CN101139009A - 舵机机械电液伺服调节器 - Google Patents

Abstract

舵机机械电液伺服调节器，它包括具有空腔2的壳体3，空腔2内设有与力矩马达4相连的阀芯5，阀芯5内设有贯穿于上端面和下端面的阀芯油道6，阀芯5外围套有阀套8，阀套8上的油口开合装置7与设置在力矩马达4旁的进油口9相通，阀套8通过伺服活塞位移反馈装置23与空腔2内的伺服油缸11相连，油口开合装置7通过油道一13与伺服油缸11的腔室一14相通，设置在壳体3外的油箱38经油道二15分别与腔室二16和油口开合装置7相通。设计合理，使用寿命长，易于推广；结构简单，制造成本低，换向冲击容易控制，精确度高；结构强度高，不易损坏，且安装方便。

Description

舵机机械电液伺服调节器

技术领域

本发明涉及一种电液伺服调节器，尤其是涉及一种对舵机机械电液伺服调节器的结构改良。

背景技术

船舶舵机机械反馈式电液伺服调节器作为一个泵控单元，是典型的机电液一体化高科技产品，主要控制轴向柱塞泵的斜盘与转子倾角来改变泵的排量。

国内轴向柱塞泵的控制系统，大多在轴向柱塞泵中带内置比例阀作为先导阀，和用于测量倾角和阀芯位置的感应式位移传感器监测泵的偏心量进行排量控制(泵排量通过比例阀和控制电路进行调节)，从而达到控制活塞行程来确定斜盘的位置，在静态情况下，当斜盘倾角、功率和压力的设定值和实际值都相同时，控制阀芯将位于中位位置，当控制器开始工作例如需要增大斜盘倾角时，控制阀芯将从它的中位位置开始移动，直到斜盘倾角增大到所需的角度。其结构复杂，制造成本高，而且换向冲击不易控制，精确度也不是很高。

为此人们进行了长期的探索，提出了多种多样的改进方案。例如，中国专利文献公开了一种内控型电液比例变量轴向柱塞泵(200320123474.2)，一种液压传动中使用的内控型电液比例变量轴向柱塞泵，由主体和变量部份组成，主体上的传动轴由电机带动，缸体组件由传动轴的花键带动其旋转，分布在缸体上的多个柱塞绕传动中心转动，滑靴包锁在柱塞球头部，中心弹簧通过内套、钢球、回程盘将滑靴压在与轴线成一定角度的止推板上，止推板浮动地安装于变量头上，变量头与变量活塞相联，在变量部分的下端装有减压阀，减压阀的进口和主体上的出油口相通，减压阀的回油口与主体上的进油口相通。用变量部分上比例电磁铁的电流变化控制先导阀的移动使减压阀中的油进入变量活塞的上下腔，使变量活塞上下运动来控制变量头的运动实现泵的变量，与现用外控油泵来控制变量相比，具有节约能源，降低成本等优点。该方案仍然采用带内置比例阀作为先导阀，上述的缺陷并没有从根本上改变。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的结构复杂，制造成本高，而且换向冲击不易控制，精确度也不是很高等的技术问题；提供了一种结构简单，制造成本低，而且换向冲击容易控制，精确度高的舵机机械电液伺服调节器。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

