專利名稱：直驅(qū)式容積控制電液伺服轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓技術(shù)和控制技術(shù)中的電液伺服技術(shù)。
本發(fā)明涉及不用電液伺服閥的電液伺服裝置，執(zhí)行元件為轉(zhuǎn)葉式液壓馬達(dá)形式的船用轉(zhuǎn)葉舵機(jī)。
目前，公知的電液伺服裝置是由圖9中的一般電動機(jī)47，液壓泵(定量或變量的)48，控制壓力用溢流閥49，接受伺服控制指令用的電液伺服閥50和執(zhí)行元件液壓缸10a組成。電液伺服閥50是系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，執(zhí)行元件10a的方向、速度全由伺服閥50來控制。系統(tǒng)中的壓力根據(jù)10a的負(fù)荷，由溢流閥49來調(diào)定。這個傳統(tǒng)的電液伺服裝置是由開式液壓回路組成。液壓回路中的油都要經(jīng)過油箱51。這種系統(tǒng)，不管執(zhí)行元件10a動作與否，電動機(jī)47一直在運轉(zhuǎn)，系統(tǒng)中的壓力可通過溢流閥49進(jìn)行卸荷。圖9的電液伺服系統(tǒng)的優(yōu)點是，電液伺服閥的響應(yīng)快、精度高，但此系統(tǒng)不可克服的缺點是耗能大，效率低，抗污染能力很弱，維修困難，造價高昂。
為了解決圖9系統(tǒng)的缺點，本發(fā)明設(shè)計成

圖1，圖2系統(tǒng)。這是由交流伺服電動機(jī)1通過連軸節(jié)2驅(qū)動雙向定量泵3，泵與執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉舵機(jī)10構(gòu)成液壓閉式回路。并聯(lián)在回路中的補油閥4與密閉壓力油罐8連通，補油閥4隨時向液壓回路中正壓(大于一個大氣壓)補油。這種系統(tǒng)的執(zhí)行元件轉(zhuǎn)葉舵機(jī)10所需要的啟動和停止，正反變向，速度快慢，轉(zhuǎn)矩大小，全由交流伺服電動機(jī)1來控制，即接受伺服控制指令的為交流伺服電動機(jī)。
圖3為直驅(qū)式容積控制交流電液伺服系統(tǒng)的控制原理圖。圖3由兩大方塊組成。一大塊21由控制基板15和伺服驅(qū)動器16組成的控制器21；另一大塊22由交流伺服電動機(jī)1，電機(jī)測速編碼器17，雙向液壓油泵3，壓力傳感器18，液壓油缸10a及其位移傳感器19組成的直驅(qū)式容積控制電液伺服液壓油缸裝置22。圖中控制基板15接通電源C和接受伺服控制指令D。有控制指令D輸入時，液壓油缸10a即有動作。當(dāng)液壓油缸10a不工作時，即控制器21沒有輸出時，這時電機(jī)就停轉(zhuǎn)，這是本系統(tǒng)顯著節(jié)約電能的關(guān)鍵所在。
本發(fā)明在采用圖10和圖3的基本原理形成有創(chuàng)新意義的直驅(qū)式容積控制電液伺服轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的液壓工作原理1和舵機(jī)外觀2，與圖9已有技術(shù)相比在達(dá)到同樣效果的情況下具有下述明顯的優(yōu)點(1)功率大為降低，為原有技術(shù)的1/2～1/5；(2)能耗大為降低，為原有技術(shù)的1/10；(3)效率大為提高，可達(dá)80～90％，為原有技術(shù)的3倍；(4)閉式回路，占用空間小，為原有技術(shù)的1/5，傳動介質(zhì)(液壓油)容積為原有技術(shù)開式回路的1/20；(5)整體舵機(jī)的質(zhì)量為原有技術(shù)的1/2～1/5；(6)成本為原有技術(shù)的1/2～1/3；(7)與原有技術(shù)相比噪音小，廢油很少，利于環(huán)保；本發(fā)明的技術(shù)方案是由圖1，圖2中兩個部分構(gòu)成。
