專利名稱：一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于運載火箭推力矢量控制執(zhí)行技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
液氧煤油發(fā)動機是國內(nèi)最新預(yù)研的大推力重型液體火箭發(fā)動機，其結(jié)構(gòu)比常規(guī)發(fā)動機復(fù)雜得多，無法采用傳統(tǒng)的機械傳動方式提供伺服機構(gòu)系統(tǒng)工作所需的大功率初級能源。國內(nèi)傳統(tǒng)的液體火箭發(fā)動機推力矢量控制電液伺服機構(gòu)以機械、液壓器件為主，加工精度要求高、性能調(diào)試困難。隨著技術(shù)的進步，已在戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)武器伺服機構(gòu)上采用了模擬式伺服控制器，改善了伺服機構(gòu)系統(tǒng)的性能，但控制方式單一、參數(shù)可調(diào)范圍有限、參數(shù)調(diào)試方法復(fù)雜，不能滿足控制律調(diào)節(jié)多樣化、信息傳輸總線化的需求，需要用數(shù)字式伺服控制器來實現(xiàn)更強大的控制功能。為提高可靠性，三余度技術(shù)目前已應(yīng)用于國內(nèi)某伺服系統(tǒng)，該種余度方式存在一度故障性能下降缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，可以滿足高可靠性需求的載人航天運載火箭或?qū)椡屏κ噶靠刂扑欧到y(tǒng)的需求，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，包括液動機、分檔變量泵、四余度伺服閥以及四余度伺服控制器，其中，高壓煤油管路與液動機入口連接，低壓煤油管路與液動機出口連接，液動機與分檔變量泵中的液壓泵相連接，并帶動液壓泵旋轉(zhuǎn)，液壓泵產(chǎn)生的高壓油依次流經(jīng)與液壓泵相串聯(lián)的單向閥和油濾進入到四余度伺服閥中，四余度伺服閥通過油箱與液壓泵相連接，形成油路返回通路；四余度伺服閥通過液壓鎖與作動器相連接，安裝在作動器活塞桿內(nèi)的四余度反饋電位計與四余度伺服控制器相連接，四余度反饋電位計將作動器的位移轉(zhuǎn)換為電壓，反饋到四余度伺服控制器，四余度伺服控制器與四余度伺服閥相連接，通過控制四余度伺服閥，控制作動器的動作。所述的分檔變量泵包括分檔控制器和液壓泵，高壓煤油與分檔變量泵中的分檔控制器相連接，且分檔控制器具有控制液壓泵的支路。所述的單向閥和油濾之間還設(shè)有蓄能器。所述的油濾到四余度伺服閥的支路與四余度伺服閥到油箱的支路之間還設(shè)有連接高壓安全閥的支路，并在油箱入口處的支路上還設(shè)有低壓安全閥門支路。所述的液動機主體為柱塞型直軸式定排量液壓馬達，內(nèi)設(shè)恒流控制器，其為兩級滑閥，主滑閥的工作窗口串接在液動機的進油路上，可以自動改變工作窗口面積，使液動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值附近。所述的液壓鎖由兩個液控單向閥組成，當(dāng)油壓小于設(shè)定值時，依靠液控單向閥中彈簧的彈簧力將液控單向閥關(guān)閉，作動器不能自由運動；當(dāng)油壓達到設(shè)定值時，液壓鎖開啟，接通四余度伺服閥與作動器之間的油路，作動器自動解鎖。所述的液動機煤油的入口和出口分別安裝有高壓煤油油濾和低壓煤油油濾。本發(fā)明的顯著效果在于本發(fā)明所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，采用四余度伺服閥、四余度反饋電位計以及四余度伺服控制器，保證了系統(tǒng)在最多兩度故障的情況下，仍能工作；四余度伺服閥在作動器之間設(shè)置的液壓鎖可以保證該系統(tǒng)工作時，作動器自動解鎖；系統(tǒng)關(guān)機時，作動器自動閉鎖。


