專利名稱：液壓傳動控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及現(xiàn)代液壓傳動和控制機構。
由于液壓傳動較其他多種形式的傳動具有不可比擬和難以取代的優(yōu)點，因此其發(fā)展速度是很快的。但現(xiàn)代液壓傳動和控制技術還存在若干極待研究解決的問題。這些問題的存在，使液壓傳動和控制不能不采取預防性和被動性的措施，特別是對那些傳動品質(zhì)要求很高的系統(tǒng)，為了達到目的，甚至使造價達到難以推廣的程度。此外還存在如下一些經(jīng)濟技術問題一、現(xiàn)代液壓傳動和控制系統(tǒng)的輸出量實質(zhì)是不可知的，是不可能事先給定、預見和運算的。無論采用何種液壓源，何種控制形式，只有通過其他的方式對執(zhí)行元件的動態(tài)檢測之后，再經(jīng)過轉換，運算才有可能間接地知道其輸出量的數(shù)據(jù)。否則是根本不可能知道的。
二、現(xiàn)代液壓傳動和自動控制的機理只能是超調(diào)(或欠調(diào))、糾偏等慣性環(huán)節(jié)造成的震蕩性過渡過程的處理。這是由于系統(tǒng)輸出的不可知性所造成的。事實上，在動態(tài)過程中，隨機干擾因素是很多的。同時，往往在事后通過檢測糾偏時另外的干擾因素又相繼發(fā)生。當某一瞬間干擾量與調(diào)節(jié)量的相序和頻率相同或接近時，顯然將產(chǎn)生危險的共振頻幅。特別在慣性環(huán)節(jié)很大的傳動控制系統(tǒng)且工作環(huán)境干擾較大時，這種傳動控制方式往往導致失敗性的后果。
三、當代的液壓傳動實質(zhì)上屬于柔性體的傳動。這是由于液體介質(zhì)實際上是可壓縮的，其傳動剛度很低，比相同尺寸的鋼柱要低50倍，實際上由于空氣的混入還要低3倍甚至更多，在這種低剛度下進行傳動會產(chǎn)生以下各種問題(1)體積的壓縮變形使高精度的直接的控制不可能達到目的，即不可能實現(xiàn)象剛體傳動那樣的高精度控制。(2)在可壓縮傳動過程中允許一張一馳的幅度較大，必然導致彈性振蕩。特別在高精度傳動中甚至微小的振蕩都將引起反饋，使某一開環(huán)系統(tǒng)即成為振蕩的閉環(huán)系統(tǒng)而導致系統(tǒng)自激振動，產(chǎn)生噪聲，并影響全系統(tǒng)的正常工作。(3)由于介質(zhì)的可壓縮性，傳動的距離越遠，不論采用何種控制方式，無論是開環(huán)的或閉環(huán)的或是計算機仿真控制都不能解決累積壓縮誤差所造成的不可彌補的影響。因此液壓傳動特別是伺服閉環(huán)控制要求距離越近越好，否則不能達到伺服控制的目的。(4)由于介質(zhì)是可壓縮性的柔性傳動，故介質(zhì)只有從自由態(tài)過渡到彈性壓縮狀態(tài)之后，才有可能傳遞力和功，因此產(chǎn)生控制上不允許的“時滯”。顯然，距離越遠，壓縮過程越長，時滯越大，失控性也越大。這就是當代液壓傳控不能遠距離傳動和多對象控制的根本原因。
四、現(xiàn)代液壓傳動控制系統(tǒng)除了某些旋轉運動，采用了實質(zhì)上還屬于半閉式系統(tǒng)以外，幾乎全部都為自由開式系統(tǒng)，目前之所以廣泛采用開式系統(tǒng)，除了具有簡單、散熱條件好等明顯的優(yōu)點以外，主要的原因是為了避免執(zhí)行元件在工作過程中產(chǎn)生的功率利用率下降的嚴重缺點。這就是說，當代液壓傳動和控制的形式不能采用完全的閉式系統(tǒng)，這是由于漏損的補償，系統(tǒng)的散熱和介質(zhì)污染后的過濾很難處理外，特別是由于不能對兩工作腔具有不同容積的執(zhí)行機構預先進行有效的、自動的流量分配從而導致系統(tǒng)功率的利用率大幅度下降。這是當前國內(nèi)外正在研究急待解決的難題。
五、上述廣泛使用的開式系統(tǒng)，雖具有所述的一些優(yōu)點，但對于傳動精度高，響應速度和控制速度快，運行十分平穩(wěn)且控制水平很高的系統(tǒng)而言就很難適用。因這種系統(tǒng)一旦停止工作，全系統(tǒng)將很快處于無壓狀態(tài)，有壓腔的介質(zhì)亦可向無壓腔滲漏，同時具有一個大氣壓力的空氣也必然滲人系統(tǒng)內(nèi)部的空間，若再次啟動如不重新充液和排氣，系統(tǒng)必然發(fā)生強烈震動和爬行。即便再次充液和排氣之后，仍不可能進行高級的、直接的傳動控制，因為充液周界的空間是非常復雜的，介質(zhì)動態(tài)體積的變化都不可能通過運算求解，故不可能以預見性的輸出進行直接的，高級的傳動。此時，只有通過間接對執(zhí)行機構的檢測并實行“追憶”、“跟蹤”式的伺服控制才能獲得較高精度的傳動品質(zhì)，但對于慣性環(huán)節(jié)大且距離較遠的系統(tǒng)，即便采用P10(比例、積分、微分1的伺服系統(tǒng)，也難以達到好的效果，甚至失敗。
六、對于高品質(zhì)、高水平的傳動控制大規(guī)模依賴于電氣和電子系統(tǒng)，構成十分復雜的中間控制環(huán)節(jié)是現(xiàn)代液壓傳動最大的弱點之一。事實上，一個現(xiàn)代的高級系統(tǒng)除了隨動(電液轉換亦屬隨動)和液力放大之外，幾乎全部都靠電氣、電子元件，需控制輸出的品質(zhì)越高，則中間環(huán)節(jié)越多、越精密、嬌嫩，不僅使造價越高，且使事故發(fā)生的機率越來越多，不能不增加事故診斷系統(tǒng)。
七、系統(tǒng)泄漏是一個世界性未能很好解決的技術問題，內(nèi)泄漏使傳動效率激劇下降；外泄漏造成對環(huán)境的污染，有時僅由于泄漏問題而限制了液壓傳動方案的采用。
八、油液中所含的微小顆粒所造成液壓傳動和控制的事故和故障幾乎占事故總數(shù)的一半以上。目前國內(nèi)外僅只能采取一些預防性的措施并無根治之法。
針對以上存在的問題，本實用新型從理論到實踐提出了一套完整的、全新的機理和結構，因此本設計的目的之一是人為地改變液壓傳動剛度很低的本質(zhì)，使液壓傳動接近剛體傳動的特性，使液體介質(zhì)在傳動過程中的彈性壓縮量符合設計所要求的參數(shù)，從而給遠、近距離的精確傳動特別是遠距離的集中群控創(chuàng)造了物理性質(zhì)上的條件。本設計的第二個目的是在前一目的的基礎上，通過恰當控制傳動介質(zhì)的密度和彈性模量以及介質(zhì)所處邊界的內(nèi)應力從而使液壓的控制信息和介質(zhì)傳動輸出的響應速度均能達到數(shù)倍于音速的水平，這樣基本消滅了控制和傳動不希望有的“時滯”和“死區(qū)”的現(xiàn)象，使傳控系統(tǒng)具有極高的速動性。本設計的第三個目的是在目的一和二的基礎上，通過對傳動介質(zhì)和介質(zhì)傳遞邊界的預壓控制，從而消除了在某一設計狀態(tài)內(nèi)由于介質(zhì)及其邊界的變形所引起的靜態(tài)壓縮誤差，為本申請另一與之配合使用的已申請專利的(申請?zhí)?4226163.1，申請H940201)“精密數(shù)液轉換器”創(chuàng)造完全可行的條件，從而使以往難以想象的，具有“預知性”的傳動控制成為現(xiàn)實。
顯而易見，由于傳動介質(zhì)及其所處邊界的變形是預先施加、制約的，因此在傳動過程中不需要再消耗具有高能、高壓的介質(zhì)去填充一切周界的空間，亦不需消耗大量的動能以克服介質(zhì)和邊界為達到設計物理量而產(chǎn)生的彈性位移時所作的功，因此這種設計具有很高的傳動精度和傳動效率。這是本設計的第四個目的。
本設計的第五個目的是通過一種叫馬赫數(shù)自動恒定控制器及其附助系統(tǒng)對被靜態(tài)壓縮的介質(zhì)和處于預張應力狀態(tài)的周界使其穩(wěn)定地保持設計所需的物理參數(shù)，不受本身和周圍環(huán)境(包括溫度)動態(tài)變化的影響和干擾。由于被剛性化的介質(zhì)和周界無論在靜態(tài)還是干擾下的動態(tài)均能保持一定的密度，對輸出量不產(chǎn)生附加的干擾增量，因而達到了自動消除動態(tài)誤差的目的。這是極為重要的環(huán)節(jié)，是成敗的關鍵，基于此，亦達到了本設計的第六個目的，即將復雜的邊界條件和不可知的動態(tài)干擾因素的求解簡化為一個設計常數(shù)。從而能夠使具有預知性的數(shù)液量傳動可以通過計算機進行復雜的、準確的超前計算。此外本設計的第七個目的是通過對全系統(tǒng)前級和后級壓縮、密封，使一個大氣壓的空氣不可能進入系統(tǒng)以造成危害。本設計的最后目的是通過兩工作腔《動、靜馬赫調(diào)制》及程序，對通過間隙和密封件的泄漏進行有效地抑制，從原理上消除了內(nèi)泄的機理，從而保證在傳動中有很高的容積效率，在傳動閉鎖時消除位置漂移的現(xiàn)象。
