一種電靜液作動(dòng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種電靜液作動(dòng)器，涉及電靜液動(dòng)作器技術(shù)領(lǐng)域，能夠提高電靜液作動(dòng)器在高頻段工作環(huán)境下的工作效率。在本發(fā)明的電靜液作動(dòng)器中包括：智能材料驅(qū)動(dòng)泵、主動(dòng)式整流閥和液壓缸。所述主動(dòng)式整流閥由閥體21、閥芯23和機(jī)械部件組成；閥體21下端面分布吸油口32和排油口，上端面對(duì)應(yīng)地分布出油口33和進(jìn)油口；閥芯23由三個(gè)臺(tái)肩41組成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上分別等間距開有預(yù)設(shè)數(shù)量的溝槽42，閥芯23在未連接電機(jī)9的一側(cè)伸出預(yù)設(shè)長(zhǎng)度；所述機(jī)械部件包括兩個(gè)軸承22和兩個(gè)端蓋24，在閥體21兩側(cè)分別安裝一個(gè)軸承22和一個(gè)端蓋24。本發(fā)明用于改進(jìn)電靜液作動(dòng)器在高頻率、高功率的系統(tǒng)中的性能。
【專利說明】
一種電靜液作動(dòng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電靜液動(dòng)作器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電靜液作動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]電靜液作動(dòng)器是目前普遍使用的一種功率電傳的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而智能材料的輸出位移一般較小，在微米量級(jí)，如何將智能材料有效應(yīng)用在電靜液作動(dòng)器成為了目前電靜液作動(dòng)器領(lǐng)域的一種發(fā)展方向。而在整個(gè)作動(dòng)器系統(tǒng)中，起整流配油作用的單向閥是其不可或缺的一部分，起整流配油作用的單向閥從工作原理上通?？煞譃橹鲃?dòng)閥與被動(dòng)閥。
[0003]對(duì)于被動(dòng)閥，例如:采用懸臂梁式被動(dòng)閥進(jìn)行整流，通過閥片兩側(cè)油液的壓差來控制被動(dòng)閥的開合，采用懸臂梁式被動(dòng)閥的該作動(dòng)器在低頻段輸出性能良好，但高頻段工作時(shí)栗腔的整流配油效率較低，難以有效應(yīng)用在高頻率、高功率的系統(tǒng)中；再例如:閥芯旋轉(zhuǎn)式四通換向閥，采用了旋轉(zhuǎn)式的閥芯結(jié)構(gòu)，通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)閥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，并在閥芯的臺(tái)肩兩側(cè)均開有凹槽，通過閥體中間的油腔向外部液壓缸雙向供油，實(shí)現(xiàn)液壓缸的高頻激振，從而實(shí)現(xiàn)高頻換向。但是無法利用頻率整流原理來提高作動(dòng)器的輸出位移，難以進(jìn)一步提高系統(tǒng)功率率。
[0004]對(duì)于主動(dòng)閥，目前的方案主要是通過滑閥閥芯的雙向運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)油路的高速通斷以進(jìn)行整流，但滑閥的有效工作頻率較低，同樣難以有效應(yīng)用在高頻率、高功率的系統(tǒng)中。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例提供一種電靜液作動(dòng)器，能夠提高電靜液作動(dòng)器在高頻段工作環(huán)境下的工作效率。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案:
[0007]所述電靜液作動(dòng)器中包括:智能材料驅(qū)動(dòng)栗、主動(dòng)式整流閥和液壓缸；
