專利名稱：新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電液伺服控制系統(tǒng)中的新型多級電液伺服控制元件/組件。所稱的“元件”為整體形裝配結(jié)構(gòu)，所稱的“組件”為接搭式裝配結(jié)構(gòu)。其輸入量為電氣量，輸出量為方向流量或雙向位移量，輸出量與輸入量一一對應(yīng)。
現(xiàn)有的多級方向流量或雙向位移輸出型電液伺服控制元件/組件，如電液伺服閥/伺服缸/比例閥/比例缸等，由電—機械轉(zhuǎn)換器、先導(dǎo)級和一級或兩級液壓放大器所組成，電—機械轉(zhuǎn)換器將輸入的電氣量轉(zhuǎn)換為力(力矩)或位移，直接驅(qū)動先導(dǎo)級的控制部件，先導(dǎo)級隨之輸出相應(yīng)液壓，經(jīng)液壓放大器放大后輸出；液壓放大器與先導(dǎo)級之間設(shè)置有相應(yīng)的負(fù)反饋，其型式有直接反饋、流量反饋、電反饋和力反饋等四種。
直接反饋需要電—機械轉(zhuǎn)換器有較大的輸出位移，因受頻寬、功率等因素的制約，對應(yīng)的輸出力(力矩)即驅(qū)動先導(dǎo)級控制部件的力(力矩)就較小。由于多級電液伺服元件/組件的抗油污能力取決于其先導(dǎo)級，而影響先導(dǎo)級抗油污能力的重要因素之一是先導(dǎo)級控制部件所受驅(qū)動力(力矩)的大小，驅(qū)動力(力矩)大，抗油污能力就強，反之，抗油污能力就差。故采用直接反饋的多級電液伺服控制元件/組件的抗油污能力較差。
流量反饋所需耗油量較大，功率損失較大，相應(yīng)地也加重了濾油器的負(fù)擔(dān)。
電反饋需配備傳感器和較復(fù)雜的控制電路，增加了故障點，降低了工作的可靠性。特別是若單獨應(yīng)用電反饋，就有可能在相關(guān)電路故障或斷電時出現(xiàn)電液伺服控制元件/組件失控的危險。但電反饋可以顯著提高電液伺服控制元件/組件的伺服控制精度和動態(tài)響應(yīng)速度，調(diào)整和改變參數(shù)亦方便、靈活，故通常是作為一種提高電液伺服控制元件/組件性能指標(biāo)的輔助措施予以應(yīng)用。
力反饋可以不要求電—機械轉(zhuǎn)換器具有較大的輸出位移，因而可以方便地提高電—機械轉(zhuǎn)換器的頻寬和輸出力(力矩)，故可使電液伺服控制元件/組件具有較高的動態(tài)響應(yīng)速度和抗油污能力。但現(xiàn)采用的力反饋型式主要存在兩個問題一是先導(dǎo)級必須與液壓放大器分開設(shè)置，耗材較多、體積較大；二是穩(wěn)定狀態(tài)時液壓放大器的可動部件對先導(dǎo)級控制部件反饋的位移增量傳遞比小于0.5，難以使“元件”/“組件”獲得較高的重復(fù)精度和較小的零漂，特別在采用負(fù)開口先導(dǎo)級的情況下該問題更為突出，通常需要輔設(shè)電反饋或/和對中(復(fù)中)彈簧加以改進。下面對第二個問題產(chǎn)生的原因作進一步說明。
現(xiàn)有技術(shù)中實現(xiàn)力反饋所采用的雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)有兩種，一是彈性桿機構(gòu)(用于噴嘴檔板式或射流管式或偏轉(zhuǎn)板射流式先導(dǎo)級的電液伺服閥和噴嘴檔板式比例閥中)，二是雙圓柱壓縮彈簧機構(gòu)(用于滑閥式先導(dǎo)級的比例閥中)。在彈性桿機構(gòu)中，彈性桿的一端與彈簧管固接，形成彈性桿機構(gòu)的支點；彈性桿的另一端作為位移信號輸入端直接或裝一小球與液壓放大器滑閥閥芯結(jié)合；彈性桿機構(gòu)與先導(dǎo)級的結(jié)合點，即反饋的作用點處于位移信號輸入端與支點之間并距支點較近的位置。根據(jù)其力學(xué)及幾何的關(guān)系可知，穩(wěn)態(tài)時液壓放大器閥芯對先導(dǎo)級控制部件(檔板/射流管/偏轉(zhuǎn)板等)的位移增量傳遞比小于0.5。而在雙圓柱壓縮彈簧機構(gòu)中則采用一根裝于液壓放大器可動部件與先導(dǎo)滑閥閥芯之間、另一根裝于比例電磁鐵鐵芯與擰在殼體尾部的調(diào)零螺釘之間的結(jié)構(gòu)形式。由于后一彈簧與調(diào)零螺釘?shù)慕Y(jié)合端在工作過程中是固定不動的，所以在穩(wěn)態(tài)時，液壓放大器可動部件對先導(dǎo)滑閥閥芯的位移增量傳遞比與兩彈簧的剛度有關(guān)，當(dāng)兩彈簧的剛度相等時為0.5；當(dāng)后一彈簧的剛度比前一彈簧的大時，小于0.5，反之大于0.5而小于1。實際上，因受安裝空間的限制，后一彈簧的剛度要比前一彈簧的大得多，故對應(yīng)的位移增量傳遞比遠(yuǎn)小于0.5。
