水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，包括伺服電機(jī)、伺服電動(dòng)缸、推拉桿和底座，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動(dòng)缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動(dòng)缸外，推拉桿位于伺服電動(dòng)缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動(dòng)缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動(dòng)缸通過(guò)徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對(duì)應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過(guò)弧形槽。本實(shí)用新型集成度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高，控制精密，便于整合現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線（網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)程序化、總線（網(wǎng)絡(luò)）化控制，可有效完成水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的啟閉控制工作，適用大中小型常規(guī)水電站機(jī)組和抽水蓄能電站機(jī)組。
【專利說(shuō)明】水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水輪機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器。

【背景技術(shù)】
[0002]接力器作為水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力部件，是調(diào)速器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其工作性能的優(yōu)劣關(guān)系到水電站機(jī)組的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)行。傳統(tǒng)接力器是一種由單個(gè)直缸和活塞構(gòu)成，簡(jiǎn)稱直缸接力器。當(dāng)水輪機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，由調(diào)速器主配壓閥控制的壓力油進(jìn)入接力器的油缸推動(dòng)接力器活塞；當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，通過(guò)推拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)控制環(huán)；控制環(huán)再通過(guò)連桿、轉(zhuǎn)臂達(dá)到控制導(dǎo)葉(或噴針、槳葉、折向器)的目的。
[0003]傳統(tǒng)直缸接力器存在如下缺陷與不足:(I)活塞在缸體內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，推拉桿繞活塞相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)活塞的直線運(yùn)動(dòng)與控制環(huán)的圓弧運(yùn)動(dòng)的銜接。由于推拉桿在缸體內(nèi)的擺動(dòng)，使得活塞作用在推拉桿上的推/拉力與推拉桿直線運(yùn)動(dòng)不在同一方向上，即活塞的輸出功率只有一部分施加在了導(dǎo)葉上，另有一部分功率被自身消耗掉。這一方面會(huì)降低接力器的效率，增加能耗；另一方面使活塞受力不合理，容易致其產(chǎn)生變形、卡塞、漏油等問(wèn)題；(2)采用液壓伺服系統(tǒng)，此系統(tǒng)難于實(shí)現(xiàn)對(duì)推力、速度和位置的精密控制，同時(shí)也不便于同現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線(網(wǎng)絡(luò))技術(shù)集成聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)接力器的程序化、總線(網(wǎng)絡(luò))化控制；(3)由于(1)、(2)兩點(diǎn)缺陷與不足，致使接力器行程的測(cè)量較為困難，所以傳統(tǒng)接力器上一般不安放行程測(cè)量與反饋裝置，不便于調(diào)速器對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的調(diào)節(jié)。
[0004]傳統(tǒng)接力器的以上缺陷與不足，制約了調(diào)速器功能的發(fā)揮。因此，為實(shí)現(xiàn)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安全、可靠、快速、靈敏的控制，有必要克服以上缺陷與不足，設(shè)計(jì)更先進(jìn)、更實(shí)用和更高效的接力器。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型提供了一種水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，該接力器在保證控制環(huán)的圓弧運(yùn)動(dòng)與推拉桿的直線運(yùn)動(dòng)合理銜接的前提下，還可以明顯提高接力器效率，改善推拉桿受力條件，提高接力器的控制精密度。