由于本成果針對當今液壓傳動和控制上所存在的各種不足和有待攻克的問題進行了有效的研究和解決，因此其應用范圍更為廣泛。
本設計系與“精定數(shù)液量轉換器”相配合地進行精度很高的超音速傳動和控制的。其實施方案是在傳動系統(tǒng)中設置前、后兩級不同物理參數(shù)的《靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)》。這種調(diào)制系統(tǒng)就是人為地把可壓縮的傳動介質(zhì)及介質(zhì)所處的邊界通過正向和逆向定壓導通邏輯封閉閥這樣一種在傳動過程中能自動對介質(zhì)和邊界施加靜態(tài)壓力的邏輯門路以逼使介質(zhì)增大傳動剛度。靜態(tài)壓縮力的大小則是通過先導調(diào)壓閥而調(diào)定的。在傳動系統(tǒng)后級的《靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)》中還設置了極關重要的《動態(tài)馬赫調(diào)制系統(tǒng)》，該系統(tǒng)依靠核心元件《馬赫數(shù)自動恒定控制器》使傳動介質(zhì)的靜態(tài)壓縮物理量時刻地與標準設計量進行比較，使其始終保持為一恒定的常數(shù)，而且還通過比較對周圍環(huán)境的影響和傳動動態(tài)干擾進行調(diào)節(jié)性的補償，因而從原理上保證動態(tài)誤差予以可靠的消除，同時亦保證一個大氣壓的自由空氣根本不可能進入傳控系統(tǒng)，因而消滅產(chǎn)生振動和爬行的根源。亦由于動、靜態(tài)馬赫數(shù)的調(diào)制，使執(zhí)行機構兩工作腔的內(nèi)泄漏失去了介質(zhì)滲流的物理條件，因而不僅提高了液壓傳動系統(tǒng)的容積效率，而且亦從原理上消除了產(chǎn)生位置漂移的條件，使液壓傳動具有極高的傳控品質(zhì)。
本設計結合附圖詳述如下，其中


圖1為超音速傳動控制裝置整體結構示意圖圖2為馬赫數(shù)自動恒定控制器結構圖圖3為圖2的1—1剖面附圖標記，(1)大型集成塊 (1—A1)數(shù)液總輸出孔(1—B1)數(shù)液總輸出孔 (1—7K)控制油回油孔(1—A2)壓密容腔 (1—B2)壓密容腔(1—1)外接法蘭 (1—2)外接法蘭(2—0A) 正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥 (2—0B)正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—1A)閥蕊 (2—1B)閥蕊(2—2A)油孔 (2—2B)油孔(3—0A)逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—0B)逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—1A)逆向定壓導通閥閥蕊(3—1B)逆向定壓導通閥閥蕊(3—2A)先導元件控制油輸出孔 (3—2B)先導元件控制油輸出孔(4—1A)先導調(diào)壓閥(4—1B)先導調(diào)壓閥(4—2A)先導調(diào)壓閥蕊 (4—2B)先導調(diào)壓閥蕊(4—3A)先導控制油源孔(4—3B)先導控制油源孔(4—4A)先導回油孔(4—4B)先導回油孔