[0008]其中，所述智能材料驅(qū)動(dòng)栗包括:外殼(2)，安裝于外殼(2)下端的底座(I)，安裝于外殼(2)上端的端蓋(5)，安裝于外殼(2)內(nèi)側(cè)且在輸出桿(28)下端的導(dǎo)磁塊(4)，安裝于輸出桿(28)與端蓋(5)之間的碟簧(27)，安裝在底座(I)上的線圈骨架(3)，線圈骨架(3)上安裝有線圈(30)，線圈(30)用以產(chǎn)生磁場(chǎng);安裝于線圈骨架(3)內(nèi)的智能材料棒(29)，智能材料棒(29)上下兩端分別與底座(I)和輸出桿(28)接觸，智能材料棒(29)用于在磁場(chǎng)作用下通過輸出桿(28)帶動(dòng)活塞(26)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，智能材料棒(29)在碟簧(27)的作用下預(yù)緊；所述栗罩(6)通過內(nèi)螺紋與外殼(2)上端的外螺紋連接，栗罩(6)與栗頭(8)通過螺栓連接，在栗罩(6)和栗頭(8)之間安裝有薄膜(7)，活塞頭(25)和活塞(26)分別安裝在薄膜(7)的上下兩側(cè)，活塞頭(25)與栗頭(8)之間存在間距，栗頭(8)與閥體(21)連接，栗頭(8)的上端面兩油孔處刻有兩個(gè)環(huán)形槽以放置密封圈；
[0009]所述主動(dòng)式整流閥由閥體(21)、閥芯(23)和機(jī)械部件組成；閥體(21)下端面分布吸油口(32)和排油口，上端面對(duì)應(yīng)地分布出油口(33)和進(jìn)油口；閥芯(23)由三個(gè)臺(tái)肩(41)組成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上分別等間距開有預(yù)設(shè)數(shù)量的溝槽(42)，閥芯(23)在未連接電機(jī)(9)的一側(cè)伸出預(yù)設(shè)長(zhǎng)度;所述機(jī)械部件包括兩個(gè)軸承(22)和兩個(gè)端蓋(24)，在閥體
(21)兩側(cè)分別安裝一個(gè)軸承(22)和一個(gè)端蓋(24);
[0010]所述液壓缸包括:缸筒(16)，安裝于缸筒(16)兩端的端蓋(13)，安裝于缸筒(16)內(nèi)的活塞桿(12)，安裝于活塞桿(12)中間的滑動(dòng)活塞(18)，安裝于缸筒(16)兩端的液壓缸支座(14)，安裝于液壓缸支座(14)內(nèi)的導(dǎo)向軸承(19)，液壓缸支座(14)與導(dǎo)向軸承(19)采用過盈配合，缸筒(16)兩端的外表面與兩個(gè)液壓缸支座(14)的內(nèi)表面接觸。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器，通過智能材料驅(qū)動(dòng)栗提供工作壓力，油液通過閥體內(nèi)油腔傳輸至液壓缸，再通過閥體內(nèi)另一個(gè)油腔回到栗腔中，從而實(shí)現(xiàn)油液的循環(huán)利用。相對(duì)于現(xiàn)有的被動(dòng)閥方案，本發(fā)明采用電機(jī)帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)閥方案，解決了高頻段工作時(shí)栗腔的整流配油效率較低，難以有效應(yīng)用在高頻率、高功率的系統(tǒng)中的問題;且通過閥芯軸端連接的測(cè)量裝置對(duì)閥芯轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，再配合電機(jī)控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閥芯旋轉(zhuǎn)的無滯后與液壓缸的正反向雙向運(yùn)動(dòng)，從而同時(shí)解決了滑閥方案中的有效工作頻率較低問題，提升作動(dòng)器的工作效率。
【附圖說明】
[0012]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器中的閥體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器中的閥芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器中的主動(dòng)式整流閥的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器中的主動(dòng)式整流閥的三維結(jié)構(gòu)示意圖；[00? 8]本實(shí)施例附圖中的各標(biāo)號(hào)表不:底座1、外殼2、線圈骨架3、導(dǎo)磁塊4、端蓋5、栗罩6、薄膜7、栗頭8、電機(jī)9、電機(jī)套筒1、歧管11、活塞桿12、端蓋13、液壓缸支座14、密封擋板15、缸筒16、活塞蓋17、滑動(dòng)活塞18、導(dǎo)向軸承19、密封圈20、閥體21、軸承22、閥芯23、端蓋24、活塞頭25、活塞26、碟簧27、輸出桿28、智能材料棒29、線圈30、彈性擋圈31、吸油口 32、出油口