a)直驅(qū)式容積控制電液伺服泵裝置。
電液伺服泵裝置是由圖2，圖1中交流伺服電動機(jī)1，聯(lián)軸節(jié)2，聯(lián)軸箱2a，雙向液壓泵3，集成閥塊9，密閉壓力油罐8組成。
圖1中的交流伺服電動機(jī)1接通電源后，在接受控制轉(zhuǎn)葉舵機(jī)動作的伺服指令時，電動機(jī)即可實現(xiàn)啟停、快慢、正反向、轉(zhuǎn)矩大小的動作，通過聯(lián)軸節(jié)2直接驅(qū)動雙向定量液壓泵3。電動機(jī)可變速，變向，變轉(zhuǎn)矩與限轉(zhuǎn)矩，由此，液壓泵的流量大小，流量方向，流量壓強(qiáng)大小全由電動機(jī)來實現(xiàn)控制。
液壓泵以流量大小、方向、壓強(qiáng)大小的狀態(tài)去驅(qū)動轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，方向與轉(zhuǎn)矩大小。圖1的電液伺服泵裝置中包含有集成閥塊9和密閉壓力油罐8。在閥塊9中集成有補油閥4，雙向液控單向閥(液壓鎖)5，安全閥6和旁路閥7。補油閥4與油罐8相連通，4與8在液壓回路中的作用是保證向液壓回路中正壓補油，以防產(chǎn)生氣蝕和噪音。液壓鎖5的作用是當(dāng)停機(jī)時防止跑舵，即舵葉受海浪沖擊時應(yīng)保持不動，有液壓鎖5的存在，舵機(jī)10中的油路則被閉死。又為了防止海浪沖擊舵葉過強(qiáng)而損壞舵機(jī)系統(tǒng)中的零部件，在閥塊9中又裝有安全閥6，當(dāng)沖擊壓力過大時，安全閥6即卸荷，以便保護(hù)舵系裝置。旁路閥7是手動閥，一般情況下不用。當(dāng)舵機(jī)需要高低壓兩腔(工作腔和回油腔)連通，以便對舵機(jī)檢修和調(diào)整時，才把旁路閥7打開。
已有技術(shù)圖10與發(fā)明創(chuàng)新的圖1，圖2相比較，在電液伺服泵裝置上有以下不同之處(1)本發(fā)明創(chuàng)新設(shè)計并已制造出，調(diào)整好可正常運行的集成閥塊9。其中的補油閥4，雙向液控單向閥5，安全閥6，旁路閥7四種閥。一次調(diào)整裝配后，在整個系統(tǒng)運行中不需要再調(diào)整。圖7，圖8為集成塊外觀示意圖，圖中，安全閥孔39，通孔40，與油罐連通孔41，旁路閥孔42，補油閥孔43，液壓鎖孔44，與油泵連通孔45，與轉(zhuǎn)葉舵機(jī)連通孔46。
(2)閥塊9中補油閥4是發(fā)明創(chuàng)新設(shè)計并已制造出，調(diào)整好可正常工作，結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，運行中不需要再調(diào)整的補油閥。圖4是其結(jié)構(gòu)原理圖。圖4中，O口連通油罐8，A、B口連通液壓主回路，進(jìn)出舵機(jī)10中。
(3)圖1中的密閉壓力油罐8，在發(fā)明中是創(chuàng)新設(shè)計并已制造出可正常工作的元件，圖5是其結(jié)構(gòu)原理圖。圖5中，油罐體25，氣室26，油室28，充氣口27，油罐的進(jìn)出油口29(與集成閥塊9的孔49相連通)。
b)轉(zhuǎn)葉舵機(jī)。
圖1，圖2中轉(zhuǎn)葉舵機(jī)10是由殼體與轉(zhuǎn)子11和上下端蓋構(gòu)成。轉(zhuǎn)子11的動葉片12與固定在殼體上的定子塊13將舵機(jī)的容腔分為四個部分。每相對的兩個油腔為一組，通過轉(zhuǎn)子11上的孔道互相連通。這兩組油腔根據(jù)轉(zhuǎn)舵方向的變化，互為工作腔(高壓腔)和回油腔(低壓腔)交替變化。動葉片12與定子塊13上有密封。
