專利名稱：一種燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于流量控制機構(gòu)，尤其關(guān)于燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)。
背景技術(shù)：
燃油流量控制機構(gòu)廣泛應(yīng)用于發(fā)動機、燃油鍋爐等油量控制領(lǐng)域中，它是實現(xiàn)發(fā)動機功率輸出和燃油鍋爐熱量輸出自動精確調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)是燃油流量控制系統(tǒng)的核心部件，其主要性能指標(biāo)包括油量調(diào)節(jié)的線性度、響應(yīng)的快速性和抗外界干擾的能力。目前的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)多為螺線管磁力式，主要包括電磁螺線管、彈簧、推力軸、油泵齒條位置反饋裝置、限位裝置和油泵齒條連接裝置等組成，電磁螺線管依次與推力軸、油泵齒條連接裝置和油泵齒條相連接，電磁螺線管產(chǎn)生的推力推動推力軸拉動油泵齒條直線運動，推力基本正比于電磁螺線管的驅(qū)動電流，推力軸的回復(fù)力則由回復(fù)彈簧提供，當(dāng)電磁螺線管中通入不同的驅(qū)動電流時，電磁螺線管產(chǎn)生不同的推力，在彈簧回復(fù)力的作用下推力軸達到不同的平衡位置，故通過調(diào)節(jié)電磁螺線管的驅(qū)動電流就可以達到調(diào)節(jié)油泵齒條的位置的目的。
但這種螺線管磁力式執(zhí)行器存在如下不足之處1、一般電磁螺線管產(chǎn)生的推力較小，對燃油泵齒條靜摩擦阻力適應(yīng)性較差，特別是在油泵長時間工作后，由于柱塞的摩擦磨損，齒條靜摩擦阻力加大，對燃油泵齒條的推力不足，因而對流量的微小變化不能很好地跟隨調(diào)節(jié)，致使流量變化越來越大，而一旦流量變化大到其電磁力可以克服齒條的靜摩擦阻力時，執(zhí)行機構(gòu)會突然動作，執(zhí)行器在調(diào)整時易出現(xiàn)跳動(過沖)或振蕩，導(dǎo)致油量大幅度波動現(xiàn)象發(fā)生，系統(tǒng)可靠性差。
2、由于油泵齒條的位置設(shè)定點即平衡點靠彈簧的回復(fù)力和電磁力的平衡來保證，當(dāng)遭受外界振動、沖擊干擾時，易導(dǎo)致彈簧振動，進而導(dǎo)致齒條在平衡點附近振動，引起油量波動，并且易導(dǎo)致油泵齒條位置反饋裝置在平衡點位置來回反復(fù)運動，并且易導(dǎo)致油泵齒條位置反饋裝置產(chǎn)生磨損跳點，大大降低執(zhí)行機構(gòu)的精度和可靠性。
3、由于電磁螺線管與推力軸、油泵齒條連接裝置和油泵齒條、以及齒條反饋裝置與油泵齒條連接裝置等的連接采用鉸鏈或插銷式活動連接方式，該種連接方式均存在一定的游隙，對執(zhí)行機構(gòu)的線性和響應(yīng)的快速性有一定的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種燃油流量線性執(zhí)行機構(gòu)，解決現(xiàn)有執(zhí)行機構(gòu)調(diào)節(jié)波動大、線性度差、易受外界干擾和可靠性差的技術(shù)問題。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來解決的一種燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，包括驅(qū)動裝置、線性執(zhí)行裝置、位置反饋裝置、限位裝置，以及與線性執(zhí)行裝置相連接的油泵齒條連接板組成，所述的驅(qū)動裝置與線性執(zhí)行裝置相連接，再驅(qū)動油泵齒條連接板帶動油泵齒條直線運動，所述的驅(qū)動裝置由伺服電機和減速齒輪箱組成，所述的線性執(zhí)行裝置為滾珠絲杠的傳動形式，伺服電機輸出軸經(jīng)減速齒輪箱減速后，經(jīng)線性執(zhí)行裝置將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換化為其輸出軸的直線運動。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其驅(qū)動裝置采用伺服電機經(jīng)減速齒輪箱減速后推動線性執(zhí)行裝置運動，伺服電機力矩特性平穩(wěn)，經(jīng)減速齒輪箱減速后，推力大且平穩(wěn)，可達2000N以上，能夠輕松克服油泵齒條靜摩擦阻力的影響。