舵机机械电液伺服调节器，连接在船舶舵机油箱上，其特征在于，它包括具有空腔的壳体，所述的空腔内上部设有与设置在壳体上端面的力矩马达相连的阀芯，所述的阀芯设有贯穿于上端面和下端面的阀芯油道，该阀芯外围套有能做横向往复运动并且设有油口开合装置的阀套，所述的油口开合装置与设置在力矩马达旁的进油口相通，所述的阀套通过伺服活塞位移反馈装置与空腔内下部的伺服油缸的伺服活塞相连，所述的油口开合装置通过油道一与伺服油缸的腔室一相通，设置在壳体外的油箱经油道二分别与腔室二和油口开合装置相通。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述的油口开合装置为平行设置在阀套上端面的至少两个阀套上部油口，以及平行设置在阀套下端面的与其对应的阀套下部油口，上述的进油口与阀套上部油口之间设有贯穿与壳体的进油道，所述的进油口由进油法兰密封。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述的伺服活塞位移反馈装置包括一端与阀套通过螺栓固连的反馈杆，所述的反馈杆另一端套设有能上下做垂直运动的滑块，所述的滑块设置在伺服活塞的滑块环行槽内。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述阀芯5的前端设有一个阀芯位移反馈装置，所述的阀芯位移反馈装置包括通过固定螺栓固定在壳体外侧的位移传感器，所述的位移传感器一端与阀芯前端相连，另一端与船舶舵机控制机构相连。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述的阀芯尾端设有缓冲弹簧，空腔内壁设有与缓冲弹簧相对应的缓冲阀座，所述的缓冲阀座外围套设有与缓冲弹簧相对应的缓冲弹簧。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述的阀套外围还套设有壳体衬套，所述的壳体衬套外围设有和上述阀套上部油口和阀套下部油口相对应的衬套上部过渡油口和衬套下部过渡油口。

在上述的舵机机械电液伺服调节器，所述的力矩马达通过固定螺栓固定在壳体上，力矩马达4上的力矩轴穿过设有油封的马达轴孔与阀芯相连。

因此，本发明具有如下优点：1、设计合理，使用寿命长，易于推广；2.结构简单，制造成本低，而且换向冲击容易控制，精确度高；3.结构强度高，不易损坏，且安装方便。

附图说明

图1是本发明的一种剖视结构示意图；

图2是图1的A处的放大结构示意图；

图3是图1的A处的油路放大结构示意图；

图中，空腔2、壳体3、力矩马达4、阀芯5、阀芯油道6、油口开合装置7、阀套8、进油口9、阀芯位移反馈装置10、伺服油缸11、伺服活塞12、油道一13、腔室一14、油道二15、腔室二16、阀套上部油口17、阀套上部油口一171、阀套上部油口二172、阀套上部油口三173、阀套下部油口18、阀套下部油口一181、阀套下部油口二182、阀套下部油口三183、进油道19、螺栓20、滑块21、滑块凹槽22、伺服活塞位移反馈装置23、位移传感器25、缓冲弹簧27、缓冲阀座28、力矩轴29、壳体衬套30、油封31、马达轴孔32、进油法兰33、衬套上部过渡油口34、衬套上部过渡油口一341、衬套上部过渡油口二342、衬套上部过渡油口三343、衬套下部过渡油口35、衬套下部过渡油口一351、衬套下部过渡油口二352、衬套下部过渡油口三353、反馈杆39、固定螺栓40。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

如图1、图2、图3所示，舵机机械电液伺服调节器，连接在船舶舵机控制机构上，它包括具有空腔2的壳体3，空腔2内上部设有与设置在壳体3上端面的力矩马达4相连的阀芯5，力矩马达4的力矩轴29穿过设有油封的马达轴孔32与阀芯5相连，阀芯5设有贯穿于上端面和下端面的阀芯油道6，阀芯5尾端设有缓冲弹簧27，空腔2内壁设有与缓冲弹簧27相对应的缓冲阀座28.

该阀芯5外围套有能做横向往复运动的阀套8，阀套8外围还套设有壳体衬套30，壳体衬套30外围设有和上述阀套上部油口17和阀套下部油口18相对应的衬套上部过渡油口34和衬套下部过渡油口35，分别为阀套上部油口一171、阀套上部油口二172、阀套上部油口三173、阀套下部油口一181、阀套下部油口二182、阀套下部油口三183、衬套上部过渡油口一341、衬套上部过渡油口二342、衬套上部过渡油口三343、衬套下部过渡油口一351、衬套下部过渡油口二352、衬套下部过渡油口三353。阀套8上端面平行设置在有三个阀套上部油口17，以及平行设置在阀套8下端面的与其对应的阀套下部油口18，设置在力矩马达4旁的进油口9与阀套上部油口17之间设有贯穿与壳体3的进油道19，进油口9由进油法兰33密封。

