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专利号: 2021106227413
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 流体压力执行机构;一般液压技术和气动技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,其包括动力模块、串联泵切换模块、补油模块、安全溢流模块、压力温度检测模块、执行机构模块和位置检测模块和用于各个元件之间连接的液压阀块,串联泵切换模块、压力温度检测模块和补油模块的一部分连接于液压阀块的上表面,安全溢流模块和补油模块的另一部分连接于液压阀块的右侧表面,执行机构模块连接于液压阀块的前表面,所述动力模块包括伺服电机、大排量液压泵和小排量液压泵,所述大排量液压泵和小排量液压泵串联布置,所述伺服电机通过联轴器与所述大排量液压泵和小排量液压泵连接;

所述串联泵切换模块包括第一二位三通电磁换向阀、第二二位三通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀,所述执行机构模块包括非对称油缸,所述第一二位三通电磁换向阀将所述大排量液压泵的出油口、所述小排量液压泵的进油口与所述非对称油缸的无杆腔连接,所述第二二位三通电磁换向阀将所述大排量液压泵的进油口、所述小排量液压泵的出油口与所述非对称油缸的有杆腔连接,所述三位四通电磁换向阀将所述大排量液压泵和小排量液压泵的进、出油口连接,所述第一二位三通电磁换向阀、第二二位三通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀相互配合,能实现所述大排量液压泵向所述非对称油缸无杆腔供油和所述小排量液压泵向所述非对称油缸有杆腔供油的切换,驱动所述非对称油缸缸杆伸出或缩回,控制油缸缸杆位置;所述第一二位三通电磁换向阀、第二二位三通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀连接于所述液压阀块的上表面,非对称油缸连接于液压阀块的前表面;

所述补油模块包括补油蓄能器、二位二通电磁换向阀、第一单向阀和第二单向阀,所述补油蓄能器不仅通过所述二位二通电磁换向阀与所述非对称油缸无杆腔相连接,还通过所述第一单向阀和第二单向阀与所述非对称油缸的有杆腔、无杆腔相连,所述补油蓄能器、二位二通电磁换向阀连接于所述液压阀块的上表面,所述第一单向阀和第二单向阀连接于所述液压阀块的右侧表面。

2.根据权利要求1所述的变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,所述安全溢流模块包括第一安全溢流阀和第二安全溢流阀,所述第一安全溢流阀和第二安全溢流阀的进油口分别与所述非对称油缸的有杆腔、无杆腔相连,其出油口分别通过所述第一单向阀和第二单向阀与主油路相连,第一安全溢流阀和第二安全溢流阀连接于液压阀块的右侧表面。

3.根据权利要求1所述的变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,所述压力温度检测模块包括温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器,所述温度传感器与所述非对称油缸的有杆腔相连,所述第一压力传感器与所述非对称油缸的无杆腔相连,所述第二压力传感器与所述非对称油缸的有杆腔相连;所述温度传感器、第一压力传感器和第二压力传感器连接于液压阀块的上表面。

4.根据权利要求1所述的变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,所述位置检测模块包括位移传感器,所述位移传感器连接于所述非对称油缸缸杆末端。

5.一种利用权利要求1至4之一所述的变排量串联泵控电动静液执行器的控制方法,其特征在于,采用逻辑控制、位置闭环控制和系统报警控制三个部分,通过总线或硬件线缆信号,实现上位机与控制器的位置指令给定与位置信号反馈,并实时监测系统的报警等故障信息,确保系统稳定运行与信号传输的稳定可靠;同时,控制器能实现系统的逻辑控制和高性能的位置闭环控制,并通过总线或模拟量将控制信号给伺服驱动器,实现伺服电机的快速、稳定运行。

6.根据权利要求5所述的变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,所述逻辑控制具体包括以下步骤:

S11、当系统开机之后,首先通过压力温度检测模块监测系统的压力与系统的温度是否正常,如果出现低压腔压力过低时,或者出现当高压腔压力过高时,或者温度过低或者温度过高时,系统调用电机开环控制子程序,电机处于待机状态;

S12、当压力温度检测模块反馈系统压力温度正常时,如果系统出现报警,系统调用串联泵切换子程序紧急卸荷;

S13、如果以上全部正常,系统开始正常工作,给定控制指令,调用电机闭环控制子程序和串联泵切换子程序,油缸缸杆未处于控制指令位置,伺服油缸按照规划曲线,快速到达指定位置,油缸缸杆的位置保持。

7.根据权利要求5所述的变排量串联泵控电动静液执行器,其特征在于,所述位置闭环控制具体包括以下步骤:

S21、给定指定的位置指令,油缸缸杆的位置通过位移传感器实时反馈给控制器,通过电机闭环控制子程序,控制器将反馈的位置信号与给定的位置指令进行对比,通过系统程序进行处理后,输出转速控制信号,控制伺服电机的转动;

S22、伺服电机的实际转速信号实时反馈到控制器,通过串联泵切换子程序,控制电磁换向阀的通断,最终控制缸杆运动到指定位置,实现精确的位置控制;

S23、当系统出现异常时,上位机给控制器发送信号,串联泵切换单元发挥作用,在短时间内完成系统的卸荷,起到保护系统作用。