專利名稱：數(shù)字式軸向柱塞變量泵的變量機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及泵，是一種控制軸向柱塞變量泵流量大小的變量調(diào)節(jié)機構(gòu)。
傳統(tǒng)的軸向柱塞變量泵，由帶有傾斜轉(zhuǎn)盤的變量泵和變量調(diào)節(jié)機構(gòu)所組成。其變量調(diào)節(jié)機構(gòu)的隨動元件是一種用手工調(diào)節(jié)的變量調(diào)節(jié)閥，包括與泵體結(jié)合成一體的閥體、設(shè)置在閥體中并與變量泵之傾斜轉(zhuǎn)盤式變量頭相鉸接的變量活塞和與調(diào)節(jié)手柄相連的伺服活塞。調(diào)節(jié)時，根據(jù)泵的流量操作其手柄，使手柄的角位移變?yōu)樗欧钊白兞炕钊闹本€位移，以調(diào)節(jié)斜盤的擺角而改變泵的排量。中國“液壓工業(yè)”雜志于1991年3月第47頁上刊出了一篇用單片機控制泵的變量機構(gòu)的文章，它述說了以步進電機作為執(zhí)行元件，帶動隨動元件一變量調(diào)節(jié)閥工作的變量機構(gòu)，此步進電機運行的方向和大小則由單片機發(fā)出的脈沖序列來控制。但此變量機構(gòu)中的隨動元件仍沿用原有手工調(diào)節(jié)時用的變量調(diào)節(jié)閥。這種由單片機控制、步進電機和變量調(diào)節(jié)閥執(zhí)行的變量機構(gòu)還存在一些缺陷首先，變量調(diào)節(jié)閥中的變量活塞呈臺階形結(jié)構(gòu)(形成上大下小的兩段式結(jié)構(gòu))，則要求閥體內(nèi)腔也呈相應(yīng)的臺階形。這種變量活塞和閥體具有兩級同心的結(jié)構(gòu)，使加工變得困難；其次，因該變量機構(gòu)中的步進電機設(shè)置在變量調(diào)節(jié)閥閥體之外端，步進電機的伸出軸與變量調(diào)節(jié)閥中伺服活塞的拉桿之間通過螺旋付連結(jié)，并且拉桿要伸出于閥體上端的密封腔，則必然要在拉桿與閥蓋之間裝置密封圈。這樣的結(jié)構(gòu)，當系統(tǒng)壓力上升時，密封圈會變形，作用在拉桿上的摩擦力必然增大，這就近迫使該結(jié)構(gòu)必需選用功率較大的步進電機，而且，驅(qū)動該步進電機轉(zhuǎn)動的功率放大器的功率也必需相應(yīng)增大，加上由于工作時需要不斷調(diào)節(jié)泵的流量，拉桿與密封圈也容易損壞，引起漏油；再有，這樣的變量機構(gòu)，在具體應(yīng)用中只能與流量計組合在一起使用，否則不能測出其某時刻的流量。眾所周知，一般情況下用流量計測量是一個不斷接近的測量過程，需要有一段時間才能測得準確的結(jié)果，測定從一種流動狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一種流動狀態(tài)的流量時，需要不斷進行，以把流量計測得的流量與單片機的輸入流量進行比較，但流量計的測量時間長，它需要測量許多次才能達到，遠跟不上單片機的處理速度，所以很有必要對測量裝置進行改進。
本實用新型提供了一種適于數(shù)字式軸向柱塞變量泵用的變量機構(gòu)，它簡化了現(xiàn)有執(zhí)行元件、隨動元件及信號反饋元件結(jié)構(gòu)，消除了與步進電機主軸和伺服活塞相連的拉桿的摩擦影響，達到結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約電能，測量方便、迅速，控制精確的目的。
為達到上述目的，本實用新型對隨動元件中的伺服活塞作了改進，在伺服活塞的上、下端各開設(shè)有數(shù)條軸向通油孔，通過這些通油孔使油液能從伺服活塞端面外側(cè)流入端面內(nèi)側(cè)的凹槽中，并且，由于在伺服活塞上開設(shè)了這些通油孔，就可把變量活塞設(shè)計成上、下相同的圓柱體。如此所述的伺服活塞及變量活塞，在平衡狀態(tài)時，伺服活塞的上、下端部正好堵住變量活塞(或襯套)上之上、下對稱分布的泄油孔，而當步進電機轉(zhuǎn)動而使伺服活塞向上運動時，上泄油孔被打開，變量活塞上腔的油液流流經(jīng)伺服活塞上的通油孔而從上泄油孔中排出，則變量活塞上腔中的油壓小于下腔中的油壓，于是變量活塞也向上移動，其移動量等于伺服活塞的移動量；反之，當伺服活塞向下運動時，變量活塞也同樣向下移動一段同樣距離。