33、環(huán)形槽34、臺(tái)階面35、臺(tái)階軸36、螺紋孔37、深溝38、切槽39、臺(tái)階軸40、臺(tái)肩41、溝槽42、臺(tái)階軸43、基準(zhǔn)線44、零位線45、凸出46。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應(yīng)該理解，當(dāng)我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時(shí)，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會(huì)用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0020]本發(fā)明實(shí)施例提供一種電靜液作動(dòng)器，如圖1所示，包括:智能材料驅(qū)動(dòng)栗、主動(dòng)式整流閥和液壓缸。
[0021]所述智能材料驅(qū)動(dòng)栗包括:外殼2，安裝于外殼2下端的底座I，安裝于外殼2上端的端蓋5，安裝于外殼2內(nèi)側(cè)且在輸出桿28下端的導(dǎo)磁塊4，安裝于輸出桿28與端蓋5之間的碟簧27，安裝在底座I上的線圈骨架3，線圈骨架3上安裝有線圈30，線圈30用以產(chǎn)生磁場(chǎng)。安裝于線圈骨架3內(nèi)的智能材料棒29，智能材料棒29上下兩端分別與底座I和輸出桿28接觸，智能材料棒29用于在磁場(chǎng)作用下通過輸出桿28帶動(dòng)活塞26進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，智能材料棒29在碟簧27的作用下預(yù)緊。所述栗罩6通過內(nèi)螺紋與外殼2上端的外螺紋連接，栗罩6與栗頭8通過螺栓連接，在栗罩6和栗頭8之間安裝有薄膜7，活塞頭25和活塞26分別安裝在薄膜7的上下兩側(cè)，活塞頭25與栗頭8之間存在間距，栗頭8與閥體21連接，栗頭8的上端面兩油孔處刻有兩個(gè)環(huán)形槽以放置密封圈。
[0022]所述主動(dòng)式整流閥由閥體21、閥芯23和機(jī)械部件組成。閥體21下端面分布吸油口32和排油口，上端面對(duì)應(yīng)地分布出油口33和進(jìn)油口。閥芯23由三個(gè)臺(tái)肩41組成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上分別等間距開有預(yù)設(shè)數(shù)量的溝槽42，閥芯23在未連接電機(jī)9的一側(cè)伸出預(yù)設(shè)長(zhǎng)度。所述機(jī)械部件包括兩個(gè)軸承22和兩個(gè)端蓋24，在閥體21兩側(cè)分別安裝一個(gè)軸承22和一個(gè)端蓋24。其中，溝槽42形狀為方形或其他。
[0023]在本實(shí)施例中，所述主動(dòng)式整流閥的裝配結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。裝配完畢之后，主動(dòng)閥共有兩個(gè)油腔，閥體21上下端面的兩個(gè)左側(cè)油口共用左側(cè)油腔，兩個(gè)右側(cè)油口共用右側(cè)油腔。閥體21上下端面的油口加工位置可適當(dāng)調(diào)整以適應(yīng)栗腔油口及歧管11油口的位置，但應(yīng)保證上端面的兩個(gè)油口 33與兩油腔始終對(duì)應(yīng)連通。閥芯23的開有溝槽42的兩個(gè)臺(tái)肩寬度可適當(dāng)調(diào)整以調(diào)節(jié)閥腔的體積，但應(yīng)保證兩臺(tái)肩上的溝槽42在旋轉(zhuǎn)時(shí)與下端面的兩個(gè)油口 32始終對(duì)齊。當(dāng)主動(dòng)閥的左側(cè)油腔從栗腔中吸油，右側(cè)油腔向栗腔中排油時(shí)，作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的是液壓缸向右直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥芯23在電機(jī)9控制下轉(zhuǎn)動(dòng)相差一個(gè)特定相位時(shí)，左右油腔功能互換，右側(cè)油腔從栗腔中吸油，左側(cè)油腔向栗腔中排油，此時(shí)作動(dòng)器實(shí)現(xiàn)的是液壓缸向左直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸的雙向運(yùn)動(dòng)。
