施例1：本实用新型的液压能量吸收的装置：该装置包括能量吸收壳体(1)、弹性支撑(2)、密封条(3)、上盖(4)、浮动压力平衡侧板(5)、前后端盖(6)、控制阀壳体(7)、移动支撑垫片(8)、锥阀芯(9)、锥阀弹簧(10)、调节手柄(11)、控制油路回油管道(12)、油箱(13)、上稳压腔压力传感器(14)、下内耗腔压力传感器(15)、伺服步进电机(16)、控制用计算机(17)、电位差比较器(18)、输出脉冲控制信号线路(19)、输入控制信号线路(20)、上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)，能量吸收壳体(1)与前后端盖(6)固定连接形成一个带有内槽的长方体，浮动压力平衡侧板(5)为长方体在该长方槽内形成动配合，浮动压力平衡侧板(5)的四周有密封条(3)进行密封，弹性支撑(2)的上方与浮动压力平衡侧板(5)的下面接触，弹性支撑(2)的下方与能量吸收壳体(1)的地面接触，形成浮动压力平衡侧板(5)的下面与能量吸收壳体(1)的内底部形成了下内耗腔，下内耗腔的高度就是下内耗腔间隙(δ)、下内耗腔宽度(L)、浮动压力平衡侧板(5)的上面与上盖(4)形成了上稳压腔，通过浮动压力平衡侧板(5)上的上下腔连接孔(E)使上稳压腔(D)与下内耗腔(C)接通，上下腔连接孔(E)的位置处在浮动压力平衡侧板(5)的纵向中心线前半部，靠近前后端盖(6)，在前后端盖(6)上分别有主进油口(a)、主出油口(b)，主进油口(a)、主出油口(b)处于前后端盖(6)的纵向中心线上，同时与能量吸收壳体(1)的底面靠近，并在下内耗腔(C)之内，在能量吸收壳体(1)的两侧面上端有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，控制进油口(K1)、控制出油口(K2)处在上稳压腔(D)之内，锥阀弹簧(10)左端压在锥阀芯(9)上、右端压在移动支撑垫片(8)上，使锥阀芯(9)将控制出油口(K2)堵死，调整调节手柄(11)可调节锥阀芯(9)堵塞控制出油口(K2)的压力，锥阀芯(9)与移动支撑垫片(8)与控制阀壳体(7)动配合，移动支撑垫片(8)固定在能量吸收壳体(1)的右侧面控制出油口(K2)处，而调节手柄(11)由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制，由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机(17)发出电脉冲新信号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入伺服步进电机(16)，由伺服步进电机(16)控制调节手柄(11)。
其特征是：控制阀壳体(7)内有圆形移动支撑垫片(8)与之动配合，移动支撑垫片(8)左端面与预压锥阀弹簧(10)接触，锥阀弹簧(10)的左端面与锥阀芯(9)接触，移动支撑垫片(8)的右端面与调节手柄(11)接触，转动调节手柄(11)可调节锥阀弹簧(10)的预紧力，控制阀壳体(7)的内腔通过控制油路回油管道(12)与油箱(13)接通，而调节手柄(11)与伺服步进电机(16)的输出轴所产生的扭矩转角ω连接，伺服步进电机(16)与输出脉冲控制信号线路(19)连接，输出脉冲控制信号线路(19)与控制用计算机(17)连接，控制用计算机(17)与输入控制信号线路(20)连接，输入控制信号线路(20)与电位差比较器(18)连接，电位差比较器(18)与上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)连接，上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)与上稳压腔压力传感器(14)连接，下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)与下内耗腔压力传感器(15)连接。
其特征是：能量吸收壳体(1)为 U字型长方体，左右两侧的内壁面要平行，要有较高的光洁度，在左右两侧壁上分别有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，底部有下内耗腔压力传感器(15)，根据特征1所述的上盖(4)为长方体板，内面有上稳压腔压力传感器(14)。
具体吸收方法步骤为：主能量吸收过程：当带有能量的液体PQ进入主进油口到由下内耗腔的高度就下内耗腔间隙(δ)和下内耗腔宽度(L)形成的过流断面下内耗腔到主出油口流出，通过该装置的主能量吸收过程计算，其函数式为
y = f ( Q /δ3)
其中，y为液体流进该能量吸收装置的损失能量（也就是该装置的吸收能量）；
Q为液体流进该能量吸收装置的流量，当Q增大y也线性增大；
δ为液体流进该能量吸收装置的间隙量（下内耗腔间隙），当减小时使y成三次方数量级增大；所有的能量损失都转换为热能。
模拟量的控制过程：控制油路△P△Q进入控制进油口(K1)，再进入上稳压腔，当压力能够克服锥阀弹簧(10)的预紧力时锥阀芯(9)右移控制出油口(K2)打开，液体流经控制出油口—控制油路回油管道(12)—油箱(13)，只要保持这种流动状态，则上稳压腔的压力为一个恒定值，该恒定值克服下内耗腔的压力及弹性支撑(2)力，从而可以控制下内耗腔间隙(δ)变化，每调整一次调节手柄(11)下内耗腔内的压力就可变为另一个恒定值，又使下内耗腔间隙(δ)再次变化，而调节手柄由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制，由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器(18)进行比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机发出电脉冲新型号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入到伺服步进电机(16)，伺服步进电机控制(16)调节手柄，完成整个液压能量吸收控制过程。
