負載敏感的電動靜液作動器制造技術

本發明專利技術涉及一種負載敏感的電動靜液作動器，包括變排量液壓泵、第一串聯開關組、非對稱液壓缸、壓力隨動伺服閥和執行機構。變排量液壓泵包括進油口和出油口。第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥和第二開關閥。非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，殼體被第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔。壓力隨動伺服閥連接在非對稱液壓缸的第一有桿腔與執行機構的輸入端之間。執行機構的輸入端與壓力伺服閥的輸出端連接。采用本發明專利技術的負載敏感的電動靜液作動器，可通過控制壓力隨動伺服閥的輸出液壓來定量調節變排量液壓泵的輸出流量，進而降低整個系統的散熱和功耗。

【技術實現步驟摘要】
負載敏感的電動靜液作動器
本專利技術涉及一種電動靜液作動器領域，特別是一種負載敏感的電動靜液作動器。
技術介紹
EHA(電動靜液作動器，Electro-HydrostaticActuator)是一種高度集成的局部液壓作動器，是多電飛機中功率電傳作動系統的執行機構。EHA與傳統的液壓作動系統相比具有體積小、重量輕、效率高等優點，是當前研究的熱點。通過采用負載敏感的方式，可以減少能量損失，降低電機的發熱。目前，國際上飛機的功率電傳作動系統應用比較多的是定排量變轉速型電動靜液作動器，其優點是結構簡單、重量較輕。但是，由于高度的集成化設計，導致系統散熱比較困難；在大負載下，電機效率較低，電流較大，發熱嚴重，致使EHA無法長時間工作。目前的解決方案，一是系統設計之初，考慮系統的散熱問題；二是利用變排量泵，通過改變泵的排量來改變系統的傳動比，從而改善電機的功率匹配狀況，減小系統的發熱量。而變量泵的變量執行機構大多采用伺服閥控制液壓缸來驅動泵的變量機構實現變排量，或者采用機電作動器(EMA)驅動泵的變量機構實現變排量；這兩種方式結構比較復雜，增加了系統故障率。由于負載敏感控制系統的功率損耗較低，效率遠高于常規液壓系統；高效率、功率損失小意味著燃料的節省以及液壓系統較低的發熱量；因而也有研究機構將負載敏感方式引入EHA中。但是現有的負載敏感型EHA大多采用伺服閥進行換向與控制，而伺服閥在工作的過程中將產生大量熱量，不利于減小系統的發熱。
技術實現思路
在下文中給出關于本專利技術的簡要概述，以便提供關于本專利技術的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本專利技術的窮舉性概述。它并不是意圖確定本專利技術的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本專利技術的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。本專利技術的一個主要目的在于提供一種新的負載敏感的電動靜液作動器，其可減小整個系統的發熱、減少能量損失，進而提高整個系統的工作效率。根據本專利技術的一方面，一種負載敏感的電動靜液作動器，包括變排量液壓泵、第一串聯開關組、非對稱液壓缸、壓力隨動伺服閥和執行機構；所述變排量液壓泵包括進油口和出油口；第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥和第二開關閥，所述第一開關閥的第一端與所述出油口連接，所述第二開關閥的第一端與所述進油口連接；所述非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，所述殼體被所述第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，所述第一有桿腔連接至所述第一開關閥的第二端與所述第二開關閥的第二端，所述第一無桿腔連接至所述進油口；所述壓力隨動伺服閥連接在所述非對稱液壓缸的第一有桿腔與所述執行機構的輸入端之間，用于調節輸入到所述執行機構輸入端的瞬時流量；所述執行機構的輸入端與所述壓力伺服閥的輸出端連接，用于基于所述壓力伺服閥的輸出液壓生成改變所述變排量液壓泵輸出排量的信號。采用本專利技術的負載敏感的電動靜液作動器，可以減小系統的發熱，減小能量損失。附圖說明參照下面結合附圖對本專利技術實施例的說明，會更加容易地理解本專利技術的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本專利技術的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。