為適應(yīng)伺服活塞和變量活塞這一結(jié)構(gòu)改變，本實用新型在變量調(diào)節(jié)閥的進油單向閥后面之進入變量活塞上、下腔的油路中，各設(shè)置了一只固定節(jié)流閥，以控制進入變量活塞上、下腔的流量。本實用新型中把由伺服電機、螺旋付和拉桿構(gòu)成的執(zhí)行元件密封裝置在變量調(diào)節(jié)閥的上腔上，以變動密封為靜密封，消除拉桿因密封墊圈的存在而產(chǎn)生的摩擦力，即在變量調(diào)節(jié)閥上端部設(shè)置一由密封殼體、支承座和密封墊構(gòu)成的上密封腔，步進電機安裝在支承座上，其主軸通過由推力螺桿和推力螺母組成的螺旋付與伺服活塞的拉桿相連。因此，由于執(zhí)行元件都設(shè)置在密封腔里，就不會發(fā)生因系統(tǒng)壓力上升而需增大步進電機輸出力距的現(xiàn)象，步進電機的輸出力距只要能克服螺旋付間、推力螺母與鍵槽間、伺服活塞與變量活塞間的摩擦力、和克服設(shè)置在伺服活塞下端的彈簧的彈力即可，所以，本實用新型中可選用較小輸出功率的步進電機。
本實用新型中的信號反饋元件是一種設(shè)置在變量調(diào)節(jié)閥體上的復(fù)零機構(gòu)，由杠桿、復(fù)零軸和信號傳感機構(gòu)組成，復(fù)零軸以垂直于變量活塞軸向位置安裝在閥體的軸座上，杠桿安裝在復(fù)零軸的一端并與隨動元件的變量活塞相連，信號傳感機構(gòu)安裝在復(fù)零軸的另一端，它與單片機的I O通道相電連接。這樣的信號反饋元件，當變量活塞上下移動帶動杠桿運動時，杠桿又帶動復(fù)零軸轉(zhuǎn)動，裝在復(fù)零軸端部的信號傳感機構(gòu)即把信號傳給單片機。因此，只要將步進電機從零起所走的步數(shù)與泵流量大小之間的一一對應(yīng)關(guān)系貯入單片機的內(nèi)存中，工作開始時使變量活塞處于使泵的輸出流量接近于零的位置，則在正式開機后，柱塞變量泵的工作狀態(tài)完全由單片機調(diào)節(jié)控制。
上述信號傳感機構(gòu)，可以采用光電傳感器，也可是漸近開關(guān)或行程開關(guān)。最方便、準確可靠的是光電傳感器。
由上見，本實用新型的優(yōu)點是，由于在伺服活塞上開制了軸向通油孔，使整個隨動元件結(jié)構(gòu)簡化，加工方便，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定；把步進電機等執(zhí)行元件密封在密封腔中，既解決了一般的漏油問題，又可選擇較小輸出功率的步進電機及與之相電連接的功率放大器，使結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省能源；復(fù)零機構(gòu)式信號傳感裝置既克服了使用流量計時存在的缺點，又其結(jié)構(gòu)極為簡單，成本也低，使用中只要開機時找一次零點并設(shè)定泵的工作流量后，即可使柱塞變量泵按單片機的指令工作，并且從一種流量轉(zhuǎn)換到另一種流量的時間極快。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2為本實用新型中隨動系統(tǒng)的伺服活塞部分的局部剖視圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型作進一步說明。
由圖1見，本實施例的變量機構(gòu)設(shè)置在軸向柱塞變量泵27的左部，包括主要由變量活塞3、伺服活塞12等構(gòu)成的變量調(diào)節(jié)閥－－隨動元件，主要由伺服電機19、螺旋付等構(gòu)成的執(zhí)行元件和由復(fù)零軸7、杠桿機構(gòu)6及光電傳感器構(gòu)成的信號反饋元件。變量調(diào)節(jié)閥下端部的進油油路與軸向柱塞變量泵27的油路28相通，并在單向閥31之后部的壓力油路中設(shè)置有兩只固定節(jié)流器32，其中一只節(jié)流器32控制流向變量活塞3底部的油液流，另一只節(jié)流器32控制流向變量活塞3上部的油液流。由圖1、圖2見，裝置在變量活塞3內(nèi)腔中的伺服活塞12兩端均開制有軸向的通油孔13，使伺服活塞12端面外側(cè)的油液能流入端面內(nèi)側(cè)的油槽中；伺服活塞12之外側(cè)設(shè)置一個活塞套11，其上開制有與變量活塞上之泄油通道14相通的泄油孔；伺服活塞12之上端面上設(shè)置有與推力螺母17相連的拉桿，下端面與壓縮彈簧10相接觸。本實用新型中把變量活塞3設(shè)計成圓柱形，它與軸向柱塞變量泵27的斜盤式變量頭29相鉸鏈。
