水液壓驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿組件與套筒端蓋向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)水液壓缸活塞桿向右移動(dòng)，水液壓缸A排水、水液壓缸B吸水，單向閥A導(dǎo)通向系統(tǒng)外部排水，單向閥D導(dǎo)通往系統(tǒng)內(nèi)部吸水，單向閥B、單向閥C關(guān)閉；當(dāng)套筒端蓋向右運(yùn)動(dòng)觸發(fā)行程開關(guān)2時(shí)，電機(jī)反向驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿組件帶動(dòng)套筒端蓋向左移動(dòng)，水液壓缸A吸水、水液壓缸B排水，單向閥A關(guān)閉同時(shí)單向閥C導(dǎo)通向內(nèi)吸水，單向閥B導(dǎo)通向外排水同時(shí)單向閥D關(guān)閉，直到套筒端蓋繼續(xù)向左移動(dòng)碰到行程開關(guān)1時(shí)，電機(jī)再次換向，實(shí)現(xiàn)水液壓系統(tǒng)不斷的向外界提供液壓源。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有減少液壓脈動(dòng)以及高精度小流量控制的特點(diǎn)。
【專利說明】水液壓驅(qū)動(dòng)裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]水液壓系統(tǒng)以水作為液壓介質(zhì)，因其安全性、環(huán)保性和節(jié)能性等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛重視，成為液壓技術(shù)的一個(gè)重要的研究方向。水作為液壓介質(zhì)，其使用不會(huì)造成環(huán)境污染，適合于核反應(yīng)堆、水下作業(yè)及食品等對(duì)工作環(huán)境清潔較高的設(shè)備環(huán)境中；同時(shí)水具有抗燃性，可廣泛的使用于存在明火的工作環(huán)境?，F(xiàn)有的水液壓泵無法很好的解決水液壓驅(qū)動(dòng)源脈動(dòng)的影響以及液壓泵的小流量輸出，改變液壓閥口徑大小以實(shí)現(xiàn)減小流量的傳統(tǒng)流量閥也不能很好的實(shí)現(xiàn)水液壓系統(tǒng)的小流量高精度控制。
[0003]目前，國內(nèi)適用于水液壓系統(tǒng)的液壓元件還處于研究階段，如中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?3118632.7名稱為軸向柱塞式水液壓泵，結(jié)構(gòu)上使用平板閥配流、柱塞及柱塞孔相對(duì)主軸均勻分布的方式，材料上采用耐腐蝕合金及陶瓷復(fù)合材料來減少內(nèi)外泄漏、降低摩擦，但柱塞泵流量較大，不能實(shí)現(xiàn)小流量控制；中國專利申請(qǐng)?zhí)枮?01110336820.4的數(shù)字式純水液壓比例溢流閥及申請(qǐng)?zhí)枮?01110052842.8的先導(dǎo)型水液壓數(shù)字比例方向閥，通過改變液壓閥流通口徑大小來實(shí)現(xiàn)水液壓系統(tǒng)的流量控制，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，也沒有解決液壓系統(tǒng)的小流量高精度控制。
[0004]由于淡水及海水相對(duì)于液壓油粘度較低，同時(shí)易造成金屬的腐蝕，導(dǎo)致上述等常用的水液壓元件存在內(nèi)泄漏、外泄漏及工作效率較低等問題；同時(shí)現(xiàn)有水液壓泵的流量較大并存在無法限制的脈動(dòng)，而水液壓閥的工作特性為壓力、流量與液壓閥閥口徑成非線性變化，很難實(shí)現(xiàn)小流量、 高精度控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種小流量高精度控制、海水或淡水作為液壓介質(zhì)以及減少脈動(dòng)的水液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
[0006]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0007]本發(fā)明水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:包括電機(jī)、絲杠、絲杠套筒、水液壓缸A、水液壓缸B、三通閥A、三通閥B、三通閥C、三通閥D、單向閥A、單向閥B、單向閥C、單向閥D，水液壓缸A包括液壓缸缸筒、活塞、活塞桿，液壓缸缸筒的前后兩端分別安裝前端蓋、后端蓋，前端蓋為中空結(jié)構(gòu)，活塞連接活塞桿，活塞位于液壓缸缸筒里，活塞桿通過前端蓋的中空結(jié)構(gòu)伸出至液壓缸缸筒外，活塞與前端蓋之間形成前液壓腔，活塞與后端蓋之間形成后液壓腔，液壓缸缸筒上開有孔，孔與前液壓腔相通；水液壓缸B的結(jié)構(gòu)與水液壓缸A的結(jié)構(gòu)相同，絲杠套筒上固定有套筒端蓋，絲杠套筒設(shè)置內(nèi)螺紋，絲杠與絲杠套筒的內(nèi)螺紋相配合，電機(jī)通過聯(lián)軸器連接絲杠，水液壓缸A與水液壓缸B對(duì)向并錯(cuò)位布置，套筒端蓋分別與水液壓缸A的活塞桿和水液壓缸B的活塞桿相連，三通閥A的三個(gè)端口分別連通水液壓缸A的孔、單向閥A、單向閥C，三通閥B的第一-第二端口分別連通單向閥A、單向閥B，三通閥B的第三端口為油路出口，三通閥C的三個(gè)端口分別連通單向閥B、單向閥D、水液壓缸B的孔，三通閥D的第一-第二端口分別單向閥C、單向閥D，三通閥D的第三端口為油路入口。
[0008]本發(fā)明還可以包括:
[0009]1、水液壓缸A的活塞上安裝用于密封的活塞格萊圈以及軸向定位的活塞導(dǎo)向環(huán)，水液壓缸A的前端蓋上安裝用于密封的端蓋格萊圈以及軸向定位的活塞桿導(dǎo)向環(huán)。
[0010]2、水液壓缸A和水液壓缸B臨近套筒端蓋一端均安裝行程開關(guān)，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)套筒端蓋向右移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)水液壓缸A的活塞桿向右移動(dòng)，水液壓缸A排水、水液壓缸B吸水，單向閥A導(dǎo)通通過油路出口排水，單向閥D導(dǎo)通通過油路入口吸水，單向閥B、單向閥C關(guān)閉；當(dāng)套筒端蓋向右運(yùn)動(dòng)觸發(fā)水液壓缸B的行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)反向驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)套筒端蓋向左移動(dòng)，水液壓缸A吸水、水液壓缸B排水，單向閥A關(guān)閉同時(shí)單向閥C導(dǎo)通通過油路入口吸水，單向閥B導(dǎo)通通過油路出口排水同時(shí)單向閥D關(guān)閉，直到套筒端蓋繼續(xù)向左移動(dòng)碰到水液壓缸A的行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)再次換向。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0012]1.采用海水或淡水作為液壓介質(zhì)，利用柱塞泵的工作原理為水下作業(yè)裝備設(shè)計(jì)了一種安全、環(huán)保以及傳動(dòng)效率高的水液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
[0013]2.通過對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的伺服控制，解決常用液壓源無法滿足的小流量控制，實(shí)現(xiàn)水下作業(yè)裝備液壓系統(tǒng)所需的微小流量高精度控制以及減少液壓源的脈動(dòng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明的側(cè)視圖；
[0016]圖3為本發(fā)明的水液壓缸結(jié)構(gòu)簡圖；
[0017]圖4a為絲杠套筒的結(jié)構(gòu)簡圖a，圖4b為絲杠套筒的結(jié)構(gòu)簡圖b，圖4c為絲杠套筒的結(jié)構(gòu)簡圖c ；
[0018]圖5a為導(dǎo)向塊的結(jié)構(gòu)簡圖a，圖5b為導(dǎo)向塊的結(jié)構(gòu)簡圖b。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]結(jié)合圖1?3，本發(fā)明專利通過電機(jī)的伺服控制實(shí)現(xiàn)水液壓高精度、小流量的控制，主要由電機(jī)、滾珠絲杠組件、水液壓缸組件以及液壓閥組件組成；電機(jī)I和滾珠絲杠組件之間通過聯(lián)軸器4實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，滾珠絲杠組件和液壓缸組件之間通過套筒端蓋11連接；電機(jī)I作為動(dòng)力源，帶動(dòng)滾珠絲杠組件，實(shí)現(xiàn)液壓缸中的活塞組件位置動(dòng)態(tài)的變化，改變液壓源流量。
