電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)和多邊溢流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及液壓系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)和多邊溢流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓系統(tǒng)以其功率密度大及抗負(fù)載剛性大等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、船舶等許多重要工業(yè)部門已得到了非常廣泛的應(yīng)用。隨著液壓系統(tǒng)向高速、高壓、大功率方向發(fā)展，液壓能源管路系統(tǒng)的振動與噪聲問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約液壓系統(tǒng)向高壓、低噪聲方向發(fā)展的瓶頸。
[0003]目前，液壓系統(tǒng)大多采用軸向柱塞栗來提供液壓能源，因?yàn)檩S向柱塞栗具有輸出壓力高、工作效率高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。然而，軸向柱塞栗由于其自身的結(jié)構(gòu)和工作原理必然會產(chǎn)生流體脈動。由于栗內(nèi)部和管路系統(tǒng)中不可避免的存在液阻，流體脈動又會引起壓力脈動。壓力脈動對液壓能源管路系統(tǒng)的危害，通常以流固耦合振動的形式表現(xiàn)出來，即壓力脈動產(chǎn)生管道振動，管道振動反過來又影響壓力脈動。這種由于流固耦合產(chǎn)生的管道振動，易于使管道系統(tǒng)產(chǎn)生疲勞破壞和輻射噪聲。因此，液壓流體脈動是液壓能源管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動和輻射噪聲的根本成因。
[0004]由于軸向柱塞栗的固有結(jié)構(gòu)和工作原理，其吸油過程同樣存在著不連續(xù)性，這種不連續(xù)性就造成了液壓能源管路系統(tǒng)的吸油管內(nèi)也存在著流體脈動，它所引起管路振動與輻射噪聲問題同樣不可忽略。因此，對液壓系統(tǒng)吸排油管路中的流體脈動進(jìn)行同時抑制，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]主動振動控制由于其自適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為管路系統(tǒng)流體脈動控制的重要發(fā)展方向。流體脈動的主動控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制器和作動器三個部分。根據(jù)作動器類型的不同，可以將目前國內(nèi)外對管路系統(tǒng)流體脈動主動控制的研究分為三類:第一類是利用安裝在管壁外的智能材料作動器對管壁產(chǎn)生控制力，引起管壁的彈性變形，進(jìn)而在管道內(nèi)產(chǎn)生流體脈動波，與原有的流體脈動相互抵消；第二類是利用作用于流體的作動器直接產(chǎn)生流體脈動波，來抵消管路系統(tǒng)中原來的流體脈動;第三類是利用液壓閥產(chǎn)生溢流流量控制原有的流量脈動。
[0006]針對于第三種方法，總結(jié)其特點(diǎn)如下:
[0007]基于旁路溢流原理的流體脈動主動控制適用于高壓液壓系統(tǒng)的脈動主動控制，因?yàn)橥苿娱y芯運(yùn)動的智能材料只需要輸出很小的力來克服摩擦、閥芯慣性和液動力即可，不需要承載高壓流體引起的大負(fù)載;此外，由于節(jié)流公式可知，經(jīng)過大的壓力放大之后，在液壓閥開口很小的情況下即可產(chǎn)生與液壓栗脈動流量相等的溢流流量。因此，與流體作動器相比，消振閥能耗更低、體積更小。但是，傳統(tǒng)的基于旁路溢流原理的主動控制方法要求壓電陶瓷消振閥的頻率要能跟得上流體脈動頻率，才能產(chǎn)生與液壓栗脈動流量相互抵消的溢流流量。眾所周知，柱塞栗所產(chǎn)生的流體脈動包含多種正弦頻率成分，其頻率分布在基頻及其高階倍頻上，這些頻率均與栗的轉(zhuǎn)速成正比。隨著液壓能源系統(tǒng)(特別是飛機(jī)液壓能源系統(tǒng))向高壓、大流量方向發(fā)展，軸向柱塞栗的轉(zhuǎn)速變得越來越高，這就使得流體脈動的基頻已經(jīng)達(dá)到了壓電陶瓷作動器的工作頻率極限，其高階倍頻更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了壓電作動器的頻響范圍。因此，消振器頻寬無法滿足日益增加的液壓系統(tǒng)流體脈動頻率要求，成了傳統(tǒng)基于旁路溢流原理的流體脈動主動控制方法在高速液壓系統(tǒng)中應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在下文中給出關(guān)于本申請的簡要概述，以便提供關(guān)于本申請的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)于本申請的窮舉性概述。它并不是意圖確定本申請的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本申請的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0009]本申請的一個主要目的在于提供一種電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)和多邊溢流系統(tǒng)，旨在解決如上所述的技術(shù)問題。
[0010]第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)，包括壓力傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和多邊溢流閥；其中，控制器用于基于壓力傳感器采集的流體壓力信號生成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令;多邊溢流閥包括閥芯和閥芯套，閥芯上開設(shè)有m個通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套上開設(shè)有η個通孔以形成旁路溢流出口，閥芯與閥芯套同軸設(shè)置，且閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道;執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)和/或沿旋轉(zhuǎn)軸的方向往復(fù)運(yùn)動。
[0011]在一些實(shí)施例中，控制器用于當(dāng)壓力傳感器采集的流體壓力信號大于預(yù)設(shè)的壓力閾值時，生成控制指令，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動閥芯運(yùn)動，使得至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導(dǎo)通形成至少一個溢流通道。