在無其他輔助措施的情況下，電液伺服控制元件/組件的重復(fù)精度及零漂與上述位移增量傳遞比及先導(dǎo)級死區(qū)有關(guān)，位移增量傳遞比越大、先導(dǎo)級死區(qū)越小，重復(fù)精度就越高、零漂就越小，反之亦然。當(dāng)然，這種對應(yīng)關(guān)系還要受“元件”/“組件”自身穩(wěn)定性的限制，若位移增量傳遞比過大，則可能出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題。但是，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是所述位移增量傳遞比過小，需要也有足夠的裕度予以提高。對采用彈性桿式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的“元件”而言，由于其對應(yīng)的幾種型式的先導(dǎo)級無死區(qū)，故基本上無明顯的不良后果；而對采用上述雙彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的“元件”而言，由于其對應(yīng)的先導(dǎo)滑閥有死區(qū)(為放寬零部件配合精度要求和降低“元件”的靜態(tài)耗油量而采用負(fù)開口結(jié)構(gòu))，所造成的不良后果因而很突出。
引證資料1.“液壓工程手冊”雷天覺主編 機械工業(yè)出版社 1990年4月 科技新書目210-002ISBN7-111-01724-2/TH.294
元件篇9.伺服、比例、數(shù)字控制元件2.“機械工程手冊”第二版?zhèn)鲃釉O(shè)計卷機械工程手冊/電機工程手冊編輯委員會編機械工業(yè)出版社1997年7月ISBN 7-111-04510-6/TH-62第2章 液壓元件 3液壓控制閥3.“實用電液比例技術(shù)”吳根茂 邱敏秀 王慶豐等編著 浙江大學(xué)出版社 1993年9月ISBN 7-308-01170-4/TH.040第九章 電液比例方向閥 第十章 比例控制液壓泵本發(fā)明的目的是提供可應(yīng)用多種類型的電—機械轉(zhuǎn)換器的，具有抗油污能力強、動態(tài)響應(yīng)較快、重復(fù)精度較高、零漂較小、體積可以較小的新型方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件。
本發(fā)明由電—機械轉(zhuǎn)換器、先導(dǎo)級、位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)和液壓放大器所組成，電—機械轉(zhuǎn)換器驅(qū)動先導(dǎo)級控制部件，先導(dǎo)級控制液壓放大器，位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)將液壓放大器可動部件的位移轉(zhuǎn)換為力，反饋給先導(dǎo)級控制部件，其特征是位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為雙向式，電—機械轉(zhuǎn)換器的輸出端與先導(dǎo)級的控制部件、先導(dǎo)級的控制部件與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)、雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)與液壓放大器的可動部件直接或間接連接。
本發(fā)明中的電—機械轉(zhuǎn)換器，可以選用動圈式力馬達，也可以選用動鐵式力矩馬達/擺動電機/有限轉(zhuǎn)角電機/力矩電機/雙向極化式比例電磁鐵等；其輸入的電氣信號可以是模擬量，也可以是脈沖量。輸入信號為零時對應(yīng)的所謂定位力(力矩)為零或很??；輸入信號為定值時，在其輸出位移的工作段內(nèi)，具有水平的或稍微下斜的力(力矩)—位移(角位移)特性。
本發(fā)明中的先導(dǎo)級，可以選用三通或四通滑閥，也可以選用噴嘴檔板/射流管/偏轉(zhuǎn)板射流盤。