工作原理：当带有能量的液体PQ进入主进油口到由下内耗腔间隙(δ)及下内耗腔高度(L)形成的过流断面下内耗腔到主出油口，液体在下内耗腔内流动，下内耗腔(C)处的压力由Pc降为△P0。控制油路△P△Q进入控制进油口(K1)，再进入上稳压腔，当压力能够克服锥阀弹簧(10)的预紧力时锥阀芯(9)右移打开控制出油口(K2)，液体流经控制出油口(K2)—控制油路回油管道(12)—油箱(13)，只要保持这种流动状态，则上稳压腔(D)处的压力为一个恒定值，该恒定值乘浮动压力平衡侧板(5)上端的面积所得的乘积减去下内耗腔处的压力P0乘浮动压力平衡侧板(5)下端的面积所得的乘积，两者的差值克服弹性支撑(2)使浮动压力平衡侧板(5)下移下内耗腔间隙减小，使y成下内耗腔间隙(δ)的三次方数量级增大，从而达到了完全吸收能量的目的，每调整一次调节手柄(11)下内耗腔间隙值就有相应的变化。而调节手柄(11)由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制。由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器(18)进行比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机(17)发出电脉冲新型号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入伺服步进电机(16)，伺服步进电机(16)控制调节手柄(11)。该模拟量控制过程分为两部分：按被吸收的能量大小范围划分几个区域，按等差或等比数列完成整个控制过程。从而可以控制y值大小。做到控制用计算机识别外界不同能量变化，按模拟量约定的程序进行控制。并根据外界不同的工作状况，通过控制用计算机重新调整模拟量程序。
Claims (2)
1.用模拟量控制液压能量吸收的装置，其特征是：该装置包括能量吸收壳体(1)、弹性支撑(2)、密封条(3)、上盖(4)、浮动压力平衡侧板(5)、前后端盖(6)、控制阀壳体(7)、移动支撑垫片(8)、锥阀芯(9)、锥阀弹簧(10)、调节手柄(11)、控制油路回油管道(12)、油箱(13)、上稳压腔压力传感器(14)、下内耗腔压力传感器(15)、伺服步进电机(16)、控制用计算机(17)、电位差比较器(18)、输出脉冲控制信号线路(19)、输入控制信号线路(20)、上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)，能量吸收壳体(1)与前后端盖(6)固定连接形成一个带有内槽的长方体，浮动压力平衡侧板(5)为长方体在该长方槽内形成动配合，浮动压力平衡侧板(5)的四周有密封条(3)进行密封，弹性支撑(2)的上方与浮动压力平衡侧板(5)的下面接触，弹性支撑(2)的下方与能量吸收壳体(1)的地面接触，形成浮动压力平衡侧板(5)的下面与能量吸收壳体(1)的内底部形成了下内耗腔，下内耗腔的高度就是下内耗腔间隙(δ)、下内耗腔宽度(L)、浮动压力平衡侧板(5)的上面与上盖(4)形成了上稳压腔，通过浮动压力平衡侧板(5)上的上下腔连接孔(E)使上稳压腔(D)与下内耗腔(C)接通，上下腔连接孔(E)的位置处在浮动压力平衡侧板(5)的纵向中心线前半部，靠近前后端盖(6)，在前后端盖(6)上分别有主进油口(a)、主出油口(b)，主进油口(a)、主出油口(b)处于前后端盖(6)的纵向中心线上，同时与能量吸收壳体(1)的底面靠近，并在下内耗腔(C)之内，在能量吸收壳体(1)的两侧面上端有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，控制进油口(K1)、控制出油口(K2)处在上稳压腔(D)之内，锥阀弹簧(10)左端压在锥阀芯(9)上、右端压在移动支撑垫片(8)上，使锥阀芯(9)将控制出油口(K2)堵死，调整调节手柄(11)可调节锥阀芯(9)堵塞控制出油口(K2)的压力，锥阀芯(9)与移动支撑垫片(8)与控制阀壳体(7)动配合，移动支撑垫片(8)固定在能量吸收壳体(1)的右侧面控制出油口(K2)处，而调节手柄(11)由伺服步进电机(16)的输出量扭矩转角ω控制，由上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)的输出信号U1I1和下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)的输出信号U2I2经过电位差比较器比较运算后输出△I3△U3，经输入控制信号线路(20)进入控制用计算机(17)，由控制用计算机(17)发出电脉冲新信号，经输出脉冲控制信号线路(19)输入伺服步进电机(16)，由伺服步进电机(16)控制调节手柄(11)。
2.根据权利要求1所述的用模拟量控制液压能量吸收的装置，其特征是：控制阀壳体(7)内有圆形移动支撑垫片(8)与之动配合，移动支撑垫片(8)左端面与预压锥阀弹簧(10)接触，锥阀弹簧(10)的左端面与锥阀芯(9)接触，移动支撑垫片(8)的右端面与调节手柄(11)接触，转动调节手柄(11)可调节锥阀弹簧(10)的预紧力，控制阀壳体(7)的内腔通过控制油路回油管道(12)与油箱(13)接通，而调节手柄(11)与伺服步进电机(16)的输出轴所产生的扭矩转角ω连接，伺服步进电机(16)与输出脉冲控制信号线路(19)连接，输出脉冲控制信号线路(19)与控制用计算机(17)连接，控制用计算机(17)与输入控制信号线路(20)连接，输入控制信号线路(20)与电位差比较器(18)连接，电位差比较器(18)与上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)、下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)连接，上稳压腔压力传感器信号转换模块(21)与上稳压腔压力传感器(14)连接，下内耗腔压力传感器信号转换模块(22)与下内耗腔压力传感器(15)连接。
3. 根据权利要求1所述的用模拟量控制液压能量吸收的装置，其特征是：能量吸收壳体(1)为 U字型长方体，左右两侧的内壁面要平行，要有较高的光洁度，在左右两侧壁上分别有控制进油口(K1)、控制出油口(K2)，底部有下内耗腔压力传感器(15)，根据特征1所述的上盖(4)为长方体板，内面有上稳压腔压力传感器(14)。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140521 Termination date: 20150923 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |