液压执行机构运动直控系统201808101.doc

PAGE 14 说 明 书 液压执行机构运动直控系统 技术领域 本系统涉及液压技术领域，是一种可以直接对液压执行机构运动状态进行控制的液压系统。 背景技术 目前常规系统主要是通过伺服阀系统控制液压油流量，对液压执行机构的运动状态进行控制；常规系统液压元件多（各种液压阀、伺服阀等），结构复杂，成本高；另一方面为防止伺服阀卡涩，需要在管路上增加液压过滤元件，提高液压油的清洁度，保证伺服阀能稳定可靠的工作，因此会额外增加成本。而且由于元件多，增加了出现故障的几率。 常规系统中，当需要液压执行机构保持在某位置时，如果掉电，可能导致液压执行机构位置发生变化，且该变化是不确定的。 而且，如果需要进行手动操作，需要增加手动系统，使整个系统更加复杂，故障率更高。 同时，伺服阀的控制系统以及手动系统的维护也比较复杂和繁琐。 发明内容 本系统的目的是解决上述缺陷，提供了一种新型的液压执行机构运动状态直控系统，可以有效的解决常规液压执行机构运动控制系统结构复杂、掉电后液压执行机构位置不稳定的问题，同时，在本系统中无需另外增加手动控制系统，可以直接通过手动操作伺服电机对液压执行机构进行控制。本系统装置对油液清洁度的要求比常规系统伺服阀对油液清洁度的要求低，降低了系统的运行成本。 本系统是通过下述方案实现： 液压执行机构运动直控系统，其特征在于：包括旋转控制滑阀式伺服阀（以下简称旋转伺服阀）、控制旋转伺服阀的伺服电机、反馈传动机构（该机构可以将直线运动转换为与伺服电机旋转方向相同的旋转运动）、滑动联轴器（可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，而不影响旋转运动）；旋转伺服阀控制螺母与伺服电机驱动轴连接，旋转伺服阀活塞通过螺旋副（可自锁）与旋转伺服阀控制螺母连接，旋转伺服阀活塞的另一端连接到滑动联轴器，滑动联轴器与反馈传动机构的一端连接，反馈传动机构的另一端与液压执行机构输出端连接，组成反馈链，该反馈是简明直接的机械反馈；由于螺旋副的放大作用，仅需较小的力矩就可以操作旋转伺服阀，驱动液压执行机构运动，因此本系统无需大功率的伺服电机。 所述反馈传动机构可以将直线运动转换为旋转运动，因此可以连接旋转编码器用于位置检测。 所述旋转编码器（或其他类型传感器）也可以直接与液压执行机构输出端连接。 本系统装置的工作原理如下： 1）伺服电机驱动旋转伺服阀控制螺母旋转，由于旋转伺服阀活塞的另一端连接到滑动联轴器，并且该滑动联轴器允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动，因此可以带动旋转伺服阀活塞进行轴向移动，从而打开旋转伺服阀油口窗口，使压力油通过旋转伺服阀进入（或流出）液压执行机构的两端，从而使液压执行机构输出端运动；同时，液压执行机构输出端的运动带动反馈传动机构运动，反馈传动机构带动滑动联轴器和旋转伺服阀活塞旋转，其旋转方向与之前旋转伺服阀控制螺母的旋转方向相同，由于滑动联轴器可以允许所连接的轴在一定范围内进行轴向移动而不影响旋转运动，使旋转伺服阀活塞移动（运动方向与之前伺服电机控制的方向相反）；当伺服电机停止在某一位置时，由于液压执行机构输出端尚未运动到位，因此继续运动，通过反馈传动机构、滑动联轴器使旋转伺服阀活塞继续移动，最终液压执行机构输出端运动到位，旋转伺服阀活塞将油口窗口封闭，液压油停止流动，液压执行机构停止运动。由于控制、执行、反馈、修正的顺序，通过控制伺服电机的转速，可以改变旋转伺服阀油口窗口打开的大小，从而达到控制液压执行机构输出端运动速度的目的。 2）当伺服电机停止旋转，液压执行机构输出端停留在某一位置时，如果由于外力的原因使得液压执行机构输出端的位置（或角度）发生了变化，其变化将带动反馈传动机构运动，反馈传动机构带动滑动联轴器旋转，由于旋转伺服阀内部螺旋副的关系，从而带动旋转伺服阀活塞运动，打开旋转伺服阀油口窗口，使压力油通过旋转伺服阀进入（或流出）液压执行机构的两端，让液压执行机构输出端反向运动，回到之前的位置，直到旋转伺服阀的活塞运动将油口窗口封闭。 3）掉电后，因为旋转伺服阀内部螺旋副的自锁，在没有外力的工况下，旋转伺服阀活塞和螺母的相对位置不会发生变化，即可保证液压执行机构输出端的位置也不会发生变化。 4）掉电后，可以通过手动操作，驱动液压执行机构输出端按照需要进行运动。 5）本系统也可以按如下方式实现：伺服电机驱动轴通过滑动联轴器与旋转伺服阀活塞连接，旋转伺服阀活塞的另一端通过螺旋副（可自锁）与旋转伺服阀控制螺母连接，旋转伺服阀控制螺母与反馈传动机构连接，反馈传动机构的另一端与液压执行机构输出端连接。伺服电机通过滑动联轴器驱动旋转伺服阀活塞旋转，由于螺旋副的关系，使旋转伺服阀活塞进行轴向移动，打开旋转伺服阀油口窗口，使压力油通过旋转伺服阀进入（或流出）液压执行机构的两端，从而让液压执行机构输出端运动；同时，液压执行机构输出端的运动带