[0021]如圖1和圖2所示，電機(jī)I與電機(jī)固定支架3通過螺釘2緊固連接并通過螺釘固定到底板9 ;電機(jī)I輸出軸通過聯(lián)軸器4與絲杠7配合連接。絲杠7與絲杠支座6配合連接并通過螺釘緊固連接于支撐支座5，支撐支座5固定在系統(tǒng)底板9上，滾珠螺母8和絲杠套筒10通過螺釘固定，在導(dǎo)向塊30的導(dǎo)向下沿軸向做直線運(yùn)動(dòng)，套筒端蓋11通過螺釘與絲杠套筒10固定，同時(shí)與水液壓缸A14和水液壓缸B24相連；電機(jī)I帶動(dòng)絲杠7將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為套筒端蓋11的直線運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)水液壓缸提供液壓系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)力；絲杠支座6用于承受絲杠套筒10軸向運(yùn)動(dòng)的軸向力。
[0022]如圖3所示，液壓缸前端蓋32、后端蓋35與液壓缸缸筒33通過螺紋連接，缸筒33兩端以前端O型圈41、后端O型圈34防止液壓介質(zhì)外泄漏；活塞桿31與活塞39通過螺釘36連接組成活塞組件，液壓缸兩個(gè)工作腔之間的密封通過活塞39上的兩組活塞格萊圈40實(shí)現(xiàn)，用以減少或防止內(nèi)泄漏；前端蓋32與活塞桿31之間通過格萊圈43密封防塵；活塞桿31與活塞39通過活塞導(dǎo)向環(huán)38軸向定位，防止同軸度偏差。
[0023]如圖1所示，水液壓缸A14通過液壓油管16與三通閥A17、單向閥A18和單向閥C27連接，水液壓缸B24通過液壓油管與三通閥C25、單向閥B21和單向閥D28連接，同組單向閥的導(dǎo)通方向相反，單向閥A18、單向閥B21作為排水端與三通閥B20連接組成液壓泵出口，單向閥C27、單向閥D28作為吸水端與三通閥D29連接組成液壓泵入口，單向閥通過閥安裝支座19固定在底板9，三通閥閥體帶有螺紋孔與底板9通過螺釘連接；絲杠7旋轉(zhuǎn)時(shí)，液壓缸一個(gè)吸水一個(gè)排水，并通過套筒端蓋11觸碰安裝在液壓缸支座13、液壓缸支座23上的行程開關(guān)12、行程開關(guān)22的反饋信號(hào)控制電機(jī)I換向，交替完成吸水、排水，實(shí)現(xiàn)為液壓系統(tǒng)提供持續(xù)液壓動(dòng)力，并通過控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)此過程中流量的變化。
[0024]這種實(shí)施方式的工作原理為:
[0025]電機(jī)I驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿組件與套筒端蓋11向右移動(dòng)，驅(qū)動(dòng)水液壓缸活塞桿31向右移動(dòng)，水液壓缸A14排水、水液壓缸B24吸水，單向閥A18導(dǎo)通向系統(tǒng)外部排水，單向閥D28導(dǎo)通往系統(tǒng)內(nèi)部吸水，單向閥B21、單向閥C27關(guān)閉；當(dāng)套筒端蓋(11)向右運(yùn)動(dòng)觸發(fā)行程開關(guān)22時(shí)，電機(jī)I反向驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿組件帶動(dòng)套筒端蓋11向左移動(dòng)，水液壓缸A14吸水、水液壓缸B24排水，單向閥A18關(guān)閉同時(shí)單向閥C27導(dǎo)通向內(nèi)吸水，單向閥B21導(dǎo)通向外排水同時(shí)單向閥D28關(guān)閉，直到套筒端蓋11繼續(xù)向左移動(dòng)碰到行程開關(guān)12時(shí)，電機(jī)I再次換向，實(shí)現(xiàn)水液壓系統(tǒng)不斷的向外界提供液壓源。
[0026]本發(fā)明裝置以淡水或海水作為液壓介質(zhì)，通過對(duì)裝置中電機(jī)的伺服控制實(shí)現(xiàn)對(duì)水液壓驅(qū)動(dòng)裝置小流量的精確控制，減少水液壓系統(tǒng)中脈動(dòng)因素的影響，通過精確緩慢地改變裝置中液壓缸工作腔的容積，可實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備精確地服控制，同時(shí)解決了液壓系統(tǒng)的小流量控制精度不高以及內(nèi)泄漏嚴(yán)重的問題；本發(fā)明裝置可為小型化水下液壓機(jī)械手以及其他水下作業(yè)裝備提供安全、環(huán)保、傳動(dòng)效率高的水液壓驅(qū)動(dòng)。