[0024]所述主動(dòng)式整流閥的三維結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。裝配完畢后閥芯23會(huì)在閥體21的左端伸出一定長(zhǎng)度，用于與電機(jī)9連接。閥體21的左端面上刻有一條基準(zhǔn)線44，基準(zhǔn)線長(zhǎng)度與閥體21的高度一致，平行于閥體21的前端面。閥芯23在伸出部分的軸芯圓柱面上刻有一條零位線45，其位置使得閥芯23臺(tái)肩上開的溝槽42相對(duì)于該零位線呈前后對(duì)稱。當(dāng)零位線45隨閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)至與基準(zhǔn)線44相交時(shí)，閥芯23臺(tái)肩上的溝槽42中的一個(gè)與閥體21下端面上的吸油口 /排油口 32完全對(duì)齊，即該油口的開口面積最大，此時(shí)可將閥芯23的位置記作零位，配合閥芯23右端連接的測(cè)量裝置可準(zhǔn)確獲得閥芯軸的實(shí)時(shí)旋轉(zhuǎn)位置，便于后續(xù)的控制。閥體21的前后端面各有一個(gè)凸出46，用于開通孔以便與栗頭8進(jìn)行螺栓連接。除此之外也可以擴(kuò)大閥體21的整體尺寸，直接在閥體21上開通孔進(jìn)行連接以去除凸出46，只要不對(duì)閥腔產(chǎn)生干擾即可。所述主動(dòng)式整流閥閥體、閥芯及端蓋由45鋼制成。
[0025]所述液壓缸包括:缸筒16，安裝于缸筒16兩端的端蓋13，安裝于缸筒16內(nèi)的活塞桿12，安裝于活塞桿12中間的滑動(dòng)活塞18，安裝于缸筒16兩端的液壓缸支座14，安裝于液壓缸支座14內(nèi)的導(dǎo)向軸承19，液壓缸支座14與導(dǎo)向軸承19采用過盈配合，缸筒16兩端的外表面與兩個(gè)液壓缸支座14的內(nèi)表面接觸。
[0026]在本實(shí)施例中，閥體21下端面的吸排油口32為圓形或方形，上端面的油口 33處分別切有環(huán)形槽34用以放置密封圈。閥體21左右兩端開有臺(tái)階面，臺(tái)階面36上安裝有軸承22，臺(tái)階面35上安裝有端蓋24，閥體21左右端的臺(tái)階面呈對(duì)稱式分布。
[0027]具體的，閥體21結(jié)構(gòu)如圖2所示。整個(gè)閥體21結(jié)構(gòu)呈矩形塊，上下端面分別加工有縱向螺紋孔用以與歧管11和栗頭8進(jìn)行螺栓連接，在靠近左側(cè)端面處加工有四個(gè)螺紋孔用以與電機(jī)9進(jìn)行螺栓連接。為保證螺紋孔的位置相互不干擾，閥體21的橫向尺寸不能過小。閥體21內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由閥腔組成，兩側(cè)加工有臺(tái)階軸35和臺(tái)階軸36，其中臺(tái)階軸35處攻螺紋以安裝端蓋24，臺(tái)階軸36處安裝滾動(dòng)軸承22，臺(tái)階軸36的加工精度按照間隙配合進(jìn)行加工。整個(gè)閥體21大致呈對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左側(cè)臺(tái)階軸分布和加工要求與右側(cè)一致。整個(gè)閥體21開有四個(gè)油口，下端面開有吸油口32和排油口，均與栗腔直接連通。上端面開有出油口33和進(jìn)油口，均與歧管11相通，進(jìn)出油口處切有環(huán)形槽34以安裝密封圈。所有油口形狀可以是圓形或方形。
[0028]在本實(shí)施例中，閥芯23的三個(gè)臺(tái)肩41在閥體21內(nèi)腔安裝后形成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽42呈環(huán)形均勻分布且數(shù)量一致，且這兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽42在空間上錯(cuò)開固定角度，以便于在旋轉(zhuǎn)過程中這兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽42不會(huì)與閥體21下端面的吸排油口 32同時(shí)連通。
[0029]閥芯23左端開有深溝38，閥芯23與電機(jī)9的軸的通過螺栓壓緊連接或直接使用聯(lián)軸器連接。
