專利名稱：一種雙余度電液伺服執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是與電液伺服執(zhí)行器有關(guān)，更具體而言是一種包括雙出桿液壓缸，單出桿液壓缸及其液壓控制系統(tǒng)的雙余度電液伺服執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
當液壓裝置用于一些重要場合時，要求液壓裝置具有一定的冗余量，如飛機主飛行面所使用的液壓執(zhí)行器，在一套液壓裝置發(fā)生故障時，另一套液壓裝置能夠替代其投入運行，使飛機正常飛行。在現(xiàn)有的電液伺服回路裝置中，所使用的雙余度液壓執(zhí)行器，采用的是兩個雙出桿液壓缸串接組合而成的液壓執(zhí)行器，在使用中一用一備，也可以同時工作。液壓執(zhí)行器中的兩個液壓缸分別由各自的動力源和控制元件及控制系統(tǒng)控制，構(gòu)成兩個獨立的電液伺服系統(tǒng)。為了提高液壓伺服機構(gòu)的能量利用率，減少油管長度，減輕系統(tǒng)重量，新的技術(shù)采用閉式方法控制其中的雙出桿液壓紅，已有相應(yīng)的專利技術(shù)EP0271744， 1988-06-22，DE3919823A1，1990-12-20，由于雙出桿液壓缸兩腔流量對稱，液壓泵從液壓缸一腔吸入的油液量與排出到液壓缸另一腔的油液量相等，采用現(xiàn)有的液壓泵，液壓泵進出油口和液壓缸的兩腔直接相連，就可控制雙出桿液壓缸的運行，液壓缸的速度與泵的排量和轉(zhuǎn)速成正比，這樣的裝置系統(tǒng)具有能量損失小，能量效率高的特點。但這種雙出桿液壓缸，由于活塞桿雙向伸出，占用空間較大，尤其是液壓缸的行程較大時，這個缺點就更加突出，這對于要求占用空間較小的設(shè)備，如飛行器等來講是非常不可取的，而這種閉式回路中，由于液壓油交換量較少，長時間工作系統(tǒng)溫度會很高，油液溫升較高，對液壓系統(tǒng)穩(wěn)定工作產(chǎn)生不利影響。液壓系統(tǒng)中，90%以上的液壓執(zhí)行器都采用單出桿的差動液壓缸，由于單出桿液壓缸兩腔的流量不相等，這樣就不能采用現(xiàn)有的雙出口液壓泵直接構(gòu)成閉式回路，還需要一些輔助措施，或者對液壓泵的結(jié)構(gòu)重新設(shè)計，使其匹配單出桿液壓缸的面積差，已有公開號為CN1818382A的一種“閉式電液控制系統(tǒng)”的發(fā)明專利，就提供了這樣一種方法，該發(fā)明公開了一種三油口的液壓泵，泵的吸油口和低壓油源相連通，另外兩個工作油口分別與單出桿液壓缸的兩腔相連通，解決了泵控差動液壓缸兩腔作用面積不相等的問題，可減小液壓缸的軸向尺寸，但是目前的兩個雙出桿液壓缸串接構(gòu)成的冗余液壓執(zhí)行器并不適合使用這種三油口的液壓泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，以優(yōu)化電液伺服執(zhí)行器結(jié)構(gòu)， 減小執(zhí)行器所占用的空間，同時降低電液伺服液壓系統(tǒng)的發(fā)熱量，使得電液伺服液壓裝置
工作穩(wěn)定、安全。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，包括一雙出桿液壓缸1，一個單出桿液壓缸2，雙出桿液壓缸1和單出桿液壓缸2共用同一個缸體21，雙出桿液壓缸1和單出桿液壓缸2共用同一個活塞桿4，活塞桿4在雙出桿液壓缸1的一側(cè)向外伸出，位移傳感器3布置在單出桿液壓缸2的無桿腔，檢測活塞桿4的位移。還包括有相應(yīng)的雙出桿液壓缸1的液壓控制系統(tǒng)I和單出桿液壓缸2的液壓控制系統(tǒng)II。