負(fù)載敏感的電動靜液作動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動靜液作動器領(lǐng)域，特別是一種負(fù)載敏感的電動靜液作動器。
【背景技術(shù)】
[0002]EHA (電動靜液作動器，Electro-Hydrostatic Actuator)是一種高度集成的局部液壓作動器，是多電飛機(jī)中功率電傳作動系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。EHA與傳統(tǒng)的液壓作動系統(tǒng)相比具有體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前研宄的熱點(diǎn)。通過采用負(fù)載敏感的方式，可以減少能量損失，降低電機(jī)的發(fā)熱。
[0003]目前，國際上飛機(jī)的功率電傳作動系統(tǒng)應(yīng)用比較多的是定排量變轉(zhuǎn)速型電動靜液作動器，其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、重量較輕。但是，由于高度的集成化設(shè)計，導(dǎo)致系統(tǒng)散熱比較困難；在大負(fù)載下，電機(jī)效率較低，電流較大，發(fā)熱嚴(yán)重，致使EHA無法長時間工作。
[0004]目前的解決方案，一是系統(tǒng)設(shè)計之初，考慮系統(tǒng)的散熱問題；二是利用變排量泵，通過改變泵的排量來改變系統(tǒng)的傳動比，從而改善電機(jī)的功率匹配狀況，減小系統(tǒng)的發(fā)熱量。而變量泵的變量執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多采用伺服閥控制液壓缸來驅(qū)動泵的變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變排量，或者采用機(jī)電作動器(EMA)驅(qū)動泵的變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變排量；這兩種方式結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，增加了系統(tǒng)故障率。
[0005]由于負(fù)載敏感控制系統(tǒng)的功率損耗較低，效率遠(yuǎn)高于常規(guī)液壓系統(tǒng)；高效率、功率損失小意味著燃料的節(jié)省以及液壓系統(tǒng)較低的發(fā)熱量；因而也有研宄機(jī)構(gòu)將負(fù)載敏感方式引入EHA中。但是現(xiàn)有的負(fù)載敏感型EHA大多采用伺服閥進(jìn)行換向與控制，而伺服閥在工作的過程中將產(chǎn)生大量熱量，不利于減小系統(tǒng)的發(fā)熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明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)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。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。
[0007]本發(fā)明的一個主要目的在于提供一種新的負(fù)載敏感的電動靜液作動器，其可減小整個系統(tǒng)的發(fā)熱、減少能量損失，進(jìn)而提高整個系統(tǒng)的工作效率。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種負(fù)載敏感的電動靜液作動器，包括變排量液壓泵、梭閥、非對稱液壓缸和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0009]所述變排量液壓泵包括進(jìn)油口和出油口；
[0010]所述梭閥包括第一入口、第二入口和出口，所述第一入口與所述出油口連接，所述第二入口與所述進(jìn)油口連接；
[0011]所述非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，所述殼體被所述第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，所述第一有桿腔連接至所述梭閥的出口，所述第一無桿腔連接至所述進(jìn)油口；
[0012]所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入端與所述第一有桿腔連接，用于基于所述第一有桿腔的液壓生成改變所述變排量液壓泵輸出排量的信號。
[0013]采用本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器，可以減小系統(tǒng)的發(fā)熱，減小能量損失。
【附圖說明】
[0014]參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。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。
[0015]圖1為本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖；
[0016]圖2為圖1的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限和第二象限時的液體流向示意圖；
[0017]圖3為圖1的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限和第四象限時的液體流向示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例。在本發(fā)明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發(fā)明無關(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。
[0019]參見圖1所示，為本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)圖。
[0020]在本實(shí)施方式中，負(fù)載敏感的電動靜液作動器包括變排量液壓泵2、梭閥7、非對稱液壓缸8和執(zhí)行機(jī)構(gòu)4。
[0021]變排量液壓泵包括進(jìn)油口和出油口。在具體使用時，變排量液壓泵2的進(jìn)油口和出油口均可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行吸油和排油。
[0022]梭閥7包括第一入口、第二入口和出口，第一入口與出油口連接，第二入口與進(jìn)油口連接。根據(jù)梭閥的特性可知，其出口輸出的油壓為第一入口和第二入口中油壓較高者的油壓。
[0023]非對稱液壓缸8包括殼體和第一非對稱活塞。殼體被第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔。第一有桿腔連接至梭閥7的出口，第一無桿腔連接至進(jìn)油口。