圖1為本專利技術的負載敏感的電動靜液作動器的一種實施方式的結構圖；圖2為圖1中的壓力隨動伺服閥發的一種實施方式的結構圖；圖3為圖2的壓力隨動伺服閥閥芯位于左位時的示意圖；圖4為圖2的壓力隨動伺服閥閥芯位于右位時的示意圖；圖5為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限和第二象限時的液體流向示意圖；圖6為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限和第四象限時的液體流向示意圖。具體實施方式下面參照附圖來說明本專利技術的實施例。在本專利技術的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本專利技術無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。參見圖1所示，為本專利技術的負載敏感的電動靜液作動器的一種實施方式的結構圖。在本實施方式中，負載敏感的電動靜液作動器包括變排量液壓泵2、第一串聯開關組、非對稱液壓缸9、壓力隨動伺服閥10和執行機構4。其中，變排量液壓泵2包括進油口和出油口。在具體使用時，變排量液壓泵2的進油口和出油口均可根據實際需求進行吸油和排油。第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥7和第二開關閥8。第一開關閥7的第一端與出油口連接，第二開關閥8的第一端與進油口連接。非對稱液壓缸9包括殼體和第一非對稱活塞。殼體被第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，第一有桿腔連接至第一開關閥7的第二端與第二開關閥8的第二端，第一無桿腔連接至進油口。第一非對稱活塞的柱部外接負載，用于帶動負載執行相關動作，或者，在負載的帶動下上下移動。壓力隨動伺服閥10連接在非對稱液壓缸9的第一有桿腔與執行機構4的輸入端之間，用于調節輸入到執行機構4輸入端的瞬時流量。執行機構的輸入端與壓力伺服閥的輸出端連接，用于基于壓力伺服閥的輸出液壓生成改變變排量液壓泵2輸出排量的信號。本實施方式的負載敏感的電動靜液作動器，還包括第二串聯開關組和油箱3。第二串聯開關組連接在變排量液壓泵2的進油口和出油口之間，并與油箱3相連，用于將油箱3中的油輸入非對稱液壓缸9或將非對稱液壓缸9中的油排出至油箱3中。在一種實施方式中，第二串聯開關組可以包括串聯的第一液控單向閥5和第二液控單向閥6。第一液控單向閥5包括第一液控端、第一輸入端和第一輸出端。第一液控端與進油口連接，第一輸入端與出油口連接，第一輸出端與油箱3連接。由于第一液控端與進油口連接，當進油口為高壓時，第一液控單向閥5打開。第二液控單向閥6包括第二液控端、第二輸入端和第二輸出端。第二液控端與出油口連接，第二輸入端與進油口連接，第二輸出端與油箱3連接。由于第二液控端與出油口連接，當出油口為高壓時，第二液控單向閥6打開。第一非對稱活塞可以包括第一塞部和固連在第一塞部一側且與第一塞部垂直的第一柱部。作為一種優選方案，第一塞部的橫截面積為第一柱部橫截面積的二倍。在一種實施方式中，執行機構4可以為單作用液壓缸。單作用液壓缸可以包括缸體、第二非對稱活塞及位于缸體內的第一彈簧。第二非對稱活塞包括相互垂直的第二柱部和第二塞部。第二塞部與缸體的內壁配合形成一包含連接至第一有桿腔的入口的第二腔體。第一彈簧設置于單作用液壓缸的包含第二柱部的第三腔體內，第一彈簧的彈力方向與第二柱部的軸線重合，且第一彈簧工作于非拉伸狀態。第二柱部的一端與第二塞部固連，第二柱部的另一端連接至變排量液壓泵，用于根據進入第二腔體內液體對第二塞部的壓力和第一彈簧對第二塞部的壓力的合力來改變變排量液壓泵輸出排量。在本實施方式中，變排量液壓泵2包括斜盤，變排量液壓泵2的輸出流量與斜盤的傾斜角度正相關。也即是說，斜盤傾斜角度越大，變排量液壓泵2的輸出流量越大。單作用液壓缸的第二柱部與變排量液壓泵的斜盤連接，用于通過改變斜盤的傾斜角度來改變變排量液壓泵2的輸出流量。由于單作用液壓缸與非對稱液壓缸9的第一有桿腔連接，其可敏感當第一有桿腔的液壓，并向左推動單作用液壓缸的第二非對稱活塞，進而改變變排量液壓泵2的斜盤的傾斜角度。