(5)馬赫數(shù)自動恒定控制器(5—1)外套(5—2A)差動比較活塞(5—2B)差動比較活塞(5—3A)彈簧(5—3B)彈簧(5—4A)針形錐塞(5—4B)針形錐塞(5—5A)錐塞座(5—5B)錐塞座 (5—6A)錐塞十字通孔(5—6B)錐塞十字通孔(5—7A)比較A腔(5—7B)比較B腔 (5—B)控制油孔道(5—9A)壓密A腔通道 (5—9B)壓密B 控通道(5—10)標準恒壓腔 (5—11A)介質(zhì)作用A腔(5—11B)介質(zhì)作用B腔(5—12)蓋板(6)標準恒壓發(fā)生器 (7)儲能器(8)儲能器自動保壓卸荷裝置 (9)執(zhí)行油缸(10)活塞 (11)活塞桿(12—A)有桿作用腔 (12—B)無桿作用腔(13—A)有桿腔外接鋼管 (13—B)無桿腔外接鋼管本實用新型的構造如
圖1所示，超音速傳動裝置主要由大型集成塊(1)，執(zhí)行油缸(9)兩大部分組成。大型集成塊(1)內(nèi)有A和B兩個工作腔，上述兩個工作腔以執(zhí)行油缸(9)中的活塞(10)為界，活塞左邊為A工作腔，右邊為B工作腔(本文中設定的附圖標記，凡注有A和B的分別表示該標記與A或B工作腔有關)。集成塊(1)內(nèi)還有一個“靜態(tài)馬赫調(diào)制系統(tǒng)”該系統(tǒng)包括A、B兩工作腔的正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0A)和(2—0B)，該兩閥的閥芯相應為(2—1A)和(2—1B)，其控制油孔分別為(2—2A)和(2—2B)；此外，逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—0A)和(3—0B)，其先導調(diào)壓閥為(4—1A)和(4—1B)。上述兩逆向定壓導通邏輯封閉閥由標準邏輯元件組合而成且分別置于A和B兩工作腔的下端入口，其上述封閉閥設有逆向定壓導通閥閥芯(3—1A)和(3—1B)以及先導元件控制油輸出孔(3—2A)和(3—2B)。先導調(diào)壓元件位于集成塊(1)的兩側，其結構左右對應相同，各設有帶有先導調(diào)壓閥芯(4—2A)和(4—2B)的先導調(diào)壓閥(4—1A)和(4—1B)，先導控制油源孔(4—3A)和(4—3B)，上述油源孔分別與先導元件控制油輸出孔(3—2A)和(3—2B)連接；先導回油孔(4—4A)和(4—4B)與控制油回油孔(1—1K)連通。
圖1的下部有兩個數(shù)液總輸出孔(1—A1)和(1—A2)，它們是經(jīng)集成塊(1)從某一方位和方向控制元件(指壓力油源[數(shù)液量]輸出的方向控制，因此圖中未標1的輸出端引來的A、B兩工作壓力腔的數(shù)液總輸出孔。(1—A1)和(1—B1)的液流方向相反且受輸出級的方位和方向元件的控制以推動執(zhí)行機構(9)的活塞(10)作正或反兩方向的運動。此外在集成塊(1)內(nèi)還設有馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)經(jīng)A工作腔的壓密A腔通道(5—9A)與A腔的壓密容腔(1—A2)連通和經(jīng)B工作腔的壓密B腔通道(5—9B)與B腔的壓密容腔(1—B2)連通，且有一根控制油孔道(5—8)與標準恒壓發(fā)生器(6)和儲能器(7)連通，儲能器(7)與儲能器自動保壓卸荷裝置(8)連通。
上述執(zhí)行油缸(9)內(nèi)有活塞桿(11)和活塞(10)，活塞內(nèi)設有有桿作用腔(12—A)和無桿作用腔(12—B)；有桿作用腔經(jīng)有桿腔外接鋼管(13—A)與壓密容腔(1—A2)連通，無桿作用腔經(jīng)無桿腔外接鋼管(13—B)與壓密容腔(1—B2)連通。圖中的(1—1)和(1—2)分別為壓密容腔的外接法蘭。
圖2表示設于集成塊(1)內(nèi)的馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)的結構。(5—1)為控制器外套，控制器的左右端各有一個介質(zhì)作用A腔(5—11A)和介質(zhì)作用B腔(5—11B)，右端還有一塊蓋板(5—12)?？刂破?5)有三個通道，它們分別為與A腔的壓密容腔(A—A2)連通的壓密A腔通道(5—9A)，與B腔的壓密容腔(1—B2)連通的壓密B腔通道(5—9B)，以及控制油通道(5—B)?？刂破鞯闹行脑趦舍樞五F塞間有一個標準恒壓腔(5—10)，左端由左到右依次為差動比較活塞(5—2A)，彈簧(5—3A)，針形錐塞(5—4A)，錐形座(5—5A)，錐形十字形通孔(5—6A)和比較A腔(5—7A)；右端依次為差動比較活塞(5—2B)，彈簧(5—3B)，針形錐塞(5—4B)，錐塞座(5—5B)，錐塞十字形通孔(5—6B)和比較B腔(5—7B)。