[0027]本發(fā)明專利的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0028]本發(fā)明專利采用淡水或海水作為水液壓驅(qū)動(dòng)裝置的液壓介質(zhì)；該裝置主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分、滾珠絲杠傳動(dòng)部分，液壓缸部分以及液壓閥組件組成；所述的電機(jī)部分和滾珠絲杠部分通過聯(lián)軸器相連，電機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠，通過改變滾珠螺母位置，改變水液壓缸內(nèi)活塞的位置，采用類似柱塞泵的方式，為外界提供液壓源。
[0029]電機(jī)部分由電機(jī)、電機(jī)固定支架組成；電機(jī)固定支架通過螺釘固定到底板，電機(jī)輸出軸通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠部分相連。所述的滾珠絲杠部分由絲杠、絲杠支座、滾珠螺母、絲杠套筒、套筒端蓋、套筒導(dǎo)向塊組成；絲杠通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連，絲杠與絲杠支座配合連接并通過螺釘緊固連接于支撐支座，支撐支座固定在系統(tǒng)底板上，絲杠套筒與滾珠螺母相連，滾珠螺母在絲杠上軸向運(yùn)動(dòng)，絲杠套筒另一端與套筒端蓋相連，通過套筒端蓋與水液壓缸緊固連接。所述的液壓缸部分由液壓缸筒、液壓缸前端蓋、后端蓋、活塞桿和活塞組成的活塞組件以及各種密封件組成；液壓缸筒與液壓缸前后端蓋通過螺紋連接，通過O型圈密封防止液壓介質(zhì)外泄漏，活塞與活塞桿通過螺釘連接成一個(gè)整體，并在活塞、活塞桿前端部分上采用導(dǎo)向環(huán)軸向定位，并通過格萊圈分別實(shí)現(xiàn)液壓缸兩工作腔之間的動(dòng)密封以及防止液壓介質(zhì)的外泄漏。所述的液壓閥組件部分由液壓油管、三通閥、單向閥組成；水液壓缸A與三通閥A、單向閥A和單向閥C連接，水液壓缸B通過液壓油管與三通閥C、單向閥B和單向閥D連接，單向閥的導(dǎo)通方向如圖1所示；單向閥A、單向閥B作為排水端與三通閥B連接組成液壓泵出口，單向閥C、單向閥D作為吸水端與三通閥D連接組成液壓泵入口，完成水液壓驅(qū)動(dòng)裝置的整體結(jié)構(gòu)。
[0030]本發(fā)明高精度水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，通過電機(jī)伺服控制實(shí)現(xiàn)水液壓小流量高精度控制，主要由電機(jī)、滾珠絲杠組件、水液壓缸組件以及液壓閥組成；電機(jī)和滾珠絲杠組件之間安裝聯(lián)軸器4，滾珠絲杠組件和液壓缸之間安裝套筒端蓋11 ;系統(tǒng)中電機(jī)作為動(dòng)力源，帶動(dòng)滾珠絲杠組件，實(shí)現(xiàn)液壓缸中活塞組件的位置動(dòng)態(tài)的變化，改變液壓源流量。
[0031]電機(jī)I與滾珠絲杠組件之間通過聯(lián)軸器4連接，電機(jī)I驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿組件帶動(dòng)套筒端蓋11運(yùn)動(dòng)，通過套筒端蓋11分別與水液壓缸A14、水液壓缸B24的活塞桿31連接，分別通過套筒端蓋11觸碰安裝在液壓缸支座13、液壓缸支座23上的行程開關(guān)12、行程開關(guān)22的反饋信號(hào)控制電機(jī)I限制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)范圍；并通過水液壓缸與三通閥、單向閥的連接組成整個(gè)水液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
[0032]電機(jī)I與電機(jī)固定支架3通過螺釘2緊固連接，電機(jī)固定支架3通過螺釘固定到底板9 ；電機(jī)軸通過聯(lián)軸器4與絲杠7配合連接。
[0033]絲杠7與絲杠支座6配合連接并通過螺釘緊固連接于支撐支座5，支撐支座5固定在系統(tǒng)底板9上；滾珠螺母8和絲杠套筒10通過螺釘固定，在導(dǎo)向塊30的導(dǎo)向下沿軸向做直線運(yùn)動(dòng)；套筒端蓋11通過螺釘與絲杠套筒10固定，同時(shí)與水液壓缸A14和水液壓缸B24相連；電機(jī)I帶動(dòng)絲杠7將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為套筒端蓋11的直線運(yùn)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)水液壓缸提供液壓系統(tǒng)所需的驅(qū)動(dòng)力；絲杠支座6用于承受絲杠套筒10軸向運(yùn)動(dòng)的軸向力。