本發(fā)明中動葉片12與定子塊13上的密封有創(chuàng)新設(shè)計的密封結(jié)構(gòu)。圖6中38為創(chuàng)新設(shè)計的壓力閥，每個動葉片12和定子塊13上各裝兩個，并相對連通。當(dāng)動葉片12和定子快13的一側(cè)處于工作壓強(qiáng)(高壓)時，鋼球37壓縮彈簧30，壓力油經(jīng)過通孔31、34進(jìn)入各密封槽中，使密封條緊壓在殼體內(nèi)表面和端蓋面上，以保持油腔密封。通孔32連通對面的壓力閥，當(dāng)一側(cè)壓力閥工作時(高壓)，另一側(cè)的壓力閥就被通孔32過來的壓力油將鋼球壓緊。隨著舵機(jī)轉(zhuǎn)動方向的改變，兩側(cè)的壓力閥交替工作。圖6中密封槽35中的每個密封條的底部都鑲有多個彈簧，當(dāng)停機(jī)時，依靠這些彈簧使密封條一直壓緊在密封面上，保持停機(jī)時密封。
船的舵桿14緊固地裝在轉(zhuǎn)子11內(nèi)孔中，轉(zhuǎn)子11與舵桿14同時轉(zhuǎn)動。舵桿14下部裝有舵葉，舵葉與舵桿14同時轉(zhuǎn)動。
權(quán)利要求
1.直驅(qū)式容積控制電液伺服泵直接緊固在轉(zhuǎn)葉舵機(jī)的本體上，實現(xiàn)“無閥”、“無管”、“無泵站”的整機(jī)安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，直驅(qū)式容積控制電液伺服泵裝置中，設(shè)計補油閥，雙向液控單向閥，安全閥，旁路閥的集成閥塊的集成結(jié)構(gòu)方案。
3.根據(jù)權(quán)利要求1，直驅(qū)式容積控制電液伺服泵裝置中補油閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，直驅(qū)式容積控制電液伺服泵裝置中密閉壓力油罐的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，轉(zhuǎn)葉舵機(jī)中動葉片與定子塊的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為直驅(qū)式容積控制電液伺服轉(zhuǎn)葉舵機(jī)。它屬于液壓技術(shù)和控制技術(shù)中的電液伺服技術(shù)。本發(fā)明的電液伺服系統(tǒng)主要技術(shù)特征是用交流伺服電動機(jī)而不用電液伺服閥。圖2交流伺服電動機(jī)1通過連軸節(jié)2驅(qū)動雙向定量液壓泵3。泵向轉(zhuǎn)葉舵機(jī)10供油并組成液壓閉式回路。轉(zhuǎn)葉舵機(jī)10的啟動和停止，正反變向，速度快慢，轉(zhuǎn)矩大小全由交流伺服電動機(jī)1來驅(qū)動和控制，即交流伺服電動機(jī)1接受控制指令去驅(qū)動和控制轉(zhuǎn)葉舵機(jī)。本發(fā)明的創(chuàng)新技術(shù)特點為(1)直驅(qū)式電液伺服泵與轉(zhuǎn)葉舵機(jī)在國際上已有產(chǎn)品，但把直驅(qū)式電液伺服泵直接緊固在轉(zhuǎn)葉舵機(jī)本體上是前所未有的。(2)創(chuàng)新設(shè)計與制造出四種閥的集成閥塊9。集成閥塊中包含向回路始終補油的補油閥，這是創(chuàng)新設(shè)計與制造的；防止舵機(jī)反流的雙向液控單向閥(液壓鎖)；防止舵葉與舵機(jī)在浪擊過載情況下的安全閥；便于舵機(jī)檢修時，可使兩個液壓腔短路的旁路閥。(3)密閉壓力油罐8是創(chuàng)新設(shè)計與制造的，它始終保證向液壓回路正壓供油，以防止產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象。
文檔編號B63H25/30GK1986332SQ200510127358
公開日2007年6月27日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者劉慶和 申請人:劉慶和