本方案包括一个伺服活塞位移反馈装置23，即阀套8通过螺栓20固连在反馈杆39的一端，反馈杆39另一端套设有能上下做垂直运动的滑块21，滑块21设置在伺服油缸11的伺服活塞12的滑块凹槽内22，伺服油缸11设置在空腔2内下部的。

本方案还包括一个阀芯位移反馈装置10，它包括通过固定螺栓40固定在壳体3外侧的位移传感器25，位移传感器25一端与阀芯5前端相连，另一端与船舶舵机控制机构相连。

关于本实施例壳体衬套30的整个套设过程如下，先将整个壳体衬套30冷却到零下20度，整个壳体衬套30尺寸缩小，然后将其套入阀体内，套设动作完成后与外部的壳体3产生过盈配合，此处的壳体衬套30采用的是轴承钢，采用轴承钢以后，阀套8的长期往复运动和壳体衬套30的摩擦不会导致现有技术存在的阀套8和壳体长期摩擦发生腐蚀且不耐磨的情况发生。

本实施例的伺服油缸11为差动缸，船舶舵机控制机构包括和控制箱相连的操纵台，操纵台通过舵回复机构与包括斜盘的舵执行机构相连，伺服油缸11的伺服活塞12通过传动装置与斜盘相连。本实施例的船舶舵机控制机构中的相关装置以及伺服活塞12斜盘相连的传动装置相关原理均为现有技术，相关技术可参阅《船舶动力装置》人民交通出版社，书号：7114038739，2001年7月第1版第1次印刷。

工作时，在初始状态下，阀芯处于中位，伺服活塞12无动作。当操纵台给出指令信号，经控制器将信号转换为相应的控制力，力矩马达4带动阀芯5移动(向左)，此时伺服泵油道经衬套上部过渡油口一341，通过阀套上部油口一171和阀套下部油口181，经过油道15进入伺服活塞12中腔室二16，同时腔室一14经油道一13，通过阀套下部油口二182和阀套下部油口三183回到油箱，此时伺服活塞12相应向左移动，通过反馈杆39带动阀套8向左移动，达到油道一13关闭时，阀套和阀芯达到新的零位，伺服活塞12输出相应位移通过传动装置操纵斜盘，从而使执行机构执行相应动作，达到操舵的目的，当要求阀芯5作反向运动时(向右)，上述伺服泵油经衬套上部过渡油口一341，通过油道一13达到腔室一14，同时伺服泵油经过衬套上部过渡油口二324通过油道13达到腔室二14，此时伺服活塞形成差动缸向右移动，带动阀套向右移动，达到新的零位后，油道一13关闭，从而使伺服活塞12向右运动，伺服活塞12输出相应位移通过传动装置操纵斜盘反向，从而使执行机构执行相应反向动作。

工作中，伺服活塞位移反馈装置23即分别与阀套8和伺服活塞12相连的反馈杆39，反馈杆39一端通过螺栓21与阀套20相连，另一端套设有滑块21，滑块21能在伺服活塞12的滑块凹槽22内垂直上下滑动，伺服活塞12的运动导致反馈杆39的运动，滑块21的作用是使反馈杆39既有一定的缓冲时间，又能使阀套8及时对伺服活塞12的运动作出反映，使阀芯5和阀套8达到新零位，即油口关闭的时间大小合乎操纵台要求。