在上述技術(shù)方案中，所述液壓控制系統(tǒng)I是閉式液壓控制系統(tǒng)和開式液壓控制系統(tǒng)的一種，其所述閉式液壓控制系統(tǒng)是雙向液壓泵8的兩油口通過第一兩位四通電磁換向閥11，分別與雙出桿液壓缸1的兩腔連接，雙向液壓泵8的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第一伺服電機9的輸出軸連接，第一控制器5的輸出信號連接到第一伺服電機9的控制端；其所述開式液壓控制系統(tǒng)是壓力油和油箱M與電液伺服閥22連接，電液伺服閥22通過第一兩位四通電磁換向閥11，分別與雙出桿液壓缸1的的兩腔連接，第三控制器23的輸出信號與電液伺服閥22的控制端連接；所述液壓控制系統(tǒng)II是閉式液壓控制系統(tǒng)，三油口液壓泵13的吸油口與第二蓄能器17連接，另外兩個油口通過第二兩位四通電磁換向閥19，分別與單出桿液壓缸2的兩腔連接，三油口液壓泵13的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第二伺服電機16的輸出軸連接，第二控制器12的輸出信號連接到第二伺服電機16的控制端；所述雙出桿液壓缸1和單出桿液壓缸2的活塞桿4上可以標刻有刻度；所述第一蓄能器6和第二蓄能器17是壓力式油箱和蓄能器中的一種；所述雙向液壓泵8是定量液壓泵和比例控制的雙向變排量液壓泵中的一種；所述三油口液壓泵13是定量液壓泵和比例控制的雙向變排量軸向柱塞泵中的一種；所述的液壓控制系統(tǒng)I是液壓泵控制的閉式回路和伺服閥控制的開式回路中的一種。本發(fā)明一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用由一個雙活塞桿的液壓缸和一個單活塞桿的液壓缸串接組成，與現(xiàn)有的兩個雙活塞桿的液壓缸串接構(gòu)成的執(zhí)行器相比，可節(jié)省軸向空間三分之一，對于大行程液壓缸效果尤為明顯，這對于如飛行器等要求占用空間小的設(shè)備來講是非常重要的。本發(fā)明采用的雙余度電液伺服執(zhí)行器，由于采用了一個用單活塞桿的液壓缸，相比雙活塞桿的液壓缸組成的閉式回路，由于存在冷熱油的交換，降低了系統(tǒng)的工作溫度，使得系統(tǒng)工作更加安全、穩(wěn)定。


圖1是本發(fā)明雙余度電液伺服執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖和本發(fā)明雙余度電液伺服執(zhí)行器的液壓控制系統(tǒng)原理圖。圖2是本發(fā)明雙余度電液伺服執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖和本發(fā)明雙余度電液伺服執(zhí)行器的另一種液壓控制系統(tǒng)原理圖。圖中1 雙出桿液壓缸；2 單出桿液壓缸；3 位移傳感器；4 活塞桿；5 第一控制器；6 第一蓄能器；7 第一單向閥；8 雙向液壓泵；9 第一伺服電機；10 第二單向閥； 11 第一兩位四通電磁換向閥；12 第二控制器；13 三油口液壓泵；14 第一液控單向閥； 15 第一溢流閥；16 第二伺服電機；17 第二蓄能器；18 第二液控單向閥；19 第二兩位四通電磁換向閥；20 第二溢流閥；21 紅體；22 電液伺服閥；23 第三控制器；24 油箱。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作出進一步的詳細說明。實施方式1實施本發(fā)明所述的一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，包括雙出桿液壓缸1及其液壓控制系統(tǒng)I，單出桿液壓缸2及其液壓控制系統(tǒng)II。如附圖1所示雙余度電液伺服執(zhí)行器由一個雙出桿液壓缸1和一個單出桿液壓缸2串接組成，雙出桿液壓缸1和單出桿液壓缸2共用同一個缸體21，雙出桿液壓缸1和單出桿液壓缸2共用同一個活塞桿4，活塞桿4在雙出桿液壓缸1的一側(cè)向外伸出，活塞桿 4上可以標刻有指示其伸出量的刻度，位移傳感器3布置在單出桿液壓缸2的無桿腔，檢測活塞桿4的位移；雙出桿液壓缸1與單出桿液壓缸2驅(qū)動的是同一負載，使用中一用一備， 也可以同時工作；一種雙出桿液壓缸1的液壓控制系統(tǒng)I如附圖1所示液壓控制系統(tǒng)為閉式液壓系統(tǒng)，由雙向液壓泵8、第一伺服電機9、第一單向閥7和第二單向閥10、第一兩位四通電磁換向閥11、第一蓄能器6、第一控制器5組成，雙向液壓泵8的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第一伺服電機9的輸出軸連接，雙向液壓泵8的兩個出口通過管道與第一兩位四通電磁換向閥11的P 口、2 口連接，第一兩位通四電磁換向閥11的Γ 口、5 口分別與雙出桿液壓缸1的兩腔連接，第一單向閥7的出口和第二單向閥10的出口分別與雙向液壓泵8的兩個出口連接，第一單向閥7的進口和第二單向閥10的進口與第一蓄能器6連接，同時第一單向閥7和第二單向閥10與雙出桿液壓缸1并聯(lián)連接，雙出桿液壓缸1的位移信號由位移傳感器3檢測并與第一控制器5連接，輸入指令信號與第一控制器5連接，第一伺服電機9轉(zhuǎn)速信號與第一控制器5連接，第一控制器5輸出信號與第一伺服電機9的控制端連接，控制第一伺服電機9的轉(zhuǎn)速和方向； 單出桿液壓缸2的液壓控制系統(tǒng)II如附圖1所示由三油口液壓泵13、第二伺服電機16、第一液控單向閥14和第二液控單向閥18、第一溢流閥15和第二溢流閥20、第二兩位四通電磁換向閥19、第二蓄能器17，第二控制器12組成，三油口液壓泵13的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第二伺服電機16的輸出軸連接，三油口液壓泵13的乓出口與第二蓄能器17連接，三油口
液壓泵13的乙、&出口通過管道分別與第二兩位四通電磁換向閥19的ρ 口、J 口連接， 第二兩位四通電磁換向閥19的〒口 - 口分別與單出桿液壓缸2的有桿腔和無桿腔連接， 第一液控單向閥14的朽口及第二液拄早向閥18的P2 口分別與單出桿液壓缸2的有桿腔和無桿腔連接，第一液控單向閥14的巧口及第二液控單向閥18的巧口與第二蓄能器17連接，第一液控單向閥14的控制油口 Pc及第二液控單向閥18的控制油口 Pc分別與單出桿液
壓缸2的無桿腔和有桿腔連接，第一溢流閥15的進口和出口分別與單出桿液壓缸2的有桿腔和無桿腔連接，第二溢流閥20的進口和出口分別與單出桿液壓缸2的無桿腔和有桿腔連接，單出桿液壓缸2的位移信號由位移傳感器3檢測并與第二控制器12連接，輸入指令信號與第二控制器12連接，第二伺服電機16轉(zhuǎn)速信號與第二控制器12連接，第二控制器12 的輸出信號與第二伺服電機16的控制端連接，控制第二伺服電機16的轉(zhuǎn)速和方向。實施方式2
本發(fā)明本發(fā)明所述的一種雙余度電液伺服執(zhí)行器的的另一種液壓控制系統(tǒng)如附圖2 所示雙出桿液壓缸1的另一種液壓控制系統(tǒng)I如圖2所示，采用開式液壓控制系統(tǒng)，由電液伺服閥22、第一兩位四通電磁換向閥11、第三控制器23、油箱M組成，壓力油和油箱M
分別與電液伺服閥22的”口和T 口連接，電液伺服閥22的口、5 口分別與第一兩位四通電磁換向閥11的戶口、2 口連接，第一兩位四通電磁換向閥11的T 口、S 口分別與雙出桿液壓缸1的的兩腔連接，雙出桿液壓缸1的位移信號由位移傳感器3檢測并與第三控制器23連接，輸入指令信號與第三控制器23連接，第三控制器23的輸出信號與電液伺服閥 22的控制端連接；單出桿液壓缸2的液壓控制系統(tǒng)II如附圖1所示由三油口液壓泵13、第二伺服電機16、第一液控單向閥14和第二液控單向閥18、第一溢流閥15和第二溢流閥20、 第二兩位四通電磁換向閥19、第二蓄能器17，第二控制器12組成，三油口液壓泵13的旋轉(zhuǎn)
軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第二伺服電機16的輸出軸連接，三油口液壓泵13的乓出口與第二蓄能器 17連接，三油口液壓泵13的乙、^出口通過管道分別與第二兩位四通電磁換向閥19的” 口、』口連接，第二兩位四通電磁換向閥19的T 口、5 口分別與單出桿液壓缸2的有桿腔和無桿腔連接，第一液控單向閥14的巧口及第二液控單向閥18的巧口分別與單出桿液壓缸 2的有桿腔和無桿腔連接，第一液控單向閥14的巧口及第二液控單向閥18的巧口與第二蓄能器17連接，第一液控單向閥14的控制油口 Pc及第二液控單向閥18的控制油口尺分
別與單出桿液壓缸2的無桿腔和有桿腔連接，第一溢流閥15的進口和出口分別與單出桿液壓缸2的有桿腔和無桿腔連接，第二溢流閥20的進口和出口分別單出桿液壓缸2的無桿腔和有桿腔連接，單出桿液壓缸2的位移信號由位移傳感器3檢測并與第二控制器12連接， 輸入指令信號與第二控制器12連接，第二伺服電機16轉(zhuǎn)速信號與第二控制器12連接，第二控制器12的輸出信號與第二伺服電機16的控制端連接，控制第二伺服電機16的轉(zhuǎn)速和方向。
權(quán)利要求