本發(fā)明中的雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)，可以選用單彈簧結(jié)構(gòu)，也可以選用雙彈簧結(jié)構(gòu)；對噴嘴檔板式/射流管式/偏轉(zhuǎn)板射流式先導(dǎo)級，還可以選用彈性桿結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明中的液壓放大器，在輸出功率不很大時采用一級，輸出功率很大時采用兩級；其作用形式可以選用單作用差動式，也可以選用雙作用式。對雙向位移輸出的電液伺服控制元件/組件，由液壓放大器功率級活塞桿輸出位移量；對方向流量輸出的電液伺服控制元件/組件，由液壓放大器功率級滑閥輸出方向流量量。功率級滑閥可以是三通結(jié)構(gòu)，也可以是四通或更多通路數(shù)結(jié)構(gòu)。
在

圖1至圖3所示的本發(fā)明的幾種技術(shù)方案中，〔1〕為電—機械轉(zhuǎn)換器，〔2〕為先導(dǎo)級，〔3〕為液壓放大器，〔4〕為雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)，〔X〕為輸入量，〔Y〕為輸出量，〔P〕為壓力油，〔T〕為回油。
本發(fā)明的技術(shù)方案之一是先導(dǎo)級與液壓放大器分別設(shè)置，電—機械轉(zhuǎn)換器與先導(dǎo)級控制部件、先導(dǎo)級控制部件與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)、雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)與液壓放大器可動部件直接連接。其原理框圖如圖1所示。該原理框圖及所描述的信號傳遞路徑和基本工作原理與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，不再贅述。其特征在于雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式及連接方式方面，下面作一說明。
本方案中的雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)在先導(dǎo)級為噴嘴檔板式或射流管式或偏轉(zhuǎn)板射流式時采用彈性桿結(jié)構(gòu)；當(dāng)先導(dǎo)級為滑閥式時采用單壓縮彈簧或雙彈簧結(jié)構(gòu)。
彈性桿雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的連接方式是彈性桿的一端作為位移信號輸入端，與液壓放大器的可動部件固接；另一端作為力信號輸出端，裝一小球與相應(yīng)先導(dǎo)級的控制部件結(jié)合。
單壓縮彈簧雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的連接方式是其位移信號輸入端與液壓放大器的可動部件固接；力信號輸出端與先導(dǎo)滑閥閥芯固接或絞接。
雙彈簧雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的連接方式是兩彈簧各有一端與液壓放大器可動部件直接或通過拉桿連接；兩彈簧各自的另一端與先導(dǎo)閥芯直接或通過拉桿連接。
穩(wěn)態(tài)時，作用于先導(dǎo)級控制部件的驅(qū)動力與反饋力平衡，對彈性桿而言，液壓放大器可動部件的位移增量不會使其產(chǎn)生明顯的附加變形，這一點與現(xiàn)有技術(shù)的一樣，但本方案的連接方式避免或顯著減小了現(xiàn)有技術(shù)中存在的杠桿作用的影響，從而使液壓放大器可動部件對先導(dǎo)級控制部件反饋的位移增量傳遞比可等于或稍小于1。對單壓縮彈簧或雙彈簧而言，本方案的連接方式完全消除了現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)零彈簧的不利影響，使液壓放大器可動部件在穩(wěn)態(tài)時的位移增量不引起彈簧產(chǎn)生附加變形，故其對應(yīng)的位移增量傳遞比等于1。
本發(fā)明的技術(shù)方案之二是以圖1所示方案為基礎(chǔ)，設(shè)置杠桿機構(gòu)；電—機械轉(zhuǎn)換器與先導(dǎo)級控制部件、先導(dǎo)級控制部件與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)、雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)與液壓放大器可動部件直接或通過該杠桿機構(gòu)間接連接。所設(shè)置的杠桿機構(gòu)可以提高電—機械轉(zhuǎn)換器對先導(dǎo)級控制部件的驅(qū)動力和穩(wěn)態(tài)時液壓放大器可動部件對先導(dǎo)級控制部件的位移增量傳遞比。