圖3表示圖2的1—1剖面，由圖可見錐塞十字形通孔(5—6B)的縱向通孔與針形錐塞(5—4B)，外側為外套(5—1)，以及與壓密B腔相通的進油口(5—9B)。
本裝置的工作原理如下，
圖1的下部有兩個孔洞(1—A1)和(1—B1)是通過大型集成塊(1)從某一方位和方向控制元件的輸出端引來的A、B兩個壓力腔的數(shù)液總輸出孔。該兩數(shù)液輸總輸出孔(1—A1)和(1—B1)的液流方向相反且受輸出級的方位和方向元件的控制以推動執(zhí)行機構(9)的活塞(10)作正或反兩方向的運動。全系統(tǒng)可以對多種不同的執(zhí)行元件進行控制，每一執(zhí)行元件均從A、B兩個數(shù)液總輸出孔(1—A1)、(1—B1)引出，并各自分成兩路，一路與靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)A、B兩進口的正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0A)、(2—0B)的進口(注介質(zhì)向執(zhí)行機構運動的方向為“正向”，反之為“逆向”；邏輯封閉閥閥蕊軸線方向的底部孔口為介質(zhì)流的進口，側向孔口為出口1相連通；另一路則與靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)A、B兩進口處的《逆向定壓導通邏輯封閉閥》(3—0A)、(3—0B)的出口相連接。
由于兩數(shù)液總輸出孔(1—A1)和(1—B1)的液流方向總是相反，當孔(1—A1)為正向出時，孔(1—B1)則為逆向回流，反之當孔(1—A1)為逆向回流時，則孔(1—B1)必為正向出流以推動執(zhí)行機構(9)作不同方向的運動。若孔(1—A1)內(nèi)的介質(zhì)流為正向時，其輸送的壓力超過A、B兩壓縮密封容腔(簡稱，壓密容腔)(1—A2)、(1—B2)內(nèi)的壓力時，介質(zhì)流可以從正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0A)的進口，幾乎無阻地地進入(導通)壓密容腔(1—A2)，并推動該容腔內(nèi)處于壓縮狀態(tài)的介質(zhì)通過大型集成塊(1)的出口法蘭(1—1)，壓力鋼管(13—A)而進入執(zhí)行機構(9)的有桿腔(12—A)并推動活塞(10)帶動活塞桿(11)使被控對象向右的方向移動作功。此時無桿腔(12—B)內(nèi)的呈壓縮狀態(tài)的靜止介質(zhì)，由于受到活塞(10)向右移動方向的傳動力，則幾乎呈剛體狀態(tài)一樣往逆向推移并推動處在B腔鋼管(13—B)、法蘭(1—2)及B壓密容腔內(nèi)的《剛性化》介質(zhì)一同往逆向移動。當介質(zhì)移動到靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)的出口時有兩個邏輯門可供選擇外出，一個是正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0B)的出口門，另一個則是逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—0B)的逆向進口門。由于正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0B)的特性是逆向液剛為無窮大且無泄漏，故根本不可能“導通”而外出；而逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—0B)的特性為，一切逆向介質(zhì)流若其壓力大于該閥整定的(定壓)壓力時可無阻導通，反之液阻為無窮大。