[0024]執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的輸入端與有第一桿腔連接，用于基于第一有桿腔的液壓生成改變變排量液壓泵2輸出排量的信號。
[0025]進(jìn)一步地，本實(shí)施方式的負(fù)載敏感的電動靜液作動器還包括串聯(lián)開關(guān)組和油箱3。
[0026]串聯(lián)開關(guān)組連接在變排量液壓泵2的進(jìn)油口和出油口之間，并與油箱3相連，用于將油箱3中的油輸入非對稱液壓缸8或?qū)⒎菍ΨQ液壓缸8中的油排出至油箱3中。
[0027]在一種實(shí)施方式中，串聯(lián)開關(guān)組可以包括串聯(lián)的第一液控單向閥5和第二液控單向閥6。
[0028]第一液控單向閥6包括第一液控端、第一輸入端和第一輸出端，第一液控端與進(jìn)油口連接，第一輸入端與出油口連接，第一輸出端與油箱連接。由于第一液控端與進(jìn)油口連接，當(dāng)進(jìn)油口為高壓時，第一液控單向閥5打開。
[0029]第二液控單向閥包括第二液控端、第二輸入端和第二輸出端，第二液控端與出油口連接，第二輸入端與進(jìn)油口連接，第二輸出端與油箱連接。由于第二液控端與出油口連接，當(dāng)出油口為高壓時，第二液控單向閥6打開。
[0030]作為一種實(shí)施方式，第一非對稱活塞可包括第一塞部和固連在第一塞部一側(cè)且與第一塞部垂直的第一柱部。
[0031]優(yōu)選地，可以將第一塞部的橫截面積設(shè)置為第一柱部橫截面積的二倍。
[0032]作為一種優(yōu)選方案，本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器還可以包括連接在第一有桿腔與執(zhí)行機(jī)構(gòu)4輸入端之間的阻尼孔10。阻尼孔10可以降低輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)4輸入端的瞬時流量，使得輸入到執(zhí)行機(jī)構(gòu)4的流量更加平穩(wěn)。
[0033]在一種實(shí)施方式中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)4可以為單作用液壓缸。
[0034]單作用液壓缸4可以包括缸體、第二非對稱活塞及位于缸體內(nèi)的彈簧。第二非對稱活塞包括相互垂直的第二柱部和第二塞部。第二塞部與缸體的內(nèi)壁配合形成一包含連接至第一有桿腔的入口的第二腔體。
[0035]彈簧設(shè)置于單作用液壓缸的包含第二柱部的第三腔體內(nèi)，彈簧的彈力方向與第二柱部的軸線重合，且彈簧工作于非拉伸狀態(tài)。
[0036]第二柱部的一端與第二塞部固連，第二柱部的另一端連接至變排量液壓泵，用于根據(jù)進(jìn)入第二腔體內(nèi)液體對第二塞部的壓力和彈簧對第二塞部的壓力的合力來改變變排量液壓泵輸出排量。
[0037]在本實(shí)施方式中，變排量液壓泵2包括斜盤，變排量液壓泵2的輸出流量與斜盤的傾斜角度正相關(guān)。也即是說，斜盤傾斜角度越大，變排量液壓泵2的輸出流量越大。
[0038]單作用液壓缸4的第二柱部與變排量液壓泵的斜盤連接，用于通過改變斜盤的傾斜角度來改變變排量液壓泵2的輸出流量。
[0039]由于單作用液壓缸4與非對稱液壓缸8的第一有桿腔連接，其可敏感當(dāng)?shù)谝挥袟U腔的液壓，并向左推動單作用液壓缸4的第二非對稱活塞，進(jìn)而改變變排量液壓泵2的斜盤的傾斜角度。
[0040]此外，負(fù)載敏感的電動靜液作動器還包括調(diào)速電機(jī)I ο調(diào)速電機(jī)I與變排量液壓泵2連接，用于驅(qū)動變排量液壓泵2。
[0041]例如，當(dāng)單作用液壓缸4推動變排量液壓泵2的斜盤，使其傾斜角度減小，若想同時保證輸出至與非對稱液壓缸8連接的負(fù)載的功率保持不變，可增大調(diào)速電機(jī)I的轉(zhuǎn)速?？赏ㄟ^增大電機(jī)I的轉(zhuǎn)速來保證輸出至負(fù)載處的功率保持不變。這樣一來，電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩減小，因此其電流減小，進(jìn)而降低了電機(jī)的銅損耗和發(fā)熱量。
[0042]參見圖2所示，為圖1的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限和第二象限時的液體流向示意圖。圖2中的實(shí)心箭頭代表負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限時的液體流動方向；圖2中的空心箭頭代表負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第二象限時的液體流動方向。
[0043]參見圖3所示，為圖1的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限和第四象限時的液體流向示意圖。圖3中的實(shí)心箭頭代表負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限時的液體流動方向；圖3中的空心箭頭代表負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第四象限時的液體流動方向。
[0044]當(dāng)本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限時，即調(diào)速電機(jī)I帶動變排量液壓泵2轉(zhuǎn)動，高壓油由泵的上端(即出油口)輸出，梭閥7的第一入口和第二入口存在壓力差，其第一入口的高壓決定了閥芯處于梭閥7的下端，第一有桿腔與上端高壓連通，第一無桿腔與下端低壓連通，非對稱液壓缸8的第一非對稱活塞的輸出力和運(yùn)動速度都向下，液控單向閥6因?yàn)樯隙擞吐返母邏禾幱诖蜷_狀態(tài)，第一無桿腔的油液一部分進(jìn)入變排量液壓泵2的進(jìn)油口，一部分回到油箱3。
[0045]當(dāng)本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作在第二象限時，非對稱液壓缸8受順載作用，第一非對稱活塞的輸出力向下，而運(yùn)動速度向上，變排量液壓泵2工作于馬達(dá)工況，調(diào)速電機(jī)I工作于發(fā)電機(jī)工況。此時梭閥的第一入口依然是高壓油，梭閥7閥芯處于下端，第一有桿腔與高壓連通，無桿腔與低壓連通，液控單向閥6處于打開狀態(tài)，進(jìn)入第一無桿腔的油液一部分通過變排量液壓泵2流入，一部分通過油箱3補(bǔ)油。
[0046]當(dāng)本發(fā)明的負(fù)載敏感的電動靜液作動器工作第三象限時，調(diào)速電機(jī)I帶動變排量液壓泵2反向轉(zhuǎn)動，高壓油由泵的下端(即進(jìn)油口)輸出，梭閥7由于上下兩端存在的壓力差，下端(即梭閥的第二入口)的高壓決定了閥芯處于梭閥7的上端，第一有桿腔與第一無桿腔和下端高壓連通，實(shí)現(xiàn)差動驅(qū)動，非對稱液壓缸8的第一非對稱活塞輸出力和運(yùn)動速度都向上，第一有桿腔的油液通過油路進(jìn)入第一無桿腔，第一液控單向閥5因?yàn)橄露擞?