本發(fā)明的技術(shù)方案之三是先導(dǎo)級與液壓放大器采用組合式結(jié)構(gòu)，設(shè)置橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)，將電—機械轉(zhuǎn)換器與液壓放大器可動部件、先導(dǎo)級控制部件及雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)間接連接。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖2所示。圖中的先導(dǎo)級采用滑閥式，其閥芯〔2′〕裝于液壓放大器可動部件〔3′〕之內(nèi)；由橫向推拉桿〔5〕、拐臂〔6〕、機架〔7〕和連桿〔8〕組成橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)。其連接方式是橫向推拉桿〔5〕的兩端分別與電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端及拐臂〔6〕的〔A〕點絞接；拐臂〔6〕的〔O〕、〔B〕、〔C〕點分別與機架〔7〕、連桿〔8〕的一端及雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端絞接；機架〔7〕與液壓放大器的可動部件〔3′〕固接；連桿〔8〕的另一端與先導(dǎo)閥芯〔2′〕絞接。
在圖2所示狀況下，工作中當(dāng)電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端作向左或向右的橫向運動時，通過橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)使先導(dǎo)閥芯〔2′〕相對于液壓放大器可動部件〔3′〕作向下或向上的豎向運動；液壓放大器可動部件〔3′〕隨先導(dǎo)閥芯〔2′〕作向下或向上的豎向運動，并通過機架〔7〕、拐臂〔6〕使雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端作向下或向上的豎向運動；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端豎向運動的位移所產(chǎn)生的向上或向下的對應(yīng)力則通過橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)形成負(fù)反饋，從而使先導(dǎo)閥芯〔2′〕向閥口關(guān)閉的方向運動和使電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端向中位方向運動。在此過程中，橫向推拉桿〔5〕除作橫向運動外，還以其與電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕組成的回轉(zhuǎn)副為中心作平面搖擺運動，而拐臂〔6〕則除以回轉(zhuǎn)副〔O〕為中心作平面搖擺運動外，還隨液壓放大器可動部件〔3′〕作豎向運動。穩(wěn)定后先導(dǎo)滑閥的閥口關(guān)閉，液壓放大器可動部件〔3〕′的位移與電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出力成比例。
本方案中拐臂〔6〕的各臂長度AO、BO、CO可以相等，也可以不等。根據(jù)其力學(xué)和幾何的關(guān)系可知，電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出力與傳至先導(dǎo)閥芯〔2′〕的驅(qū)動力之比等于BO與AO之比；穩(wěn)態(tài)時液壓放大器可動部件〔3′〕的位移增量與由其引起的先導(dǎo)閥芯〔2′〕相對于液壓放大器可動部件〔3′〕的位移增量之比，等于CO與BO之比。