圖1為本發(fā)明所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)示意圖；圖中1、高壓煤油管路；2、低壓煤油管路；3、高壓煤油油濾；4、液動機；5、低壓煤油油濾；6、分檔變量泵；7、液壓泵；8、分檔控制器；9、單向閥；10、蓄能器；11、油濾；12、四余度伺服閥；13、高壓安全閥；14、油箱；15、低壓安全閥；16、液壓鎖；17、作動器；18、四余度反饋電位計；19、四余度伺服控制器。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示，一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括液動機4、分檔變量泵6、四余度伺服閥12、四余度伺服控制器19，其中，高壓煤油經(jīng)過高壓煤油管路I流經(jīng)并驅(qū)動液動機4后流過低壓煤油管路2形成低壓煤油，且在液動機4煤油的入口的高壓煤油管路I和出口的低壓煤油管路2上分別安裝有高壓煤油油濾3和低壓煤油油濾5，其中，液動機4主體為柱塞型直軸式定排量液壓馬達，內(nèi)設(shè)恒流控制器，其為兩級滑閥，主滑閥的工作窗口串接在液動機4的進油路上，可以自動改變工作窗口面積，使液動機4轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值附近；分檔變量泵6包括液壓泵7和分檔控制器8，其中，液動機4與分檔變量泵6中的液壓泵7相連，高壓煤油管路I有連接分檔變量泵6中分檔控制器8的支路，且分檔控制器8具有控制液壓泵7的支路，通過煤油壓力操縱分檔控制器8，從而控制液壓泵7的最大流量和輸出功率；液壓泵7產(chǎn)生的高壓油流經(jīng)與液壓泵7串聯(lián)的單向閥9和油濾11進入四余度伺服閥12，后流經(jīng)油箱14，返回到液壓泵7，四余度伺服閥12通過液壓鎖16與作動器17連接，安裝在作動器17活塞桿內(nèi)的四余度反饋電位計18與四余度伺服控制器19相連接，四余度反饋電位計18將作動器17的位移轉(zhuǎn)換為電壓，反饋到四余度伺服控制器19，四余度伺服控制器19與四余度伺服閥12相連接，通過控制四余度伺服閥12，控制作動器17的動作，其中，液壓鎖16由兩個液控單向閥組成，當(dāng)油壓小于設(shè)定值時，依靠液控單向閥中彈簧的彈簧力將液控單向閥關(guān)閉，作動器17不能自由運動；當(dāng)油壓達到設(shè)定值時，液壓鎖16開啟，接通四余度伺服閥12與作動器17之間的油路，作動器17自動解鎖；在單向閥9和油濾11之間還有連接蓄能器10的支路，蓄能器10可以存儲從液壓泵7流出的高壓油，提供作動器17所需的峰值流量，并能對系統(tǒng)壓力脈動起到阻尼作用；在油濾11到四余度伺服閥12的支路以及四余度伺服閥12到油箱14的支路之間還設(shè)有連接高壓安全閥13的支路，并在油箱14入口處的支路上安裝有低壓安全閥門15支路。本發(fā)明所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)的具體工作過程為高壓煤油通過高壓煤油管路I經(jīng)過高壓煤油油濾3，進入液動機4，并驅(qū)動液動機4旋轉(zhuǎn)，作完功的煤油經(jīng)過低壓煤油油濾5，從低壓煤油管路2流出形成低壓煤油；液動機4旋轉(zhuǎn)帶動分檔變量泵6中的液壓泵7高速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生IOOKW級液壓能源，高壓煤油管路I通過分檔控制器8，控制液壓泵的最大流量和輸出功率，當(dāng)煤油未進入分檔控制器8時，液壓泵7斜盤的擺角被限制在較小范圍內(nèi)運動，使液壓泵7的最大流量和輸出功率減小,可由較小功率的永磁同步電機驅(qū)動，滿足底面功能測試需求；當(dāng)在飛行狀態(tài)時，高壓煤油管路I進入分檔控制器8，解除對斜盤擺角的限制，液壓泵7最大流量和輸出功率轉(zhuǎn)換為額定值；由液壓泵7產(chǎn)生的高壓油經(jīng)過單向閥9后，一路經(jīng)過油濾11進入四余度伺服閥12后，返回到與液壓泵7相連接的郵箱14中，另一路直接進入蓄能器10中，為作動器17提供峰值流量，同時對系統(tǒng)壓力脈動起到阻尼作用；四余度伺服閥12與作動器17之間設(shè)置的液壓鎖16，可在油壓小于設(shè)定值時，封閉作動器17，在油壓達到設(shè)定值后，接通四余度伺服閥12與作動器17之間的油路，作動器17自動解鎖；安裝在作動器17活塞桿內(nèi)的四余度反饋電位計18與四余度伺服控制器19相連接，四余度反饋電位計18將作動器17的位移轉(zhuǎn)換為電壓，反饋到四余度伺服控制器19，四余度伺服控制器19與四余度伺服閥12相連接，通過控制四余度伺服閥12，控制作動器17的動作。
權(quán)利要求