線性執(zhí)行裝置采用滾珠絲杠傳動形式，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，滾珠絲杠基本無游隙，運動平穩(wěn)，運動精度高，且?guī)ё枣i功能，穩(wěn)定性好，伺服電機停轉(zhuǎn)，執(zhí)行器就自鎖在固定的位置，不受機械振動、沖擊及電源脈動的影響，系統(tǒng)線性度好，可靠性高。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其位置反饋裝置為線性滑動變阻電位器形式，其滑動桿與油泵齒條連接板通過無游隙的球頭連接機構(gòu)連接。線性滑動變阻電位器形式的位置反饋裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠?；瑒訔U與油泵齒條連接板之間用球頭連接機構(gòu)進行連接，消除了游隙，提高了位置反饋的響應(yīng)快速性和線性度。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，線性滑動變阻電位器采用線性導(dǎo)電塑料電位器。其精度高、壽命長。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，伺服電機為直流伺服電機。其力矩穩(wěn)定、響應(yīng)迅速。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其限位裝置由磁性限位桿、內(nèi)極限接近開關(guān)、外極限接近開關(guān)組成，磁性限位桿與油泵齒條連接板無游隙地連接，內(nèi)極限接近開關(guān)和外極限接近開關(guān)均為磁性干簧管式。其結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，且線性度好，不易受外界干擾。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，在內(nèi)極限接近開關(guān)和外極限接近開關(guān)的常閉觸點的反向并聯(lián)了二極管，并與伺服電機的供電回路串聯(lián)連接。這樣當(dāng)油泵齒條運動到內(nèi)、外極限位置停止運動后，根據(jù)需要能自動控制電流的反向，使電機反向運轉(zhuǎn)，從而使油泵齒條離開極限位置，恢復(fù)正常工作，使限位保護完善可靠。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其伺服電機和減速齒輪箱采用渦輪蝸桿的傳動方式連接，這種連接方式可以使伺服電機和減速齒輪箱垂直布置，減小裝置的長度，使其結(jié)構(gòu)緊湊。
上述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，減速齒輪箱采用行星齒輪減速機構(gòu)，減速比大。
總之，本發(fā)明具有下列優(yōu)點1、驅(qū)動裝置推力大且平穩(wěn)，能夠輕松克服油泵長時間工作后，齒條靜摩擦阻力加大，推力不足時，執(zhí)行器在調(diào)整時易出現(xiàn)油量大幅度波動現(xiàn)象發(fā)生、系統(tǒng)可靠性差的問題。
2、系統(tǒng)運動平穩(wěn)，控制精度高，穩(wěn)定性好，抗外界機械振動、沖擊及電源脈動干擾的能力強。
3、消除了傳動部分游隙的影響，系統(tǒng)線性度好，響應(yīng)快速，可靠性高。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的正面視圖，但已去除了前罩殼。
圖3是圖2的俯視圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，本發(fā)明主要由伺服電機11、減速齒輪箱1、線性執(zhí)行裝置10、位置反饋裝置3、限位裝置和油泵齒條連接板6組成，伺服電機11和減速齒輪箱1構(gòu)成了整個燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動裝置，伺服電機11一般采用直流伺服電機，其轉(zhuǎn)速高、響應(yīng)速度快，伺服電機輸出軸與減速齒輪箱1相連接，輸出軸減速后增大了扭矩，可以克服較大的推力阻力。為便于布置，減小整個裝置的空間尺寸，特別是長度方向的尺寸，伺服電機11和減速齒輪箱1可以垂直布置，之間采用渦輪蝸桿方式傳動。當(dāng)然，若尺寸不受限也可以呈直線方式布置，采用直接傳動。由于小型直流伺服電機轉(zhuǎn)速較高，可能達到成百上千轉(zhuǎn)，而執(zhí)行機構(gòu)的運動速度較慢，因而對減速比有一定的要求，減速齒輪箱1常采用行星齒輪減速。一般，在伺服電機11輸出端也可以自帶一個減速機構(gòu)12，來達到兩級減速的目的。