再由圖1見，變量調(diào)節(jié)閥之閥體2上端固裝著被密封的執(zhí)行元件步進電機19安裝在支承座16上后用密封殼體20封罩，支承座16又固裝在閥體2之端部，固定密封面處均設(shè)置有密封墊24，步進電機19的進線與功率放大器21相電連接，功率放大器21接入單片機22上；步進電機19的軸座上連有推力螺桿18及與之相旋合的推力螺母17，此推力螺母17又與從伺服活塞12上端面伸出之拉桿相連接。推力螺母17上制有鍵槽，其中置有鍵，則它只能上下移動而不能轉(zhuǎn)動。如上所述的變量調(diào)節(jié)閥，其上、下端部形成具有壓力油油壓的上油腔15和下油腔1，壓力油能由下腔1通過位于變量活塞3上的伺服通道4流至伺服活塞12的底部，另一路壓力油經(jīng)固定節(jié)流器32及位于閥體2上的壓力油通道5后流至伺服活塞12的上部，上腔15和下腔1中的壓力油形成一定的壓差或處于平衡。
圖1中示出本實施例的信號反饋元件是一種設(shè)置在變量調(diào)節(jié)閥閥體2的一側(cè)的復(fù)零機構(gòu)，由復(fù)零軸7、杠桿機構(gòu)6、光電盤8和光電管9構(gòu)成。復(fù)零軸7設(shè)置在位于閥體2上的軸座中，能于其中轉(zhuǎn)動；杠桿機構(gòu)6設(shè)置在復(fù)零軸7的右端，并與變量活塞3相觸連；光電盤8設(shè)置在復(fù)零軸7的另一端，其上開有一缺口，光電管9則設(shè)置在位于光電盤8上缺口的相應(yīng)位置處的管架上，并與單板機22的I／O接口相電連接。如此所述的復(fù)零機構(gòu)，當變量活塞3發(fā)生上、下移動時，即帶動杠桿機構(gòu)6轉(zhuǎn)動，因杠桿機構(gòu)6固裝在復(fù)零軸7上，則復(fù)零軸7也轉(zhuǎn)動，位于此復(fù)零軸7左端的光電盤8轉(zhuǎn)動的結(jié)果，使光電管9的光路發(fā)生通與不通的信號，該信號傳給單片機，即能控制執(zhí)行元件和隨動元件動作，從而控制軸向柱塞變量泵27的運轉(zhuǎn)狀況。圖中圖號25為泄油管路，26為系統(tǒng)油管路。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式軸向柱塞變量泵的變量機構(gòu)，包括受單片機控制的、由步進電機及連接在其主軸上的螺旋付構(gòu)成的執(zhí)行元件，受執(zhí)行機構(gòu)帶動、由閥體、變量活塞和伺服活塞構(gòu)成的隨動元件；變量活塞與軸向柱式泵的斜盤式變量頭相鉸連，其特征在于(A)伺服活塞12的上、下端各開設(shè)有數(shù)條軸向通油孔13；(B)步進電機19安裝在支承座16上后用密封殼體20封罩，支承座16又固裝在閥體2之端部，固定密封面處均設(shè)置有密封墊24；(C)還包括一組設(shè)置在隨動元件之閥體2一側(cè)的復(fù)零機構(gòu)，該復(fù)零機構(gòu)的復(fù)零軸7設(shè)置在位于閥體2上的軸座中，復(fù)零軸7的一端固裝有與變量活塞3相觸連的杠桿機構(gòu)6，另一端固裝有與單片機的I/O通道相連接的信號反饋元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變量機構(gòu)，其特征是所說的信號反饋元件是一種由光電盤8及光電管9組成的光電傳感器，光電盤8固裝在復(fù)零軸7的端部，光電管9設(shè)置在位于泵的輸出流量為零時光電盤8上缺口相應(yīng)位置處的管架上。
專利摘要本實用新型是一種數(shù)字式軸向柱塞變量泵中用以控制流量大小的變量機構(gòu)。主要特點是隨動元件中伺服活塞的上下端面各開設(shè)有通油孔，包括步進電機在內(nèi)的執(zhí)行元件均密封在位于隨動元件上部的密封體中，同時，還包括一組復(fù)零機構(gòu)。只要在開機時調(diào)整一次零點，即可使柱塞變量泵按設(shè)定的流量要求正常運行。本實用新型結(jié)構(gòu)緊湊，易于操作，信號反饋迅速、準確，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，適于注塑機、壓力機、軋鋼機等輕工、鋼鐵、食品行業(yè)使用。
文檔編號F04B7/00GK2104320SQ9121582
公開日1992年5月13日 申請日期1991年8月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月23日
發(fā)明者奚福民 申請人:奚福民