此外，負載敏感的電動靜液作動本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于，包括變排量液壓泵、第一串聯開關組、非對稱液壓缸、壓力隨動伺服閥和執行機構；所述變排量液壓泵包括進油口和出油口；第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥和第二開關閥，所述第一開關閥的第一端與所述出油口連接，所述第二開關閥的第一端與所述進油口連接；所述非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，所述殼體被所述第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，所述第一有桿腔連接至所述第一開關閥的第二端與所述第二開關閥的第二端，所述第一無桿腔連接至所述進油口；所述壓力隨動伺服閥連接在所述非對稱液壓缸的第一有桿腔與所述執行機構的輸入端之間，用于調節輸入到所述執行機構輸入端的瞬時流量；所述執行機構的輸入端與所述壓力伺服閥的輸出端連接，用于基于壓力伺服閥的輸出液壓生成改變所述變排量液壓泵輸出排量的信號。

【技術特征摘要】
1.一種負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于，包括變排量液壓泵、第一串聯開關組、非對稱液壓缸、壓力隨動伺服閥和執行機構；所述變排量液壓泵包括進油口和出油口；第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥和第二開關閥，所述第一開關閥的第一端與所述出油口連接，所述第二開關閥的第一端與所述進油口連接；所述非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，所述殼體被所述第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，所述第一有桿腔連接至所述第一開關閥的第二端與所述第二開關閥的第二端，所述第一無桿腔連接至所述進油口；所述壓力隨動伺服閥連接在所述非對稱液壓缸的第一有桿腔與所述執行機構的輸入端之間，用于調節輸入到所述執行機構輸入端的瞬時流量；所述執行機構的輸入端與所述壓力伺服閥的輸出端連接，用于基于壓力伺服閥的輸出液壓生成改變所述變排量液壓泵輸出排量的信號。2.根據權利要求1所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于，還包括第二串聯開關組和油箱；所述第二串聯開關組連接在所述變排量液壓泵的進油口和出油口之間，并與所述油箱相連，用于將所述油箱中的油輸入所述非對稱液壓缸或將所述非對稱液壓缸中的油排出至所述油箱中。3.根據權利要求2所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于：所述第二串聯開關組包括串聯的第一液控單向閥和第二液控單向閥；所述第一液控單向閥包括第一液控端、第一輸入端和第一輸出端，所述第一液控端與所述進油口連接，所述第一輸入端與所述出油口連接，所述第一輸出端與所述油箱連接；所述第二液控單向閥包括第二液控端、第二輸入端和第二輸出端，所述第二液控端與所述出油口連接，所述第二輸入端與所述進油口連接，所述第二輸出端與所述油箱連接。4.根據權利要求3所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于：所述第一非對稱活塞包括第一塞部和固連在所述第一塞部一側且與所述第一塞部垂直的第一柱部；所述第一塞部的橫截面積為所述第一柱部橫截面積的二倍。5.根據權利要求4所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于：所述執行機構為單作用液壓缸。6.根據權利要求5所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于：所述單作用液壓缸包括缸體、第二非對稱活塞及位于所述缸體內的第一彈簧；所述第二非對稱活塞包括相互垂直的第二柱部和第二塞部；所述第二塞部與所述缸體的內壁配合形成一包含連接至所述第一有桿腔的入口的第二腔體；所述第一彈簧設置于所述單作用液壓缸的包含第二柱部的第三腔體內，所述第一彈簧的彈力方向與所述第二柱部的軸線重合，且所述第一彈簧工作于非拉伸狀態；所述第二柱部的一端與所述第二塞部固連，所述第二柱部的另一端連接至所述變排量液壓泵，用于根據進入所述第二腔體內液體對所述第二塞部的壓力和所述第一彈簧對所述第二塞部的壓力的合力來改變所述變排量液壓泵輸出排量。7.根據權利要求6所述的負載敏感的電動靜液作動器，其特征在于：所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：尚耀星，郝偉一，焦宗夏，吳帥，宋增寧，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京;11