本發(fā)明的技術(shù)方案之四是先導(dǎo)級與液壓放大器采用組合式結(jié)構(gòu)，設(shè)置剪式機構(gòu)，將電—機械轉(zhuǎn)換器與先導(dǎo)級控制部件、液壓放大器可動部件及雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)間接連接。其結(jié)構(gòu)簡圖如圖3所示，圖中的先導(dǎo)級采用滑閥式，其閥芯〔2′〕裝于液壓放大器可動部件〔3′〕之內(nèi)；由杠桿〔9〕、連桿〔10〕、機架〔11〕、杠桿〔12〕、連桿〔13〕、機架〔14〕和連桿〔15〕組成剪式機構(gòu)。其連接方式是電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端與杠桿〔9〕的〔A〕點絞接，杠桿〔9〕的〔O〕點及杠桿〔12〕的〔O′〕點分別與連桿〔10〕的兩端絞接，杠桿〔9〕的〔B〕點和〔C〕點分別與連桿〔15〕的一端和雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端絞接，連桿〔15〕的另一端與先導(dǎo)閥芯〔2′〕絞接，連桿〔13〕的兩端分別與杠桿〔12〕的〔B′〕點和機架〔14〕絞接，機架〔14〕與液壓放大器可動部件〔3′〕的端部固接，機架〔11〕與本體(圖中未示出)固接并與杠桿〔12〕的〔A′〕點絞接。
在圖3所示狀況下，工作中當(dāng)電—機械轉(zhuǎn)換器的輸出端作向上或向下的運動時，通過杠桿〔9〕和連桿〔15〕使先導(dǎo)閥芯〔2′〕相對于液壓放大器可動部件〔3′〕作向下或向上的運動；液壓放大器可動部件〔3′〕隨之作向下或向上的運動，并通過機架〔14〕、連桿〔13〕、杠桿〔12〕、連桿〔10〕和杠桿〔9〕使雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端作向下或向上的運動；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端向下或向上運動的位移所產(chǎn)生的向上或向下的對應(yīng)力，則通過剪式機構(gòu)形成反饋，從而使先導(dǎo)閥芯〔2′〕向閥口關(guān)閉的方向運動和使電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端向中位方向運動。在此過程中，杠桿〔9〕除〔A〕端隨電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端作上、下運動外，還以〔A〕點為中心隨液壓放大器可動部件〔3′〕的上、下運動作搖擺運動；杠桿〔12〕則以〔A′〕點為中心隨液壓放大器可動部件〔3′〕的上、下運動作搖擺運動。穩(wěn)定后先導(dǎo)滑閥的閥口關(guān)閉，液壓放大器可動部件〔3′〕的位移與電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出力成比例。
本方案中兩杠桿的各臂長度AO、BO、CO、A′O′及B′O′可以相等，也可以不等。根據(jù)其力學(xué)和幾何的關(guān)系可知，電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出力與傳至先導(dǎo)閥芯〔2′〕的驅(qū)動力之比等于BO與AO之比；穩(wěn)態(tài)時液壓放大器可動部件〔3′〕的位移增量與由其引起的先導(dǎo)閥芯〔2′〕相對于液壓放大器可動部件〔3′〕的位移增量之比等于1+(A′ O′/A ′B′)×(OB-CO)/CO。
在本發(fā)明的技術(shù)方案之三和之四中，先導(dǎo)級亦可選用噴嘴檔板式。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了多種技術(shù)方案用以提高作用于先導(dǎo)級控制部件的驅(qū)動力，即除采用與現(xiàn)有技術(shù)相同的應(yīng)用高輸出力(力矩)型電—機械轉(zhuǎn)換器直接驅(qū)動先導(dǎo)級控制部件的方案外，還提供了采用杠桿機構(gòu)或剪式機構(gòu)或橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)等三種力傳遞或力放大方案，可以進一步提高先導(dǎo)級控制部件所受的驅(qū)動力。故本發(fā)明抗油污能力強、電—機械轉(zhuǎn)換器類型的可選范圍寬。同時本發(fā)明的力放大方案可以降低折算到電—機械轉(zhuǎn)換器輸出端的負(fù)載慣量，故本發(fā)明的動態(tài)響應(yīng)較快。
穩(wěn)定狀態(tài)時液壓放大器可動部件對先導(dǎo)級控制部件反饋的位移增量或相對位移增量傳遞比，現(xiàn)有技術(shù)不超過0.5，本發(fā)明因有新型連接機構(gòu)和連接方式作保證，可以等于或大于1。故本發(fā)明比現(xiàn)有技術(shù)的重復(fù)精度高、零漂小。特別在先導(dǎo)級具有負(fù)開口時的效果更加顯著。
