基于交流液压的流量—压力比例转换装置 |
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| 申请号 | CN201510191722.4 | 申请日 | 2015-04-20 | 公开(公告)号 | CN104847714A | 公开(公告)日 | 2015-08-19 |
| 申请人 | 大连理工大学; | 发明人 | 桑勇; 代月帮; 李锋涛; 王亚杰; 段富海; | ||||
| 摘要 | 基于交流液压的流量—压 力 比例转换装置，属于交流 液压技术 领域。该装置包括伺服 电机 、滚珠 丝杠 、 滚珠 螺母 、 弹簧 、 活塞 、流量-压力转换容器，通过 伺服电机 同双向滚珠丝杠一 块 旋转，带动丝杠上面的两个滚珠螺母相反方向移动，调整固定在滚珠螺母和活塞之间的两根弹性系数相同的弹簧之间的夹 角 ，继而改变两根弹簧对垂直于活塞面总弹性系数的大小，实现交流流量在线、实时、线性地转变成压力，输出期望的交流压力 波形 ，调整俩弹簧之间的夹角，能够实现在相同交流流量的前提下调节转换系数得到压力幅值完全不同的交流压力波形。该装置结构灵巧、布局合理、测量 精度 高，解决了交流流量—压力线性转换和转换系数实时调节的问题，具有良好的推广价值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.基于交流液压的流量—压力比例转换装置，包括流量—压力转换容器(1)，滚珠丝杠(2)，支持侧支座组件(3)，导轨(4)，固定侧支座组件(5)，伺服电机(6)，伺服电机支座(7)，转换容器活塞(8)，固定弹簧上支撑A(9)，弹簧A(10)，固定弹簧下支撑A(11)，滚轴丝杠螺帽支架A(12)，滚珠螺母A(13)，滑块A(14)，固定弹簧上支撑B(15)，弹簧B(16)，固定弹簧下支撑B(17)，滚轴丝杠螺帽支架B(18)，滚珠螺母B(19)和滑块B(20)； |
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| 说明书全文 | 基于交流液压的流量—压力比例转换装置技术领域背景技术[0002] 交流液压技术借助于周期性压力和流量的变化传递液压能量，通常在能量传输回路上没有净流量。交流液压系统除了具有一般液压传动系统的平滑、可靠、功率大等优点外，还有其独特的优势如：交流液压系统能抵抗较大范围内的温差变化；利用隔离器可以隔离破损回路，还能应用于强辐射的场合。交流液压系统与一般液压系统相比，交流液压系统的加工成本更低，采用更少的零部件，通常不采用精密的伺服阀，对液压油要求低、抗污染能力强。在具有往复运动和冲击振动机构的设备中发挥了非常重要的作用。实际应用中需要根据负载的大小将交流流量转变成一定大小的交流压力。然而，受机械结构的限制，在线实时将交流流量转变成一定大小的交流压力是非常困难的。 [0003] 目前，国内外还没有针对交流液压系统专用的流量—压力转换装置。转换装置涉及两个关键技术：1.转换过程是线性的，即交流流量与转变后的交流压力波形相同，无失真；2.转换系数的大小可实时调节，即在相同交流流量的前提下调节转换系数可以得到压力幅值完全不同的交流压力波形。由于没有相关装置能同时解决上述两个关键技术，无法实现在线实时交流流量—压力的比例转换。 发明内容[0004] 本发明的目的是：提供一种交流流量—压力转换装置，实现了交流流量与压力的实时、动态、在线、线性比例转换，解决交流流量—压力线性转换和转换系数实时调节的问题。 [0005] 本发明采用的技术方案是：基于交流液压的流量—压力比例转换装置由两套子系统组成，分别是流量-压力转换容器子系统和弹性系数调节子系统。流量-压力转换容器子系统由流量-压力转换容器1，转换容器活塞8等组成。弹性系数调节子系统由双向滚珠丝杠2，支持侧支座组件3，导轨4，固定侧支座组件5，伺服电机6，伺服电机支座7，固定弹簧上支撑A9，弹簧A10，固定弹簧下支撑A11，滚轴丝杠螺帽支架A12，滚珠螺母A13，滑块A14，固定弹簧上支撑B15，弹簧B16，固定弹簧下支撑B17，滚轴丝杠螺帽支架B18，滚珠螺母B19，滑块B20等组成。 [0006] 流量-压力转换容器1的底板起支撑作用，用于支撑弹性系数调节子系统；其中支撑弹性系数调节子系统中的支持侧支座组件3、导轨4、固定侧支座组件5和伺服电机支座7固定在流量-压力转换容器1的底板上面；固定弹簧上支撑A9和固定弹簧下支撑A11用于固定弹簧A10，固定弹簧上支撑A9的另一端通过销子连接于转换容器活塞8，连接处形成圆柱铰链，固定弹簧下支撑A11的另一端通过销子连接于滚轴丝杠螺帽支架A12，连接处形成圆柱铰链；同样，固定弹簧上支撑B15，固定弹簧下支撑B17用于固定弹簧B16，固定弹簧上支撑B15的另一端通过销子连接于活塞8，连接处形成圆柱铰链，固定弹簧下支撑B17的另一端通过销子连接于滚轴丝杠螺帽支架B18，连接处形成圆柱铰链；滚轴丝杠螺帽支架A12通过螺钉刚性和滚珠螺母13连接，上端和固定弹簧下支撑A11连接，底端通过螺钉刚性的固定在滑块A14上面，同样，滚轴丝杠螺帽支架B18通过螺钉刚性和滚珠螺母19连接，上端和固定弹簧下支撑B17连接，底端通过螺钉刚性的固定在滑块B20上面；伺服电机6固定在电机支座7上，通过联轴器和双向滚珠丝杠2连接；双向滚珠丝杠的旋转分别带动其上面的滚珠螺母13和滚珠螺母19向相反方向运动；通过滚珠螺母13和滚珠螺母19向相反方向运动，带动弹簧A11、弹簧B15之间的角度变化，改变两个弹簧垂直于活塞面总的弹性系数。 [0007] 本发明的效果和益处是：由流量-压力转换容器子系统和弹性系数调节子系统两部分组成的该装置能够将交流流量在线、实时、按照一定比例线性地转变成压力，从而输出期望的交流压力波形。通过伺服电机同双向滚珠丝杠一块旋转，带动丝杠上面的两个滚珠螺母相反方向移动，调整固定在滚珠螺母和活塞之间的两根弹性系数相同的弹簧之间的夹角，继而改变两根弹簧对垂直于活塞面总弹性系数的大小，实现交流流量和压力的转换。该装置结构灵巧、布局合理、转换倍数调节方便，具有良好推广价值。附图说明 [0008] 图1是基于交流液压的流量—压力比例转换装置总体结构的主视图。 [0009] 图2是基于交流液压的流量—压力比例转换装置总体结构的俯视图。 [0010] 图3是基于交流液压的流量—压力比例转换装置总体结构的左视图。 [0011] 图4是基于交流液压的流量—压力比例转换装置总体结构等轴测图。 [0012] 图5是去除流量-压力转换容器之后该装置的主视图。 [0013] 图6是去除流量-压力转换容器之后该装置的俯视图。 [0014] 图7是去除流量-压力转换容器之后该装置的左视图。 [0015] 图8是去除流量-压力转换容器之后该装置的等轴测图。 [0016] 图中：1流量-压力转换容器；2滚珠丝杠；3支持侧支座组件；4导轨； [0017] 5固定侧支座组件；6伺服电机；7伺服电机支座；8转换容器活塞； [0018] 9固定弹簧上支撑A；10弹簧A；11固定弹簧下支撑A； [0019] 12滚轴丝杠螺帽支架A；13滚珠螺母A；14滑块A；15固定弹簧上支撑B； [0020] 16弹簧B；17固定弹簧下支撑B；18滚轴丝杠螺帽支架B；19滚珠螺母B； [0021] 20滑块B。 具体实施方式[0022] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 [0023] 在流量-压力转换容器子系统中，流量-压力转换容器1的底板起支撑作用，用于支撑弹性系数调节子系统。支撑弹性系数调节子系统中的支持侧支座组件3，导轨4，固定侧支座组件5，伺服电机支座7，固定在流量-压力转换容器1的底板上面。液体从流量-压力转换容器1顶端的输入口流入容器内。转换容器活塞8的密封圈和流量-压力转换容器1之间的间隙通过聚四氟乙烯密封，能够实现高速低摩擦运动和良好的密封性能。而转换容器活塞8直径相对较大，通入液体时，转换容器活塞8相对运动位移较小。 [0024] 在弹性系数调节子系统中，固定弹簧上支撑A9，固定弹簧下支撑A11用于固定弹簧A10，而固定弹簧上支撑A9的另一端通过销子连接于活塞8，连接处形成圆柱铰链，固定弹簧下支撑A11的另一端通过销子连接于滚轴丝杠螺帽支架A12，连接处形成圆柱铰链；同样，固定弹簧上支撑B15，固定弹簧下支撑B17用于固定弹簧B16，而固定弹簧上支撑B15的另一端通过销子连接于活塞8，连接处形成圆柱铰链，固定弹簧下支撑B17的另一端通过销子连接于滚轴丝杠螺帽支架B18，连接处形成圆柱铰链。滚轴丝杠螺帽支架A12通过螺钉刚性和滚珠螺母13连接，上端和固定弹簧下支撑A11连接，底端通过螺钉刚性的固定在滑块A14上面；同样，滚轴丝杠螺帽支架B18通过螺钉刚性和滚珠螺母19连接，上端和固定弹簧下支撑B17连接，底端通过螺钉刚性的固定在滑块B20上面。伺服电机6固定在电机支座7上面，通过联轴器和双向滚珠丝杠2连接。双向滚珠丝杠的旋转分别带动其上面的滚珠螺母13和滚珠螺母19向相反方向运动。通过滚珠螺母13和滚珠螺母19向相反方向运动，带动了弹簧A、弹簧B之间的角度变化，从而改变了两个弹簧垂直于活塞面总的弹性系数。而转换容器活塞8直径相对较大，运动位移较小，弹簧10和弹簧16合成于垂直于活塞8底面总的弹性系数可视为恒定的，从而能够实现转换过程为线性的。调整两根弹簧之间的夹角为另一个定值，两根弹簧合成于垂直于转换容器活塞8底面总的弹性系数也将改变。通入上次相同的交流流量液体，可得到压力幅值不同的交流压力波形。另外，滑块14和滑块20都在导轨4上面运动，将滚珠丝杠8受到的力转移到导轨上面，保证了丝杠直线度和滚珠螺母运动的平稳性。 [0025] 如附图1～8所示，装配时零件用煤油清洗，晾干后配合表面涂油，各零件不加工表面应清洗干净，除去毛边毛刺，浸涂防锈漆。流量-压力转换容器1的底板起支撑作用，用于支撑弹性系数调节子系统。其中支撑弹性系数调节子系统中的支持侧支座组件3，导轨4，固定侧支座组件5，伺服电机支座7，固定在流量-压力转换容器1的底板上面。两根弹性系数相同的弹簧10和16分别固定在固定弹簧上支撑A9，固定弹簧下支撑A11和固定弹簧上支撑B15，固定弹簧下支撑B17之间。固定弹簧上支撑A9，固定弹簧下支撑A11以圆柱铰链形式分别和活塞8底面相连接。固定弹簧下支撑A11，固定弹簧下支撑B17下端分别以圆柱铰链形式与滚轴丝杠螺帽支架A12和滚轴丝杠螺帽支架B18相连接。这样就可以通过滚珠螺母13,19的左右移动来改变两根弹簧10,16所形成的对垂直活塞底面总的弹性系数。转换容器直径相对比较大，转换容器活塞运动位移较小可以保证转换的线性度。 [0026] 伺服电机6采用高精度位置控制式伺服电机，脉冲数为10000个/圈，丝杠的螺距采用5mm，具有较高的运动速度和位置控制精度，能够满足测量要求。开启伺服电机6，调整弹簧10、弹簧16之间的夹角，使两者的夹角为一定值，由于活塞8直径相对比较大，运动位移较小，弹簧10和弹簧16合成于垂直于活塞8底面总的弹性系数可视为恒定的，从而能够实现转换过程为线性的。而通过伺服电机6，调整两根弹簧10、16之间不同的夹角,可以实现两根弹簧合成于垂直于活塞8底面总的弹性系数不同的定值，从而能够实现转换系数的大小实时调节。 [0027] 调整完两弹簧角度完毕之后，将液体从流量-压力转换容器1的顶端流入到容器中，通过活塞8底面弹性系数调节子系统将交流流量在线、实时、线性地转变成压力，输出期望的交流压力波形。调整两根弹簧之间的夹角为另一个定值，此时两根弹簧合成于垂直于活塞8底面总的弹性系数将为另外一个值。从流量-压力转换容器1的顶端通入上次的相同交流流量的液体。既而实现在相同交流流量的前提下调节转换系数得到压力幅值完全不同的交流压力波形。 [0028] 此外，滑块14、滑块20都在导轨4上面运动，将弹簧10、弹簧16的作用力从滚珠丝杠上转移到导轨上面，保证了丝杠直线度和滚珠螺母运动的平稳性。该测量装置结构灵巧、操作方便、制造成本低，具有较高的应用价值。 |
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