[0012]在一些實(shí)施例中，控制指令包括軸向運(yùn)動控制指令和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動控制指令;執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁作動器和電動機(jī)；電磁作動器用于基于軸向運(yùn)動控制指令生成帶動閥芯沿旋轉(zhuǎn)軸方向往復(fù)運(yùn)動的力；電動機(jī)用于基于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動控制指令生成帶動閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩。
[0013]在一些實(shí)施例中，閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸周期性旋轉(zhuǎn)，且在每個運(yùn)動周期內(nèi)，各旁路溢流入口與各旁路溢流出口配合導(dǎo)通一次。
[0014]在一些實(shí)施例中，閥芯和閥芯套均為中空的圓柱體，閥芯的外壁與閥芯套的內(nèi)壁相配合。
[0015]在一些實(shí)施例中，各旁路溢流出口與油箱連接，以使進(jìn)入旁路溢流通道的油液流入油箱中。
[0016]第二方面，本申請還提供了一種多邊溢流系統(tǒng)，包括主油液通道以及如上所述的電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng);其中，壓力傳感器設(shè)置于主油液通道內(nèi)，用于采集主油液通道內(nèi)的油液壓力作為油液壓力信號。
[0017]采用本申請的電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)和多邊溢流系統(tǒng)，在閥芯套上開設(shè)有多個溢流出口且在閥芯上開設(shè)有多個溢流入口，通過控制閥芯的運(yùn)動使得溢流入口和溢流出口相配合形成溢流通道，可以至少一部分地抵消主管道中產(chǎn)生的流量脈動。
[0018]此外，在本申請的一些實(shí)施例中，控制器可控制閥芯周期性地運(yùn)動，在一個運(yùn)動周期內(nèi)，多邊溢流閥的閥芯和閥芯套之間可形成多個溢流通道，使得在閥芯的運(yùn)動頻率較低的情況下也能在一個運(yùn)動周期內(nèi)釋放較多的流量脈動引發(fā)的液體流量。
[0019]此外，在本申請的一些實(shí)施例中，控制器還可控制閥芯與閥芯套之間的相對位置關(guān)系從而控制進(jìn)入溢流通道的油液的量。
【附圖說明】
[0020]參照下面結(jié)合附圖對本申請實(shí)施例的說明，會更加容易地理解本申請的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本申請的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0021]圖1為本申請的電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2為圖1中的多邊溢流閥沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖；
[0023]圖3為本申請的多邊溢流閥在一個周期的不同時刻的油液流向示意圖；
[0024]圖4為本申請的多邊溢流閥在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的溢流流量的示意性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面參照附圖來說明本申請的實(shí)施例。在本申請的一個附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本申請無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0026]參見圖1所示，為本申請的電驅(qū)多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖1OO0
[0027]本實(shí)施例的多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)包括壓力傳感器110、控制器120、執(zhí)行機(jī)構(gòu)130和多邊溢流閥140。
[0028]其中，控制器120用于基于壓力傳感器110采集的流體壓力信號生成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)130的控制指令。
[0029]多邊溢流閥140包括閥芯142和閥芯套141。閥芯141上開設(shè)有m個通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套142上開設(shè)有η個通孔以形成旁路溢流出口，閥芯與閥芯套同軸設(shè)置，且閥芯141繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道。
[0030]執(zhí)行機(jī)構(gòu)130用于帶動閥芯141繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)和/或沿旋轉(zhuǎn)軸的方向往復(fù)運(yùn)動。
[0031]參見圖2所示，為本申請的多邊溢流脈動衰減控制系統(tǒng)中，多邊溢流閥的沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖。
[0032]本實(shí)施例的多邊溢流閥中，閥芯210上開設(shè)有m個通孔211以形成旁路溢流入口，閥芯套220上開設(shè)有η個通孔221以形成旁路溢流出口。閥芯210與閥芯套220同軸設(shè)置，并繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道。在這里，m為正整數(shù)，η為大于I的正整數(shù)。
[0033]當(dāng)閥芯210上的其中一個旁路溢流入口與閥芯套220上的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道時，油液可以自旁路溢流入口流入溢流通道，并經(jīng)與該旁路溢流入口配合導(dǎo)通的旁路溢流出口流出。
[0034]需要說明的是，盡管圖1僅示意性地示出了I個旁路溢流入口(S卩m=l)和4個旁路溢流出口(即n = 4)的情形。但該旁路溢流入口和旁路溢流出口的數(shù)量僅是示意性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員在得到本申請實(shí)施例的多邊溢流閥的技術(shù)方案后，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景來具體設(shè)置旁路溢流入口的數(shù)量從而達(dá)到相應(yīng)的溢流流量以抵消流量脈動。因此，無論在閥芯上設(shè)置的旁路溢流入口的數(shù)量多少，也無論在閥芯套上設(shè)置的旁