1.一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，包括雙出桿液壓缸(1)，單出桿液壓缸(2)，所述雙出桿液壓缸(1)和單出桿液壓缸(2)共用同一個缸體(21)，所述雙出桿液壓缸(1)和單出桿液壓缸(2 )共用同一個活塞桿(4 )，所述活塞桿(4 )在雙出桿液壓缸(1)的一側(cè)向外伸出，位移傳感器(3)設(shè)置在單出桿液壓缸(2)的無桿腔，檢測活塞桿(4)的位移；還包括有相應(yīng)的雙出桿液壓缸(1)的液壓控制系統(tǒng)I和單出桿液壓缸(2)的液壓控制系統(tǒng)II。
2.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述液壓控制系統(tǒng)I是閉式液壓控制系統(tǒng)和開式液壓控制系統(tǒng)的一種。
3.如權(quán)利要求2所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述閉式液壓控制系統(tǒng)是雙向液壓泵(8)的兩油口通過第一兩位四通電磁換向閥(11)，分別與雙出桿液壓缸(1)的兩腔連接， 雙向液壓泵(8)的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第一伺服電機(9)的輸出軸連接，第一控制器(5)的輸出信號連接到第一伺服電機(9)的控制端。
4.如權(quán)利要求2所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述開式液壓控制系統(tǒng)是壓力油和油箱(24)與電液伺服閥(22)連接，電液伺服閥(22)通過第一兩位四通電磁換向閥(11)，分別與雙出桿液壓缸(1)的的兩腔連接，第三控制器(23)的輸出信號與電液伺服閥(22)的控制端連接。
5.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述液壓控制系統(tǒng)II是閉式液壓控制系統(tǒng)，三油口液壓泵(13)的吸油口與第二蓄能器(17)連接，另外兩個油口通過第二兩位四通電磁換向閥(19)，分別與單出桿液壓缸(2)的兩腔連接，三油口液壓泵(13)的旋轉(zhuǎn)軸經(jīng)過聯(lián)軸器與第二伺服電機(16)的輸出軸連接，第二控制器(12)的輸出信號連接到第二伺服電機(16)的控制端。
6.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述雙出桿液壓缸(1)和單出桿液壓缸(2)的活塞桿(4)上可以標刻有刻度。
7.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述第一蓄能器(6)和第二蓄能器 (17)是壓力式油箱和蓄能器中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述雙向液壓泵(8)是定量液壓泵和比例控制的雙向變排量液壓泵中的一種。
9.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述三油口液壓泵(13)是定量液壓泵和比例控制的雙向變排量軸向柱塞泵中的一種。
10.如權(quán)利要求1所述的雙余度電液伺服執(zhí)行器，其所述的液壓控制系統(tǒng)I是液壓泵控制的閉式回路和伺服閥控制的開式回路中的一種。
全文摘要
一種雙余度電液伺服執(zhí)行器，包括有一雙出桿液壓缸串接一單出桿液壓缸，雙出桿液壓缸一端向外延伸，連接負載；單出桿液壓缸的無桿腔側(cè)連接一位移傳感器；且分別由液壓控制系統(tǒng)控制。本發(fā)明采用雙出桿液壓缸與單出桿液壓組成雙余度電液伺服執(zhí)行器，克服了采用兩個雙出桿液壓缸串連構(gòu)成的雙余度執(zhí)行器占用空間大的不足，使得結(jié)構(gòu)更加緊湊，由于控制單出桿缸回路存在冷熱油交換過程，降低了系統(tǒng)工作的溫度，使得系統(tǒng)工作更加安全穩(wěn)定。
文檔編號F15B1/02GK102226453SQ20111016920
公開日2011年10月26日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者權(quán)龍 , 熊小晉, 王永進 申請人:太原理工大學