因此逆向壓縮介質(zhì)流在傳動過程中的移動力往往遠大于閥(3—0B)所整定的壓力，故逆向介質(zhì)流只能從逆向定壓導通邏輯閥的逆向進口以大于該閥整定的壓力而無阻排出(導通)，從而形成正常的傳動循環(huán)。反之若孔(1—B1)內(nèi)的介質(zhì)為正向流，而(1—A1)孔內(nèi)的介質(zhì)必為逆向介質(zhì)流，執(zhí)行機構(9)中的活塞(10)必往左運動作功。此時有桿腔內(nèi)(12—A)內(nèi)的介質(zhì)將受到無桿腔(12—B)介質(zhì)的作用，使活塞(10)以遠大于原靜態(tài)壓縮的力的推動使A腔鋼管(13—A)、法蘭(1—1)、壓密容腔(1—A2)內(nèi)的靜壓介質(zhì)均往逆向移動，顯然該力亦將遠大于逆向定壓導通邏輯封閉閥(3—0A)的整定“導通”壓力，故能無阻地排出靜態(tài)馬赫調(diào)制系統(tǒng)而形成正常的傳動循環(huán)。
逆向定壓導通邏輯封閉閥的閥蕊(3—1A)和(3—1B)的開啟壓力是使A、B兩壓密容腔(1—A2)、(1—B2)內(nèi)的介質(zhì)以及A、B兩工作腔的管道(13—A)、(13—B)內(nèi)的介質(zhì)還有執(zhí)行元件(9)中有桿腔(12—A)和無桿腔{12—B)內(nèi)的介質(zhì)及其邊界均具有靜態(tài)預應力的根本原因，其開啟壓力的確定是根據(jù)傳動系統(tǒng)所要求的精度、介質(zhì)流輸送的距離遠近、傳動控制的靈敏度和響應速度(多以馬赫數(shù)計量)而決定的。其逆向?qū)▔毫Φ恼▌t是通過作為逆向定壓導通邏輯閥閥蕊(2—1A)、(2—1B)及預壓彈簧的蓋板并固定于大型集成塊(1)兩側的先導調(diào)壓元件(4—1A)和(4—1B)的調(diào)整而實現(xiàn)的。兩先導調(diào)壓元件的控制油源分別取自A、B兩壓密容腔(1—A2)、(1—B2)，通過兩連接孔(4—3A)、(4—3B)而進入先導調(diào)壓元件內(nèi)的控制油比較腔，與預壓針塞進行比較。如壓密容腔(1—A2)、(1—B2)中的介質(zhì)壓力小于或等于先導調(diào)壓元件(4—1A)和(4—1B)針塞的設計預壓力時，介質(zhì)只能通過先導調(diào)壓元件控制油輸出孔(3—2A)、(3—2B)而作用于逆向定壓導通閥閥蕊(3—1A)及(3—1B)的彈簧腔(控制腔)，使閥蕊與閥座緊密接觸且為線型密封，毫無泄漏。此時壓密容腔內(nèi)的介質(zhì)預應力一般略小于先導控制壓力，但在傳動之時，孔(1—A1)或(1—B1)有高壓介質(zhì)流輸出而進入壓密容腔(1—A2)或(1—B2)，使執(zhí)行機構(9)的活塞(10)具有強大的推力，此時壓密容腔(1—A2)和(1—B2)的壓力遠高于先導調(diào)壓元件整定的控制壓力，故從壓密腔引來的控制油可將先導調(diào)壓元件(4—1A)或( 4—1B)的調(diào)壓針塞推開，使控制油和逆向定壓導通邏輯封閉閥閥蕊(3—1A)或(3—1B)上所作用的控制油均從先導調(diào)壓元件的回油孔(4—4A)或(4—4B)而卸壓，閥蕊(3—1A)或(3—1B)被逆向進口的高壓介質(zhì)流推開(即逆向?qū)?，形成帶一定壓力的回油，實現(xiàn)了《靜態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)》的功能。這種功能使傳動介質(zhì)和邊界容腔在傳動的過程中自動地受到設計所規(guī)定的壓縮，從而提高了介質(zhì)流傳動的剛度、精度和靈敏度。但這種功能不能保證動態(tài)的變化和周圍環(huán)境的干擾所造成的種種誤差的影響，從而還不能完整地實現(xiàn)精確的數(shù)液傳控，特別是對遠距離傳動影響更大。因此在液壓傳動控制系統(tǒng)的輸出級(后級)必須設置極關重要的《動態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)》。它的主要任務是，在系統(tǒng)本身的動態(tài)變化和外界環(huán)境的擾動下自動保持設計的物理參數(shù)不變，這種設計的物理參數(shù)稱為“標準給定量”，在量值上等于靜態(tài)物理量的調(diào)整整定參數(shù)值，其具體數(shù)值的決定同靜態(tài)物理數(shù)值的計算方法，按馬赫數(shù)體現(xiàn)。