[0006]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下的技術(shù)方案:
[0007]水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，包括伺服電機(jī)、伺服電動(dòng)缸、推拉桿和底座，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動(dòng)缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動(dòng)缸外，推拉桿位于伺服電動(dòng)缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動(dòng)缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動(dòng)缸通過(guò)徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對(duì)應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過(guò)弧形槽。
[0008]上述推拉桿位于伺服電動(dòng)缸外的一端通過(guò)叉頭及匹配的叉頭銷與拐臂相連。
[0009]上述拐臂或控制環(huán)上設(shè)有限位銷和限位傳感器。
[0010]為實(shí)現(xiàn)接力器行程的精密測(cè)量與反饋，本實(shí)用新型的優(yōu)選方案中還包括行程傳感器，所述的行程傳感器包括行程傳感器缸體和設(shè)于行程傳感器缸體端頭的行程桿，行程傳感器缸體設(shè)于伺服電動(dòng)缸上，行程桿與推拉桿同步運(yùn)動(dòng)。
[0011]上述行程桿與推拉桿平行，且行程桿未與行程傳感器缸體連接的端頭與推拉桿固定連接。
[0012]和傳統(tǒng)直缸接力器相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)和有益效果:
[0013]1、本實(shí)用新型接力器中推拉桿受到的推力和拉力始終與推拉桿直線運(yùn)動(dòng)方向一致，一方面可降低能耗，提高接力器效率；另一方面，使得推拉桿具有良好的受力條件，避免了由于受理不合理導(dǎo)致的活塞變形、卡塞、漏油等現(xiàn)象。
[0014]2、采用電動(dòng)伺服系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)推拉桿的推拉力、速度和位置的精密控制。
[0015]3、采用行程傳感器實(shí)現(xiàn)接力器行程的實(shí)時(shí)測(cè)量，便于根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)調(diào)速器。
[0016]4、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，集成度高，工作效率高，控制精密，便于整合現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)、數(shù)控技術(shù)及總線(網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，實(shí)現(xiàn)程序化、總線(網(wǎng)絡(luò))化控制，可有效地完成水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的啟閉控制工作，適用于大中小型常規(guī)水電站機(jī)組和抽水蓄能電站機(jī)組。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型接力器的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1中接力器的俯視圖；
[0019]圖3為圖1中接力器的側(cè)視圖；
[0020]圖4為圖1中接力器的底視圖。
[0021]圖中，1-伺服電機(jī)，2-伺服電動(dòng)缸，3-推拉桿，4-行程傳感器缸體，5-行程桿，6-叉頭，7-叉頭銷，8-拐臂，9-限位銷，10-控制環(huán)，11-底座，12-豎向軸，13-弧形槽，14-徑向止推軸承，15-信號(hào)線，16-限位傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型技術(shù)方案。
[0023]見(jiàn)圖f 4，本具體實(shí)施中，接力器包括伺服電機(jī)(I)、伺服電動(dòng)缸(2)、推拉桿(3)、行程傳感器和底座(11)，行程傳感器包括行程傳感器缸體(4)和設(shè)于行程傳感器缸體(4)端頭的行程桿(5)。伺服電機(jī)(I)、伺服電動(dòng)缸(2)、推拉桿(3)順次連接，且三者中心軸線共線。伺服電機(jī)(I)位于接力器后部，推拉桿(3)位于接力器前部，伺服電動(dòng)缸(2)居中，其兩端分別連接伺服電機(jī)(I)和推拉桿(3)，伺服電機(jī)(I)用來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)缸(2)，推拉桿(3)一端設(shè)于伺服電動(dòng)缸(2)的內(nèi)設(shè)活塞上，另一端穿出伺服電動(dòng)缸(2)外。
[0024]行程傳感器缸體(4)固定于伺服電動(dòng)缸(2)頂部，行程桿(5)未與行程傳感器缸體
(4)連接的一端固定于推拉桿(3)位于伺服電動(dòng)缸(2)外的一端，當(dāng)推拉桿(3)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，行程桿(5)隨推拉桿(3)同步運(yùn)動(dòng)，行程桿(5)行程即推拉桿(3)行程。接力器工作時(shí)，伺服電機(jī)(I)和伺服電動(dòng)缸(2)的位置相對(duì)固定，推拉桿(3)則相對(duì)伺服電機(jī)(I)和伺服電動(dòng)缸(2)做直線伸縮運(yùn)動(dòng)。