1.一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，包括液動機(4)、分檔變量泵(6)、四余度伺服閥(12)以及四余度伺服控制器(19)，其中，高壓煤油管路⑴與液動機⑷入口連接，低壓煤油管路(2)與液動機(4)出口連接，液動機(4)與分檔變量泵￠)中的液壓泵(7)相連接，并帶動液壓泵(7)旋轉(zhuǎn)，其特征在于:液壓泵(7)產(chǎn)生的高壓油依次流經(jīng)與液壓泵(7)相串聯(lián)的單向閥(9)和油濾(11)進入到四余度伺服閥(12)中，四余度伺服閥(12)通過油箱(14)與液壓泵(7)相連接，形成油路返回通路；四余度伺服閥(12)通過液壓鎖(16)與作動器(17)相連接，安裝在作動器(17)活塞桿內(nèi)的四余度反饋電位計(18)與四余度伺服控制器(19)相連接，四余度反饋電位計(18)將作動器(17)的位移轉(zhuǎn)換為電壓，反饋到四余度伺服控制器(19)，四余度伺服控制器(19)與四余度伺服閥(12)相連接，通過控制四余度伺服閥(12)，控制作動器(17)的動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的分檔變量泵(6)包括分檔控制器(8)和液壓泵(7)，高壓煤油管路(I)與分檔變量泵(6)中的分檔控制器(8)相連接，且分檔控制器(8)具有控制液壓泵(7)的支路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的單向閥(9)和油濾(11)之間還設(shè)有蓄能器(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的油濾(11)到四余度伺服閥(12)的支路與四余度伺服閥(12)到油箱(14)的支路之間還設(shè)有連接高壓安全閥(13)的支路，并在油箱(14)入口處的支路上還設(shè)有低壓安全閥門(15)支路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的液動機(4)主體為柱塞型直軸 式定排量液壓馬達，內(nèi)設(shè)恒流控制器，其為兩級滑閥，主滑閥的工作窗口串接在液動機(4)的進油路上，可以自動改變工作窗口面積，使液動機(4)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的液壓鎖(16)由兩個液控單向閥組成，當(dāng)油壓小于設(shè)定值時，依靠液控單向閥中彈簧的彈簧力將液控單向閥關(guān)閉，作動器(17)不能自由運動；當(dāng)油壓達到設(shè)定值時，液壓鎖(16)開啟，接通四余度伺服閥(12)與作動器(17)之間的油路，作動器(17)自動解鎖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)，其特征在于:所述的液動機(4)煤油的入口的高壓煤油管路(I)和出口的低壓煤油管路(2)上分別安裝有高壓煤油油濾(3)和低壓煤油油濾(5)。
全文摘要
本發(fā)明涉及運載火箭推力矢量控制執(zhí)行技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種四余度閥控電液伺服系統(tǒng)。該系統(tǒng)中高壓煤油流經(jīng)并驅(qū)動液動機后形成低壓煤油，液動機帶動液壓泵旋轉(zhuǎn)，液壓泵的高壓油依次流經(jīng)與液壓泵相串聯(lián)的單向閥和油濾進入到四余度伺服閥中，并通過油箱與液壓泵相連接；四余度伺服閥通過液壓鎖與作動器相連接，在作動器活塞桿內(nèi)的四余度反饋電位計與四余度伺服控制器相連接，四余度伺服控制器與四余度伺服閥相連接，通過控制四余度伺服閥，控制作動器的動作。該系統(tǒng)可以保證系統(tǒng)在最多兩度故障的情況下，仍能工作；四余度伺服閥在作動器之間設(shè)置的液壓鎖可以保證該系統(tǒng)工作時，作動器自動解鎖；系統(tǒng)關(guān)機時，作動器自動閉鎖。
文檔編號F15B21/08GK103075394SQ20111032940
公開日2013年5月1日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者趙迎鑫, 趙守軍, 周吉武, 陳克勤 申請人:北京精密機電控制設(shè)備研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院