動態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)的核心元件是《馬赫數(shù)自動恒定控制器》(5)。該元件實質(zhì)上是豎直地嵌入大型集成塊(1)中A、B兩壓密容腔(1—A2)與(1—B2)的中間(注
圖1中因圖幅比例影響，而取橫向的布置，而原理一樣。因此以下介紹均以
圖1布置位置進行。1馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)有A、B兩個比較腔(5—7A)、(5—7B)和一個標準恒壓腔(5—10)。A比較腔(5—7A)通過大型集成塊(1)中的連孔(5—9A)與A壓密容腔(1—A2)連通；B比較腔(5—7B)通過連孔(5—9B)與B壓密容腔(1—B2)連通。A、B兩壓密容腔的介質(zhì)流可以經(jīng)過連孔(5—9A)、(5—9B)到達A、B兩比較腔(5—7A)、(5—7B )，而后再分別通過A、B兩針形錐塞(5—4A)和(5—4B)上的兩個“十”字形通孔(5—6A)、(5—6B)而進入A、B兩差動比較活塞(5—2A)及(5—2B)的上腔分別與A、B兩預壓彈簧(5—3A)、(5—3B)一道將針形錐塞(5—4A)、(5—4B)緊緊壓在A、B兩錐塞座(5—5A)、(5—5B)之上，由于為錐塞與錐塞座為線接觸，故密封無泄漏，其壓緊力的大小取決于A、B兩差動活塞上腔的面積及作用于該差動活塞上的壓力。差動活塞(5—2A)與(5—2B )上腔直徑0與針形錐塞座的直徑d之比是一個很重要的參數(shù)，是根據(jù)傳動距離的遠近，傳動精度，控制系統(tǒng)的靈敏度以及系統(tǒng)可能的干擾因素而進行綜合的計算而設計的。針形錐塞座(5—5A)、(5—5B)的直徑d的大小決定標準恒定腔(5—10)內(nèi)壓力波動極微的、且始終保持設計壓力的介質(zhì)作用于針形錐塞(5—4A)及(4—4B)直徑為d的作用面上的力。這個力時刻與直徑為0的兩差動比較活塞(5—2A)與(5—2B)上由A、B兩壓密腔而引來的介質(zhì)所產(chǎn)生的作用力進行比較。若標準恒壓腔(5—10)內(nèi)的壓力作用在直徑為d的針形錐塞(5—2A)或(5—2B )面積上的力比壓密容腔介質(zhì)的壓力作用于直徑為0的差動比較活塞上面積上的力大，則標準恒壓腔內(nèi)的恒壓介質(zhì)可以迅速進入A或B壓密容腔，使其壓力及彈性物理參數(shù)迅速回升至標準的狀態(tài)；反之作用在差動比較活塞上的力若等于或大于標準衡壓腔(5—10)內(nèi)的介質(zhì)作用在針形錐塞(5—4A)或(5—4B)上的力，此時針形錐塞與針形錐塞座(5—5A)或(5—5B)處于壓密狀態(tài)，且不存在泄漏。因此，這種結構由于在進行精密、高壓的傳動過程中，必然使差動比較活塞上的壓力遠遠超過標準恒壓腔所產(chǎn)生的壓力，從而使針形錐塞與錐塞座的液阻變成無窮大。其結果達到了在各自工作時互不影響和干擾的目的。
馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)的標準恒壓腔(5—10)的標準壓力油源取自標準恒壓發(fā)生器(6)和標準恒壓發(fā)生器的儲能器(7)。它們之間以大型集成塊(1)內(nèi)的孔洞(5—8)連通。標準恒壓發(fā)生器(6)的壓力油源取自充氮皮囊式儲能器⑺。標準恒壓發(fā)生器(6)實際上是標準流量控制元件和恒壓輸出減壓元件經(jīng)過改制組合而成(
圖1未詳細繪出)儲能器向恒壓發(fā)生器(6)供油時的壓力波動范圍取決于恒壓輸出減壓閥的最佳輸出特性，并由包括控制油供油泵在內(nèi)的儲能器自動保壓卸荷裝置(8)來完成。因此，動態(tài)馬赫數(shù)調(diào)制系統(tǒng)包括自動調(diào)整元件即《馬赫數(shù)自動恒定控制器》(5)、標準量給定元件即標準恒壓發(fā)生器(6)和儲能器(7)、以及控制油源即儲能器自動保壓卸荷裝置(8)三部分組成。其中核心部件為“馬赫數(shù)自動恒定控制器”。它在超音速傳動控制裝置中起著自動消除(或自動補償、平衡)傳動過程中動態(tài)變化(含靜態(tài)內(nèi)泄變化)以及不可知邊界及周圍環(huán)境變化的影響和干擾，確保傳動控制的高品質(zhì)。