[0030]進(jìn)一步的，所述閥體21的左端面上刻有一條縱向的基準(zhǔn)線44，基準(zhǔn)線44位于所述閥體21的左端面的對(duì)稱線且平行于閥體21的前端面。閥芯23左側(cè)伸出閥體21的部分在軸芯圓柱面上刻有一條零位線45，零位線45與閥芯軸線平行。其中，在閥芯23旋轉(zhuǎn)過程中當(dāng)零位線45與基準(zhǔn)線44相交時(shí)，為閥芯23轉(zhuǎn)至零位。閥芯23右端伸出閥體21右端面預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，閥芯23右端伸出閥體21右端面的部分用于連接測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置用于檢測(cè)閥芯23的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。
[0031]進(jìn)一步的，閥芯23兩端的軸承22安裝于臺(tái)階面36處，閥芯23兩端的軸承22采用彈性擋圈31與臺(tái)階軸40和臺(tái)階軸43進(jìn)行內(nèi)圈軸向固定，且與臺(tái)階軸36和端蓋24采用壓緊方式進(jìn)行外圈軸向固定。彈性擋圈31安裝在閥芯23上的切槽39處，端蓋24采用螺紋連接安裝在臺(tái)階面35處。
[0032]具體的，閥芯23結(jié)構(gòu)如圖3所示。閥芯軸端加工有一定深度的深孔38，用以放置電機(jī)軸，在靠近軸端一定距離處徑向開有兩個(gè)螺紋孔37，用以安裝壓緊螺栓來壓緊電機(jī)軸，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸和閥芯軸的固連。若電機(jī)軸直徑與閥芯軸直徑相近或更大時(shí)應(yīng)選用相應(yīng)規(guī)格的聯(lián)軸器進(jìn)行連接。閥芯軸靠近第一個(gè)臺(tái)肩41處加工有環(huán)形凹槽39，用來安裝軸用彈性擋圈31，其規(guī)格適應(yīng)閥芯軸的軸徑。第一個(gè)臺(tái)肩41左側(cè)加工有臺(tái)階軸40，與彈性擋圈31—起對(duì)滾動(dòng)軸承22的內(nèi)圈進(jìn)行軸向固定，臺(tái)階軸40直徑不能太大，需適應(yīng)滾動(dòng)軸承22的內(nèi)圈尺寸。第三個(gè)臺(tái)肩右側(cè)加工有臺(tái)階軸43，配合其右側(cè)用來放置彈性擋圈31的環(huán)形凹槽一起對(duì)右側(cè)滾動(dòng)軸承22進(jìn)行內(nèi)圈固定，其尺寸與閥芯軸左側(cè)相應(yīng)部分一致。閥芯軸右端的尺寸不能過短，從臺(tái)階軸43處至閥芯軸右端面的距離應(yīng)保證閥芯23與閥體21裝配完畢后伸出閥體21右端面一定距離，以便于安裝相關(guān)測(cè)量裝置檢測(cè)閥芯轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。整個(gè)閥芯23包括三個(gè)臺(tái)肩41，在與閥體21裝配完畢后形成兩個(gè)油腔。各臺(tái)肩的寬度不盡相同，最終使兩油腔體積固定且油腔位置適應(yīng)閥體21上下端面的油口，需將三個(gè)臺(tái)肩寬度進(jìn)行調(diào)整以適應(yīng)閥腔的整體橫向尺寸。左側(cè)兩個(gè)臺(tái)肩上各開有一定數(shù)量的溝槽42且數(shù)目相等，溝槽42呈周向均勻分布，兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽42在空間上相差固定角度，如圖3中的A-A截面圖和B-B截面圖所示。溝槽42形狀為方形，槽端可加工圓弧端。溝槽42均分布于兩臺(tái)肩的右側(cè)。溝槽42數(shù)量可變，但應(yīng)保持兩臺(tái)肩上的溝槽42數(shù)目相等。其數(shù)目越大，能夠適應(yīng)的智能材料驅(qū)動(dòng)栗的驅(qū)動(dòng)頻率也就越高，其適應(yīng)頻率為閥芯軸的轉(zhuǎn)速亦為電機(jī)軸的轉(zhuǎn)速乘以單個(gè)臺(tái)肩上溝槽數(shù)。溝槽深度與寬度均不能過大，需滿足A-A截面圖和B-B截面圖相互重疊時(shí)所有溝槽互不干擾并留有一定余量。
[0033]在本實(shí)施例中，所述主動(dòng)式整流閥在工作過程中主要通過閥芯23與閥體21內(nèi)腔的公差配合來避免泄露。在工作壓力過高或公差不能保證密封性時(shí)，應(yīng)于左右端面兩個(gè)端蓋24處加上油封。
[0034]在本實(shí)施例中，栗頭8與閥體21通過內(nèi)六角螺栓連接，栗頭8的上端面兩油孔處刻有兩個(gè)環(huán)形槽以放置密封圈。閥體21通過前后端面的凸出46上的通孔，并采用內(nèi)六角螺栓與歧管11和栗頭8進(jìn)行連接，歧管11與兩個(gè)液壓缸支座14采用內(nèi)六角螺栓進(jìn)行連接固定。
[0035]在本實(shí)施例中，所述智能材料包括磁致伸縮材料、壓電材料或電致伸縮材料。