[0025]伺服電動(dòng)缸(2 )底部末端設(shè)有豎向軸(12 )，底座(11)上與豎向軸(12 )對(duì)應(yīng)位置開設(shè)有弧形槽(13)，弧形槽(13)略大于豎向軸(12)直徑，伺服電動(dòng)缸(2)通過(guò)徑向止推軸承
(14)置于底座(11)上,徑向止推軸承(14)位于伺服電動(dòng)缸(2)底部前端,設(shè)于伺服電動(dòng)缸(2 )底座末端的豎向軸(12 )穿過(guò)弧形槽(13 )。伺服電動(dòng)缸(2 )可繞徑向止推軸承(14)相對(duì)底座(11)擺動(dòng)，弧形槽(13)用來(lái)規(guī)整接力器繞徑向止推軸承(14)的整體擺動(dòng)。
[0026]推拉桿(3)末端通過(guò)叉頭(6)及匹配的叉頭銷(7)連接拐臂(8)，拐臂(8)另一端連接控制環(huán)(10),控制環(huán)(10)還連接連桿和轉(zhuǎn)臂,通過(guò)連桿和轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0027]行程傳感器通過(guò)信號(hào)線(15)將采集數(shù)據(jù)反饋至控制器，基于反饋數(shù)據(jù)獲得實(shí)時(shí)行程，并可根據(jù)反饋數(shù)據(jù)調(diào)整調(diào)速器命令。
[0028]作為優(yōu)選，可在拐臂(8 )或控制環(huán)(10 )上設(shè)置限位銷(9 )和限位傳感器(16 )，以避免接力器的過(guò)推和過(guò)拉，從而導(dǎo)致導(dǎo)葉的損壞。
[0029]本實(shí)用新型接力器的工作原理如下:
[0030]水輪機(jī)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，由調(diào)速器向行程傳感器下達(dá)推拉桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即行程與時(shí)間的關(guān)系。伺服電機(jī)根據(jù)推拉桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)伺服電動(dòng)缸中的電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和直線執(zhí)行器，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)絲桿和絲桿副的機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為推拉桿的直線運(yùn)動(dòng)，再利用伺服電機(jī)的閉環(huán)控制特性，對(duì)推力、速度和位置進(jìn)行精密控制。推拉桿相對(duì)伺服電動(dòng)缸作直線運(yùn)動(dòng)推動(dòng)拐臂作圓弧運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，伺服電動(dòng)缸會(huì)自動(dòng)繞徑向止推軸承擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)推拉桿的直線運(yùn)動(dòng)向拐臂圓弧運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)化和推拉力的傳遞。
[0031]上述過(guò)程中，推拉桿受到的推力和拉力始終與推拉桿直線運(yùn)動(dòng)方向一致，故推拉桿受力條件良好，可提高伺服電機(jī)工作效率，降低能耗。
【權(quán)利要求】
1.水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，其特征在于，包括: 伺服電機(jī)、伺服電動(dòng)缸、推拉桿和底座，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)缸；推拉桿一端設(shè)于伺服電動(dòng)缸的內(nèi)設(shè)活塞上，其另一端穿出伺服電動(dòng)缸外，推拉桿位于伺服電動(dòng)缸外的一端連接拐臂，拐臂另一端連接控制環(huán)；伺服電動(dòng)缸底部設(shè)有豎向軸，伺服電動(dòng)缸通過(guò)徑向止推軸承置于底座上，底座上與豎向軸對(duì)應(yīng)位置開有與豎向軸尺寸匹配的弧形槽，豎向軸穿過(guò)弧形槽。
2.如權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，其特征在于: 所述的推拉桿位于伺服電動(dòng)缸外的一端通過(guò)叉頭及匹配的叉頭銷與拐臂相連。
3.如權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，其特征在于: 所述的拐臂或控制環(huán)上設(shè)有限位銷和限位傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，其特征在于: 還包括行程傳感器，所述的行程傳感器包括行程傳感器缸體和設(shè)于行程傳感器缸體端頭的行程桿，行程傳感器缸體設(shè)于伺服電動(dòng)缸上，行程桿與推拉桿同步運(yùn)動(dòng)。
5.如權(quán)利要求4所述的水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整體擺動(dòng)式接力器，其特征在于: 所述的行程桿與推拉桿平行，且行程桿未與行程傳感器缸體連接的端頭與推拉桿固定連接。
【文檔編號(hào)】F03B3/18GK204099107SQ201420536923
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】楊建東, 郭文成, 王學(xué)武, 王炳豹, 曾威, 劉兵 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)