權利要求1.一種液壓傳動控制裝置，本實用新型的特征為本裝置由集成塊(1)和執(zhí)行油缸(9)兩大部分組成，集成塊(1)內(nèi)有A和B兩個工作腔，上述兩個工作腔以執(zhí)行油缸(9)中的活塞(10)為界，左邊為A工作腔，右邊為B工作腔，集成塊(1)內(nèi)還有一個靜態(tài)馬赫調(diào)制系統(tǒng)。它包括A、B兩工作腔的正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥(2—0A)和(2—0B)，其閥芯為(2—1A)和(2—1B)，其控制油孔分別為(2—2A)和(2—2B)，以及A、B兩工作腔的逆向定壓導通邏輯封閉(3—0A)和(3—0B)，其閥芯(3—1A)和(3—1B)，在集成塊(1)的兩側設有先導調(diào)壓元件(4—1A)和(4—1B)，它們包括先導調(diào)壓閥芯(4—2A)和(4—2B )及先導控制油源孔(4—3A)和(4—3B)，上述先導控制油源孔分別與先導元件控制油輸出孔(3—2A)和(3—2B)連接；先導回油孔(4—4A)和(4—4B)與控制油回油孔(1—7K)連通數(shù)液總輸出孔(1—A1)和(1—B1)的液流方向相反并控制執(zhí)行機構(9)的活塞(10)的作用方向；設于集成塊(1)內(nèi)的馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)分別經(jīng)壓密A腔通道(5—9A)與壓密容腔(1—A2)連通，經(jīng)壓密B腔通道(5—9B)與壓密容腔(1—B2)連通，經(jīng)控制油孔道(5—B)與標準恒壓發(fā)生器(6) 和儲能器(7)連通，儲能器(7)與儲能器自動保壓卸荷裝置(8)連通；上述執(zhí)行油缸(9)內(nèi)有活塞桿(11)和活塞(10)，活塞(10)內(nèi)設有有桿作用腔(12—A)和無桿作用腔(12—B)，有桿作用腔經(jīng)有桿腔外接鋼管(13—A)與壓密容腔(1—A2)連通，無桿作用腔經(jīng)無桿腔外接鋼管(13—B)與壓密容腔(1—B2)連通。
2.由權利要求1所述的液壓傳動控制裝置，其特征為馬赫數(shù)自動恒定控制器(5)的外套為(5—1)，其左右端各有一個介質(zhì)作用A腔(5—11A)和介質(zhì)作用B腔(5—11B)，右端有一塊蓋板(5—12)，控制器(5)有三根連接通道，分別為與壓密容腔(1—A2)連通的(5—9A)，與壓密容腔(1—B2)連通的(5—9B)和控制油通道(5—B)；控制器的中心即兩針形錐塞之間為標準恒壓腔(5—10)，左端由左到右依次為差動比較活塞(5—2A)，彈簧(5—3A)，針形錐塞(5—4A)，錐形座(5—5A)，錐形十字形通孔(5—6A)和比較A腔(5—7A)，右端依次為差動比較活塞(5—2B)，彈簧(5—3B)，針形錐塞(5—4B)，錐塞座(5—5B)，錐塞十字形通孔(5—6B)和比較B腔(5—7B)。
專利摘要液壓傳動控制裝置的結構是由集成塊(1)內(nèi)的兩個壓密容腔相連接的輸送距離很遠的有桿腔外接鋼管(13-A)和無桿腔外接鋼管(13-B)和與執(zhí)行機構(9)內(nèi)的A和B兩工作腔(12-A)、(12-B)等組成的輸出級壓密容腔?？刂苽鲃咏橘|(zhì)的流動方向和預壓縮力的大小是由輸出級進口的兩個正向?qū)ㄟ壿嫹忾]閥和兩個逆向定壓導通邏輯封閉閥等組成邏輯門，并通過馬赫自動恒定控制器(5)的這一重要裝置予以自動調(diào)整和補償傳動誤差。補償所需的油源由儲能器(7)供給。
文檔編號F15B11/00GK2222255SQ9423840
公開日1996年3月13日 申請日期1994年10月20日 優(yōu)先權日1994年10月20日
發(fā)明者文輝干 申請人:文輝干