[0036]本實(shí)施例的電靜液作動(dòng)器的工作過程主要包括:智能材料棒(例如:智能材料為磁致伸縮材料，智能材料棒具體為磁致伸縮棒;再例如:智能材料為壓電材料或者電致伸縮材料，相應(yīng)的磁場(chǎng)信號(hào)替代為適當(dāng)幅值的電場(chǎng)信號(hào)，同樣使智能材料棒軸向伸縮從而輸出位移。)在線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用下發(fā)生磁化并進(jìn)行軸向伸縮從而輸出位移。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為附加偏置信號(hào)時(shí)，智能材料棒在伸縮的同時(shí)推動(dòng)輸出桿繼而帶動(dòng)活塞進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)智能材料棒伸長(zhǎng)時(shí)，輸出桿推動(dòng)活塞壓縮栗腔，此時(shí)主動(dòng)閥的閥芯旋轉(zhuǎn)至一個(gè)溝槽對(duì)準(zhǔn)栗腔的排油口，油液從栗腔排入主動(dòng)閥的閥腔中，最終通過歧管進(jìn)入液壓缸的高壓側(cè)推動(dòng)液壓缸的活塞。當(dāng)智能材料棒縮短時(shí)，輸出桿在碟簧的作用下帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)，栗腔體積增大，而主動(dòng)閥閥芯另一個(gè)油腔里的溝槽與栗腔的吸油口對(duì)齊，油液從液壓缸的低壓側(cè)途徑歧管和閥腔最終流回栗腔，至此完成作動(dòng)器工作的一個(gè)周期。在液壓缸運(yùn)動(dòng)方向左右互換時(shí)，主動(dòng)閥的高壓閥腔和低壓閥腔位置也相應(yīng)對(duì)調(diào)。以液壓缸向右運(yùn)動(dòng)為例，對(duì)于主動(dòng)式整流閥而言，整個(gè)周期分為四個(gè)階段:第一階段智能材料棒正在伸長(zhǎng)，栗腔內(nèi)油液處于壓縮狀態(tài)，油液的壓力升高，在電機(jī)的控制下閥芯旋轉(zhuǎn)至左側(cè)臺(tái)肩上的溝槽對(duì)準(zhǔn)栗腔的排油口，栗腔與閥腔內(nèi)的左側(cè)油腔連通，高壓油液進(jìn)入左側(cè)油腔，并通過上端面的出油口進(jìn)入液壓缸的高壓側(cè)，此時(shí)第二個(gè)臺(tái)肩上的非溝槽處正好堵住閥體下端面的排油口，故右側(cè)油腔與栗腔不連通。第二階段智能材料棒伸長(zhǎng)至最長(zhǎng)，栗腔體積被壓縮至最小，閥芯軸左側(cè)臺(tái)肩的溝槽旋轉(zhuǎn)至與栗腔排油口錯(cuò)開以堵住排油口，與此同時(shí)右側(cè)臺(tái)肩的溝槽仍未旋轉(zhuǎn)至使右側(cè)油腔與栗腔連通，此階段栗腔與兩油腔均未連通，油液并無流動(dòng)。第三階段智能材料棒開始縮短，栗腔體積擴(kuò)大，栗腔內(nèi)油液處于擴(kuò)張狀態(tài)，油液的壓力降低，閥芯繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，左側(cè)油口處仍然被臺(tái)肩堵住，左側(cè)油腔與栗腔不連通，但右側(cè)臺(tái)肩的溝槽旋轉(zhuǎn)至栗腔的吸油口處，右側(cè)油腔與栗腔連通，油液從液壓缸的低壓側(cè)通過閥體的右側(cè)油腔流回栗腔，此時(shí)液壓缸內(nèi)的活塞在高低壓側(cè)的壓差下進(jìn)行單向移動(dòng)。第四階段智能材料棒縮短至最短，栗腔體積也回?cái)U(kuò)至最大，閥芯軸右側(cè)臺(tái)肩的溝槽與吸油口錯(cuò)開，栗腔左側(cè)油口處的溝槽亦未旋轉(zhuǎn)至吸油口處，栗腔與閥體的左右油腔均不連通，油液沒有流動(dòng)。至此，主動(dòng)閥完成一個(gè)吸排油的周期。在整個(gè)過程中，第一和第三階段分別完成主動(dòng)閥向栗腔吸油和排油過程，占整個(gè)周期的大部分行程。第二和第四階段中油液并無流動(dòng)，主要是為了防止第一階段未結(jié)束時(shí)即開始第三階段，從而導(dǎo)致油液回流，故使兩個(gè)臺(tái)肩上溝槽的分布留有余量來產(chǎn)生第二和第四階段，以確保整流配油的效率，其占整個(gè)周期的小部分行程，起到過渡作用。