[0034]液壓缸前端蓋32、后端蓋35與液壓缸缸筒33通過螺紋連接，活塞桿31與活塞39通過螺釘36連接組成活塞組件；活塞39與缸筒33之間通過活塞導(dǎo)向環(huán)38以及活塞格萊圈40實(shí)現(xiàn)液壓缸兩個(gè)工作腔之間的密封，用以減少或防止內(nèi)泄漏；前端格萊圈43、前端O型圈41、后端O型圈34用以防止液壓介質(zhì)外泄漏。
[0035]水液壓缸A14通過液壓油管16與三通閥A17、單向閥A18和單向閥C27連接，水液壓缸B24通過液壓油管與三通閥C25、單向閥B21和單向閥D28連接，單向閥的導(dǎo)通方向如圖1所示；單向閥A18、單向閥B21作為排水端與三通閥B20連接組成液壓泵出口，單向閥C27、單向閥D28作為吸水端與三通閥D29連接組成液壓泵入口 ；絲杠7旋轉(zhuǎn)時(shí)，液壓缸一個(gè)吸水一個(gè)排水，換向后交替完成吸水、排水，實(shí)現(xiàn)為液壓系統(tǒng)提供持續(xù)液壓源。
【權(quán)利要求】
1.水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:包括電機(jī)、絲杠、絲杠套筒、水液壓缸A、水液壓缸B、三通閥A、三通閥B、三通閥C、三通閥D、單向閥A、單向閥B、單向閥C、單向閥D，水液壓缸A包括液壓缸缸筒、活塞、活塞桿，液壓缸缸筒的前后兩端分別安裝前端蓋、后端蓋，前端蓋為中空結(jié)構(gòu)，活塞連接活塞桿，活塞位于液壓缸缸筒里，活塞桿通過前端蓋的中空結(jié)構(gòu)伸出至液壓缸缸筒外，活塞與前端蓋之間形成前液壓腔，活塞與后端蓋之間形成后液壓腔，液壓缸缸筒上開有孔，孔與前液壓腔相通；水液壓缸B的結(jié)構(gòu)與水液壓缸A的結(jié)構(gòu)相同，絲杠套筒上固定有套筒端蓋，絲杠套筒設(shè)置內(nèi)螺紋，絲杠與絲杠套筒的內(nèi)螺紋相配合，電機(jī)通過聯(lián)軸器連接絲杠，水液壓缸A與水液壓缸B對(duì)向并錯(cuò)位布置，套筒端蓋分別與水液壓缸A的活塞桿和水液壓缸B的活塞桿相連，三通閥A的三個(gè)端口分別連通水液壓缸A的孔、單向閥A、單向閥C，三通閥B的第一-第二端口分別連通單向閥A、單向閥B，三通閥B的第三端口為油路出口，三通閥C的三個(gè)端口分別連通單向閥B、單向閥D、水液壓缸B的孔，三通閥D的第一-第二端口分別單向閥C、單向閥D，三通閥D的第三端口為油路入口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:水液壓缸A的活塞上安裝用于密封的活塞格萊圈以及軸向定位的活塞導(dǎo)向環(huán)，水液壓缸A的前端蓋上安裝用于密封的端蓋格萊圈以及軸向定位的活塞桿導(dǎo)向環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的水液壓驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是:水液壓缸A和水液壓缸B臨近套筒端蓋一端均安裝行程開關(guān)，當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)套筒端蓋向右移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)水液壓缸A的活塞桿向右移動(dòng)，水液壓缸A排水、水液壓缸B吸水，單向閥A導(dǎo)通通過油路出口排水，單向閥D導(dǎo)通通過油路入口吸水，單向閥B、單向閥C關(guān)閉；當(dāng)套筒端蓋向右運(yùn)動(dòng)觸發(fā)水液壓缸B的行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)反向驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)套筒端蓋向左移動(dòng)，水液壓缸A吸水、水液壓缸B排水，單向閥A關(guān)閉同時(shí)單向閥C導(dǎo)通通過油路入口吸水，單向閥B導(dǎo)通通過油路出口排水同時(shí)單向閥D關(guān)閉，直到套筒端蓋繼續(xù)向左移動(dòng)碰到水液壓缸A的行程開關(guān)時(shí)，電機(jī)再次換向。
【文檔編號(hào)】F15B13/02GK103982480SQ201410195815
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月9日
【發(fā)明者】張銘鈞, 楊超, 趙克楠, 趙文德, 姚峰, 馬小委 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)