線性執(zhí)行裝置10與減速齒輪箱1的輸出相連接，線性執(zhí)行裝置10用于將減速齒輪箱1輸出的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，再通過油泵齒條連接板6帶動油泵齒條8運動，線性執(zhí)行裝置10采用滾珠絲杠的傳動形式，這種傳動方式工作平穩(wěn)，連接方式基本無游隙，運動精度高，且?guī)ё枣i功能，穩(wěn)定性好，伺服電機停轉(zhuǎn)，執(zhí)行器就自鎖在固定的位置，不受機械振動、沖擊及電源脈動的影響，系統(tǒng)線性度好，可靠性高。線性執(zhí)行裝置10的輸出軸7與油泵齒條連接板6固定連接，油泵齒條8與油泵齒條連接板6也固定連接，這樣整個傳遞過程中，連接方式基本無游隙，從而可以提高響應(yīng)速度和控制的線性度，增加控制精度。當(dāng)然，線性執(zhí)行裝置10的輸出軸7與油泵齒條連接板6、油泵齒條8與油泵齒條連接板6的連接方式也可以采用無游隙的球頭連接或萬向連接等方式，油泵齒條連接板6是一塊三角形的板，起過渡連接的作用，可以采用重量較輕的鋁質(zhì)板。
位置反饋裝置3為線性滑動變阻電位器形式，其滑動桿4與油泵齒條連接板6通過無游隙的球頭連接機構(gòu)5連接當(dāng)然也可以采用萬向連接等無游隙的其他連接方式，球頭連接機構(gòu)5完全消除了位置反饋裝置3和油泵齒條連接板6之間的連接游隙，并且能補償裝配誤差所造成的線性滑動變阻電位器的滑動桿4與滾珠絲杠線性執(zhí)行器輸出軸7之間的平行度偏差，若平行度能保證也可以采用固定連接方式。當(dāng)油泵齒條連接板6運動時，線性滑動變阻電位器的滑動觸點跟隨滑動，改變了滑動觸點的輸出電阻，從而實現(xiàn)了位置反饋測量，線性滑動變阻電位器形式的位置反饋裝置結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。線性滑動變阻電位器一般采用線性導(dǎo)電塑料電位器，其精度高、壽命長。如果對反饋裝置的壽命及調(diào)節(jié)性能等參數(shù)要求較高，也可以采取無觸點的位置反饋裝置。
限位裝置用于對油泵齒條的最大和最小位置進行限位，即控制油泵的最大和最小流量，當(dāng)油泵齒條8運動到極限位置時，燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)自動停止動作。限位裝置由磁性限位桿9、內(nèi)極限接近開關(guān)16即最大油量控制開關(guān)、外極限接近開關(guān)13即最小油量控制開關(guān)組成，磁性限位桿9與油泵齒條連接板6無游隙地連接，常采用固定連接方式，內(nèi)極限接近開關(guān)16和外極限接近開關(guān)13均為磁性干簧管式，當(dāng)磁性限位桿9運動到內(nèi)、外極限接近開關(guān)16、13位置時，直流伺服電機11停止運動。為防止執(zhí)行機構(gòu)在極限位置卡死，在內(nèi)、外極限接近開關(guān)16、13的常閉觸點的反向并聯(lián)了二極管15、14，再將其串聯(lián)接入伺服電機11的供電回路，自動控制直流伺服電機11反轉(zhuǎn)，使油泵齒條8離開極限位置，恢復(fù)正常工作，這樣限位保護更加完善可靠。以上限位裝置結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，且線性度好，不易受外界干擾。當(dāng)然，限位裝置也可以采用磁性開關(guān)和光電開關(guān)等其他的方式，總之只要達到限位保護的功能即可。
當(dāng)然，要實現(xiàn)燃油流量的自動線性控制功能，還需要控制單元、電氣接線盒2等部件，電氣接線盒2實現(xiàn)伺服電機11、位置反饋裝置3、限位裝置等電氣連接集中輸出，控制單元用于對整個執(zhí)行機構(gòu)進行控制。
在線性執(zhí)行機構(gòu)的外面還設(shè)置有一個封閉的罩殼，防止灰塵、油污進入，影響運行的精度和可靠性。
本發(fā)明的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，線性度好，控制精度高，響應(yīng)速度快，推力大，系統(tǒng)可靠性好。