[0037]所述配有主動(dòng)式整流閥的作動(dòng)器在完成一個(gè)工作周期時(shí)，主動(dòng)閥閥芯旋轉(zhuǎn)不滿一圈，兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽各只有一個(gè)參與了主動(dòng)閥的吸排油過程，所以單個(gè)臺(tái)肩上有幾個(gè)溝槽，在閥芯軸旋轉(zhuǎn)一周時(shí)就能完成主動(dòng)閥向栗腔吸排油的幾個(gè)周期。通過調(diào)整電機(jī)的控制可以保證閥芯旋轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性與可控性。所述主動(dòng)式整流閥的電機(jī)控制信號(hào)可自行調(diào)整，以保證其適應(yīng)智能材料棒伸縮的時(shí)序匹配關(guān)系。
[0038]所述主動(dòng)式整流閥閥腔內(nèi)油液的內(nèi)泄通過閥芯臺(tái)肩面與閥腔處的加工精度保證，適用于中小壓力下的整流配油。當(dāng)油液工作壓力偏高或公差不能保證密封性時(shí)，應(yīng)于左右端面兩個(gè)端蓋處加上適合的油封。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例提供的電靜液作動(dòng)器，通過智能材料驅(qū)動(dòng)栗提供工作壓力，油液通過閥體內(nèi)油腔傳輸至液壓缸，再通過閥體內(nèi)另一個(gè)油腔回到栗腔中，從而實(shí)現(xiàn)油液的循環(huán)利用。相對(duì)于現(xiàn)有的被動(dòng)閥方案，本發(fā)明采用電機(jī)帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)的主動(dòng)閥方案，解決了高頻段工作時(shí)栗腔的整流配油效率較低，難以有效應(yīng)用在高頻率、高功率的系統(tǒng)中的問題;且通過閥芯軸端連接的測(cè)量裝置對(duì)閥芯轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，再配合電機(jī)控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)閥芯旋轉(zhuǎn)的無滯后與液壓缸的正反向雙向運(yùn)動(dòng)，從而同時(shí)解決了滑閥方案中的有效工作頻率較低問題，提升作動(dòng)器的工作效率。
[0040]本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對(duì)于設(shè)備實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電靜液作動(dòng)器，其特征在于，所述電靜液作動(dòng)器中包括:智能材料驅(qū)動(dòng)栗、主動(dòng)式整流閥和液壓缸； 所述智能材料驅(qū)動(dòng)栗包括:外殼(2)，安裝于外殼(2)下端的底座(I)，安裝于外殼(2)上端的端蓋(5)，安裝于外殼(2)內(nèi)側(cè)且在輸出桿(28)下端的導(dǎo)磁塊(4)，安裝于輸出桿(28)與端蓋(5)之間的碟簧(27)，安裝在底座(I)上的線圈骨架(3)，線圈骨架(3)上安裝有線圈(30)，線圈(30)用以產(chǎn)生磁場(chǎng);安裝于線圈骨架(3)內(nèi)的智能材料棒(29)，智能材料棒(29)上下兩端分別與底座(I)和輸出桿(28)接觸，智能材料棒(29)用于在磁場(chǎng)作用下通過輸出桿(28)帶動(dòng)活塞(26)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，智能材料棒(29)在碟簧(27)的作用下預(yù)緊;所述栗罩(6)通過內(nèi)螺紋與外殼(2)上端的外螺紋連接，栗罩(6)與栗頭(8)通過螺栓連接，在栗罩(6)和栗頭(8)之間安裝有薄膜(7)，活塞頭(25)和活塞(26)分別安裝在薄膜(7)的上下兩側(cè)，活塞頭(25)與栗頭(8)之間存在間距，栗頭(8)與閥體(21)連接，栗頭(8)的上端面兩油孔處刻有兩個(gè)環(huán)形槽以放置密封圈； 所述主動(dòng)式整流閥由閥體(21)、閥芯(23)和機(jī)械部件組成；閥體(21)下端面分布吸油口(32)和排油口，上端面對(duì)應(yīng)地分布出油口(33)和進(jìn)油口；閥芯(23)由三個(gè)臺(tái)肩(41)組成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上分別等間距開有預(yù)設(shè)數(shù)量的溝槽(42)，閥芯(23)在未連接電機(jī)(9)的一側(cè)伸出預(yù)設(shè)長(zhǎng)度;所述機(jī)械部件包括兩個(gè)軸承(22)和兩個(gè)端蓋(24)，在閥體(21)兩側(cè)分別安裝一個(gè)軸承(22)和一個(gè)端蓋(24)； 