系统在工作的时候还包括一个反馈装置，即阀芯位移反馈装置10，阀芯5发生位移的同时，与阀芯5相连的位移传感器25将电信号对比放大后反馈给控制箱，控制箱再根据信号的偏移大小控制力矩马达4操纵阀芯5到达正确的位移量。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了空腔2、壳体3、力矩马达4、阀芯5、阀芯油道6、油口开合装置7、阀套8、进油口9、阀芯位移反馈装置10、伺服油缸11、伺服活塞12、油道一13、腔室一14、油道二15、腔室二16、阀套上部油口17、阀套上部油口一171、阀套上部油口二172、阀套上部油口三173、阀套下部油口18、阀套下部油口一181、阀套下部油口二182、阀套下部油口三183、进油道19、螺栓20、滑块21、滑块凹槽22、伺服活塞位移反馈装置23、位移传感器25、缓冲弹簧27、缓冲阀座28、力矩轴29、壳体衬套30、油封31、马达轴孔32、进油法兰33、衬套上部过渡油口34、衬套上部过渡油口一341、衬套上部过渡油口二342、衬套上部过渡油口三343、衬套下部过渡油口35、衬套下部过渡油口一351、衬套下部过渡油口二352、衬套下部过渡油口三353、反馈杆39、固定螺栓40、等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (7)

1.舵机机械电液伺服调节器，连接在船舶舵机控制机构的油箱上，其特征在于，它包括具有空腔(2)的壳体(3)，所述的空腔(2)内上部设有与设置在壳体(3)上端面的力矩马达(4)相连的阀芯(5)，所述的阀芯(5)设有贯穿于上端面和下端面的阀芯油道(6)，该阀芯(5)外围套有能做横向往复运动并且设有油口开合装置(7)的阀套(8)，所述的油口开合装置(7)与设置在力矩马达(4)旁的进油口(9)相通，所述的阀套(8)通过伺服活塞位移反馈装置(23)与空腔(2)内下部的伺服油缸(11)的伺服活塞(12)相连，所述的油口开合装置(7)通过油道一(13)与伺服油缸(11)的腔室一(14)相通，设置在壳体(3)外的油箱(38)经油道二(15)分别与腔室二(16)和油口开合装置(7)相通。

2.根据权利要求1所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述的油口开合装置(7)为平行设置在阀套(8)上端面的至少两个阀套上部油口(17)，以及平行设置在阀套(8)下端面的与其对应的阀套下部油口(18)，上述的进油口(9)与阀套上部油口(17)之间设有贯穿与壳体(3)的进油道(19)，所述的进油口(9)由进油法兰(33)密封。

3.根据权利要求1所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述的伺服活塞位移反馈装置(23)包括一端与阀套(8)通过螺栓(20)固连的反馈杆(39)，所述的反馈杆(39)另一端套设有能上下做垂直运动的滑块(21)，所述的滑块(21)设置在伺服活塞(12)的滑块环行槽(22)内。

4.根据权利要求1所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述阀芯(5)的前端设有一个阀芯位移反馈装置(10)，所述的阀芯位移反馈装置(10)包括通过固定螺栓(40)固定在壳体(3)外侧的位移传感器(25)，所述的位移传感器(25)一端与阀芯(5)前端相连，另一端经与船舶舵机控制机构相连。

5.根据权利要求1所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述的阀芯(5)尾端设有缓冲弹簧(27)，空腔(2)内壁设有与缓冲弹簧(27)相对应的缓冲阀座(28)，所述的缓冲阀座(28)外围套设有与缓冲弹簧(27)相对应的缓冲弹簧(29)。

6.根据权利要求1或2所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述的阀套(8)外围还套设有壳体衬套(30)，所述的壳体衬套(30)外围设有和上述阀套上部油口(17)和阀套下部油口(18)相对应的衬套上部过渡油口(34)和衬套下部过渡油口(35)。

7.根据权利要求1所述的舵机机械电液伺服调节器，其特征在于，所述的力矩马达(4)通过固定螺栓(40)固定在壳体(3)上，力矩马达(4)上的力矩轴(29)穿过设有油封(31)的马达轴孔(32)与阀芯(5)相连。

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