設(shè)置橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)或剪式機構(gòu)是現(xiàn)有技術(shù)所沒有的，它們可以使液壓放大器可動部件對先導(dǎo)級控制部件產(chǎn)生攜帶作用，從而實現(xiàn)以較小位移輸出的電—機械轉(zhuǎn)換器精確控制大位移量的裝有先導(dǎo)級的組合式液壓放大器。故本發(fā)明可以比現(xiàn)有同功率的力反饋式電液伺服控制元件/組件耗材少、體積小。
為降低靜態(tài)耗油量，本發(fā)明中的先導(dǎo)級最好選用三通或四通式具有零開口或一定負(fù)開口的滑閥結(jié)構(gòu)。三通式先導(dǎo)滑閥適用于單作用差動式液壓放大器，四通式先導(dǎo)滑閥適用于雙作用式液壓放大器，后者可以具有更高的功率增益和動態(tài)響應(yīng)速度。
本發(fā)明中的電—機械轉(zhuǎn)換器，最好選用輸入信號為零時的定位力(力矩)為零和輸入信號為定值時，在其輸出位移的工作段內(nèi)，具有水平力(力矩)—位移(角位移)特性的類型。
在前述本發(fā)明的技術(shù)方案之一中，電—機械轉(zhuǎn)換器應(yīng)選用高輸出力(力矩)型，如擺動電機、力矩電機、雙向極化式比例電磁鐵等。單壓縮彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)及連接方式較簡單，但調(diào)零不方便，故最好用于對零位要求不嚴(yán)格的雙向位移輸出型電液伺服控制元件/組件中；雙彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)及連接方式較復(fù)雜，但可借助其拉桿上的螺母方便、精確地進行零位調(diào)整，故最好用于對零位要求嚴(yán)格的方向流量輸出型電液伺服控制元件/組件中。
實現(xiàn)前述本發(fā)明技術(shù)方案之二的最好方式是，采用三通滑閥式先導(dǎo)級、高輸出力(力矩)型電—機械轉(zhuǎn)換器、單作用差動式液壓放大器和單壓縮彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)，電—機械轉(zhuǎn)換器與先導(dǎo)閥芯直接連接，液壓放大器可動部件與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)及先導(dǎo)閥芯通過設(shè)置的杠桿機構(gòu)間接連接，構(gòu)成接搭式裝配的方向流量輸出型多級電液伺服控制組件。該方式可以方便地實現(xiàn)組件的零位調(diào)整和合適的前述位移增量傳遞比。
實現(xiàn)前述本發(fā)明技術(shù)方案之三的最好方式是，先導(dǎo)級為滑閥式，其閥芯置于液壓放大器可動部件之內(nèi)；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為單壓縮彈簧式，其固定端為軸向可調(diào)式結(jié)構(gòu)，以兼作調(diào)零之用；電—機械轉(zhuǎn)換器應(yīng)具有不很小的輸出位移；設(shè)置的將電—機械轉(zhuǎn)換器輸出端、液壓放大器可動部件、先導(dǎo)閥芯和雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)可動端間接連接的橫向推拉桿拐臂連杠機構(gòu)，其橫向推拉桿具有足夠的長度，拐臂的臂長AO＞＞BO≥CO實現(xiàn)前述本發(fā)明技術(shù)方案之四的最好方式是，先導(dǎo)級為滑閥式，其閥芯置于液壓放大器可動部件之內(nèi)；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為單壓縮彈簧式，其固定端為軸向可調(diào)式結(jié)構(gòu)，以兼作調(diào)零之用；設(shè)置的將電—機械轉(zhuǎn)換器輸出端、液壓放大器可動部件、先導(dǎo)閥芯和雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)可動端間接連接的剪式機構(gòu)，其兩杠桿的臂長AO＝A′O′、BO＝B′O′、BO≥CO，連桿〔13〕與連桿〔15〕的長度相等，穩(wěn)態(tài)時杠桿〔9〕與杠桿〔12〕平行，連桿〔13〕與連桿〔15〕平行。當(dāng)電—機械轉(zhuǎn)換器具有較大輸出位移時，AO＞BO或AO＞＞BO；當(dāng)電—機械轉(zhuǎn)換器具有較大或很大輸出力時，AO＝BO或AO＜BO。