所述液壓缸包括:缸筒(16)，安裝于缸筒(16)兩端的端蓋(13)，安裝于缸筒(16)內(nèi)的活塞桿(12)，安裝于活塞桿(12)中間的滑動(dòng)活塞(18)，安裝于缸筒(16)兩端的液壓缸支座(14)，安裝于液壓缸支座(14)內(nèi)的導(dǎo)向軸承(19)，液壓缸支座(14)與導(dǎo)向軸承(19)采用過盈配合，缸筒(16)兩端的外表面與兩個(gè)液壓缸支座(14)的內(nèi)表面接觸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，閥體(21)下端面的吸排油口(32)為圓形或方形，上端面的油口(33)處分別切有環(huán)形槽(34)用以放置密封圈； 閥體(21)左右兩端開有臺(tái)階面，臺(tái)階面(36)上安裝有軸承(22)，臺(tái)階面(35)上安裝有端蓋(24)，閥體(21)左右端的臺(tái)階面呈對(duì)稱式分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，閥芯(23)的三個(gè)臺(tái)肩(41)在閥體(21)內(nèi)腔安裝后形成兩個(gè)油腔，其中兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽(42)呈環(huán)形均勻分布且數(shù)量一致，且這兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽(42)在空間上錯(cuò)開固定角度，以便于在旋轉(zhuǎn)過程中這兩個(gè)臺(tái)肩上的溝槽(42)不會(huì)與閥體(21)下端面的吸排油口 32同時(shí)連通； 閥芯(23)左端開有深溝(38)，閥芯(23)與電機(jī)(9)的軸的通過螺栓壓緊連接或直接使用聯(lián)軸器連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，所述閥體(21)的左端面上刻有一條縱向的基準(zhǔn)線(44)，基準(zhǔn)線(44)位于所述閥體(21)的左端面的對(duì)稱線且平行于閥體(21)的前端面； 閥芯(23)左側(cè)伸出閥體(21)的部分在軸芯圓柱面上刻有一條零位線(45)，零位線(45)與閥芯軸線平行； 其中，在閥芯(23)旋轉(zhuǎn)過程中當(dāng)零位線(45)與基準(zhǔn)線(44)相交時(shí)，為閥芯(23)轉(zhuǎn)至零位；閥芯(23)右端伸出閥體(21)右端面預(yù)設(shè)長(zhǎng)度，閥芯(23)右端伸出閥體(21)右端面的部分用于連接測(cè)量裝置，所述測(cè)量裝置用于檢測(cè)閥芯(23)的轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)速。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，閥芯(23)兩端的軸承(22)安裝于臺(tái)階面(36)處，閥芯(23)兩端的軸承(22)采用彈性擋圈(31)與臺(tái)階軸(40)和臺(tái)階軸(43)進(jìn)行內(nèi)圈軸向固定，且與臺(tái)階軸(40)和端蓋(24)采用壓緊方式進(jìn)行外圈軸向固定； 彈性擋圈(31)安裝在閥芯(23)上的切槽(39)處，端蓋(24)采用螺紋連接安裝在臺(tái)階面(35)處。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，栗頭(8)與閥體(21)通過內(nèi)六角螺栓連接，栗頭(8)的上端面兩油孔處刻有兩個(gè)環(huán)形槽以放置密封圈； 閥體(21)通過前后端面的凸出(46)上的通孔，并采用內(nèi)六角螺栓與歧管(11)和栗頭(8)進(jìn)行連接，歧管(11)與兩個(gè)液壓缸支座(14)采用內(nèi)六角螺栓進(jìn)行連接固定。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電靜液作動(dòng)器，其特征在于，所述智能材料包括磁致伸縮材料、壓電材料或電致伸縮材料。
【文檔編號(hào)】F04B17/00GK105822614SQ201610232678
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】朱玉川, 費(fèi)尚書, 郭亞子, 朱斌, 吳洪濤, 陳柏, 王揚(yáng)威, 李成剛
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)