本發(fā)明還可以變換成其他的形式，如變換連接方式、變換傳動形式等，但只要采用了伺服電機+減速齒輪箱+滾珠絲杠傳動形式的線性執(zhí)行裝置，都將落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，包括驅(qū)動裝置、線性執(zhí)行裝置(10)、位置反饋裝置(3)、限位裝置，以及與線性執(zhí)行裝置(10)相連接的油泵齒條連接板(6)組成，所述的驅(qū)動裝置與線性執(zhí)行裝置(10)相連接，再驅(qū)動油泵齒條連接板(6)帶動油泵齒條(8)直線運動，其特征在于所述的驅(qū)動裝置由伺服電機(11)和減速齒輪箱(1)組成，所述的線性執(zhí)行裝置(10)為滾珠絲杠的傳動形式，伺服電機(11)輸出軸經(jīng)減速齒輪箱(1)減速后，經(jīng)線性執(zhí)行裝置(10)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換化為其輸出軸(7)的直線運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的位置反饋裝置(3)為線性滑動變阻電位器形式，其滑動桿(4)與油泵齒條連接板(6)通過無游隙的球頭連接機構(gòu)(5)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的線性滑動變阻電位器為線性滑動導(dǎo)電塑料電位器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的伺服電機(11)為直流伺服電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的限位裝置由磁性限位桿(9)、內(nèi)極限接近開關(guān)(16)、外極限接近開關(guān)(13)組成，磁性限位桿(9)與油泵齒條連接板(6)無游隙地連接，內(nèi)極限接近開關(guān)(16)和外極限接近開關(guān)(13)均為磁性干簧管式。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的限位裝置由磁性限位桿(9)、內(nèi)極限接近開關(guān)(16)、外極限接近開關(guān)(13)組成，磁性限位桿(9)與油泵齒條連接板(6)無游隙地連接，內(nèi)極限接近開關(guān)(16)和外極限接近開關(guān)(13)均為磁性干簧管式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于在所述的內(nèi)極限接近開關(guān)(16)和外極限接近開關(guān)(13)的常閉觸點的反向均并聯(lián)了二極管(15，14)，并與伺服電機(11)的供電回路串聯(lián)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的伺服電機(11)和減速齒輪箱(1)采用渦輪蝸桿的傳動方式連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于所述的減速齒輪箱(1)采用行星齒輪減速機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種燃油流量控制線性執(zhí)行機構(gòu)，包括驅(qū)動裝置、線性執(zhí)行裝置、位置反饋裝置、限位裝置，以及與線性執(zhí)行裝置相連接的油泵齒條連接板組成，驅(qū)動裝置由伺服電機和減速齒輪箱組成，線性執(zhí)行裝置為滾珠絲杠的傳動形式，伺服電機經(jīng)減速齒輪箱減速后，經(jīng)線性執(zhí)行裝置將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換化為其輸出軸的直線運動；位置反饋裝置為線性滑動變阻電位器形式，其滑動桿與油泵齒條連接板通過無游隙的球頭連接機構(gòu)連接。該機構(gòu)驅(qū)動裝置力矩平穩(wěn)，推力大，滾珠絲杠的傳動形式基本無游隙，運動平穩(wěn)，精度高，且?guī)ё枣i功能，穩(wěn)定性好，不受機械振動、沖擊及電源脈動的影響，整個系統(tǒng)線性度好、精度高、響應(yīng)速度快、可靠性高。
文檔編號F16H25/20GK1912788SQ20051002873
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日
發(fā)明者王貴建, 沈孟良, 方昌良, 黃振軍 申請人:上海齊耀動力技術(shù)有限公司