與現(xiàn)有技術(shù)一樣，可以采用設(shè)置油阻、加入顫振電流、增設(shè)電反饋和使雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的彈簧有一定預(yù)壓縮量等措施，進一步提高本發(fā)明的相應(yīng)性能指標(biāo)。
權(quán)利要求
1.一類新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，由電—機械轉(zhuǎn)換器、先導(dǎo)級、位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)和液壓放大器所組成，電—機械轉(zhuǎn)換器驅(qū)動先導(dǎo)級的控制部件，先導(dǎo)級控制液壓放大器，位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)將液壓放大器可動部件的位移轉(zhuǎn)換為力，反饋給先導(dǎo)級控制部件，其特征是位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為雙向式，電—機械轉(zhuǎn)換器的輸入端與先導(dǎo)級的控制部件、先導(dǎo)級的控制部件與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)、雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)與液壓放大器的可動部件直接或間接連接。
2.按權(quán)利要求1所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件，其特征是電—機械轉(zhuǎn)換器為高輸出力(力矩)型，先導(dǎo)級為滑閥式，雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為單壓縮彈簧式或雙彈簧式，先導(dǎo)級與液壓放大器分開設(shè)置，電—機械轉(zhuǎn)換器的輸出端與先導(dǎo)閥芯直接連接；單壓縮彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的位移信號輸入端與液壓放大器的可動部件固接，單壓縮彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的力信號輸出端與先導(dǎo)閥芯固接或絞接；雙彈簧式雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的兩彈簧各有一端與液壓放大器可動部件直接或通過拉桿連接，兩彈簧各自的另一端與先導(dǎo)閥芯直接或通過拉桿連接。
3.按權(quán)利要求1所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量輸出型多級電液伺服控制組件，其特征是先導(dǎo)級為三通滑閥式，液壓放大器為單作用差動式，雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)為單壓縮彈簧式，先導(dǎo)級與液壓放大器分開設(shè)置；設(shè)置有杠桿機構(gòu)，電—機械轉(zhuǎn)換器的輸出端與先導(dǎo)閥芯、先導(dǎo)閥芯與雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)、雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)與液壓放大器可動部件直接或通過該杠桿機構(gòu)間接連接。
4.按權(quán)利要求1所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，其特征是先導(dǎo)級為滑閥式；先導(dǎo)級與液壓放大器為組合式結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥芯〔2′〕裝于液壓放大器可動部件〔3′〕之內(nèi)；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)[4]為單壓縮彈簧式，其固定端為軸向可調(diào)式結(jié)構(gòu)；設(shè)置有橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)，電—機械轉(zhuǎn)換器的輸出端、液壓放大器的可動部件、先導(dǎo)閥芯和雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)的可動端通過該橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)間接連接。
5.按權(quán)利要求4所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，其特征是橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)由橫向推拉桿〔5〕、拐臂〔6〕、機架〔7〕和連桿〔8〕所組成；橫向推拉桿〔5〕的兩端分別與電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端及拐臂〔6〕的〔A〕點絞接；拐臂〔6〕的〔O〕、〔B〕、〔C〕點分別與機架〔7〕、連桿〔8〕的一端及雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端絞接；機架〔7〕與液壓放大器的可動部件〔3′〕固接；連桿〔8〕的另一端與先導(dǎo)閥芯〔2′〕絞接。
6.按權(quán)利要求1所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，其特征是先導(dǎo)級為滑閥式；先導(dǎo)級與液壓放大器為組合式結(jié)構(gòu)，先導(dǎo)閥芯〔2′〕裝于液壓放大器可動部件〔3′〕之內(nèi)；雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕為單壓縮彈簧式，其固定端為軸向可調(diào)式結(jié)構(gòu)；設(shè)置有剪式機構(gòu)，電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端、液壓放大器的可動部件〔3′〕、先導(dǎo)閥芯〔2′〕及雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端通過該剪式機構(gòu)間接連接。
7.按權(quán)利要求6所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，其特征是剪式機構(gòu)由杠桿〔9〕、連桿〔10〕、機架〔11〕、杠桿〔12〕、連桿〔13〕、機架〔14〕和連桿〔15〕所組成；電—機械轉(zhuǎn)換器〔1〕的輸出端與杠桿〔9〕的〔A〕點絞接，杠桿〔9〕的〔O〕點及杠桿〔12〕的〔O′〕點分別與連桿〔10〕的兩端絞接，杠桿〔9〕的〔B〕和〔C〕點分別與連桿〔15〕的一端和雙向位移—力轉(zhuǎn)換機構(gòu)〔4〕的可動端絞接，連桿〔15〕的另一端與先導(dǎo)閥芯〔2′〕絞接，連桿〔13〕的兩端分別與杠桿〔12〕的〔B′〕點和機架〔14〕絞接，機架〔14〕與液壓放大器可動部件〔3′〕的端部固接，機架〔11〕與本體固接并與杠桿〔12〕的〔A′〕點絞接。
8.按權(quán)利要求7所述的新型力反饋先導(dǎo)式方向流量或雙向位移輸出型多級電液伺服控制元件/組件，其特征是剪式機構(gòu)中兩杠桿的臂長AO＝A′O′、BO＝B′O′、BO≥CO，連桿〔13〕與連桿〔15〕的長度相等；穩(wěn)態(tài)時剪式機構(gòu)的幾何關(guān)系是杠桿〔9〕與杠桿〔12〕平行，連桿〔13〕與連桿〔15〕平行。
全文摘要
本發(fā)明是一類新型電液伺服控制元件/組件,用于電液伺服控制系統(tǒng)中。借助在其組成中設(shè)置的杠桿機構(gòu)或橫向推拉桿拐臂連桿機構(gòu)或剪式機構(gòu)或/和新型連接方式等技術(shù)措施,使其具有可應(yīng)用多種類型的電—機械轉(zhuǎn)換器、抗油污能力強、動態(tài)響應(yīng)較快、重復(fù)精度較高、零漂較小和體積可以較小的優(yōu)點。應(yīng)用本發(fā)明對于提高電液伺服控制系統(tǒng)特別在長期連續(xù)運行及油潔度難以保證的條件下工作的可靠性和技術(shù)指標(biāo)具有十分重要的意義。
文檔編號F15B9/07GK1263998SQ9911571
公開日2000年8月23日 申請日期1999年2月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月1日
發(fā)明者雷踐仁 申請人:雷踐仁