一种送进液压系统的制作方法

本发明属于液压伺服驱动及控制领域，具体涉及一种送进液压系统。

背景技术：

开展飞行器模型气动热试验时，通常需要将位于流场外的试验模型快速、平稳地投送到试验气流中。支撑模型的结构件及模型等全部运动部件的总重达数百千克。送进设备需要在大约0.3秒的送进时间里将模型送入流场核心区，行程约1米。由于试验环境中存在油污、粉尘、高真空、强电磁干扰等因素，采用液压系统作为动力源因其具有更高的可靠性、更低的维护成本被国内多座风洞应用。

在国内的同类风洞设备中，普遍采用单液压缸驱动的方案。但是，从液体不可压的基本特性可知液压油存储势能的能力有限，难以持续释放大功率驱动能量。并且，在相同压差的条件下，单液压缸方案若需要保证足够的承载能力需要增大缸径，这使得高送进速度下，液压油的流量很大。因此，要想液压缸持续保持高推力、快速送进，则需要大流量、大功率的液压加压系统做支撑，对液压加压设备提出了严苛的要求。这不利于降低研制及维护成本，也不利于提高设备可靠性。

当前，亟需发展一种应用于风洞试验模型快速、平稳送进及精确定位的液压伺服系统。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种送进液压系统。

本发明的送进液压系统，其特点是，所述的液压系统包括加压溢流组件、高压罐、伺服控制和比例增速液压联缸、快速执行液压缸组件、送进和提升管路阀门组件及设备调试管路阀门组件；

所述的加压溢流组件包括单向阀、液压泵、溢流阀、油滤和油箱。油箱的出口管道上安装有单向阀、液压泵和油滤，油箱的出口管道的旁路管道安装有溢流阀，溢流阀用于溢流超压的液压油。油箱的入口管道上安装有油滤；

所述的伺服控制和比例增速液压联缸包括从上至下顺序连接的比例增速缸、伺服控制缸和位移传感器，比例增速缸和伺服控制缸的活塞通过活塞连杆连接，伺服控制缸内径小于比例增速缸的内径；位移传感器测量比例增速缸和伺服控制缸的竖直位移量；

所述的快速执行液压缸组件包括快速执行液压缸和快速执行液压缸下悬挂的载荷；

所述的送进和提升管路阀门组件包括并列连接的伺服流量阀和换向阀ⅰ；

所述的设备调试管路阀门组件包括并列连接的两条油路。一条油路串联换向阀ⅱ和减压阀ⅰ，另一条油路串联换向阀ⅲ和减压阀ⅱ；

所述的加压溢流组件出口管道分别与高压罐、伺服流量阀入口p、换向阀ⅰ入口p、减压阀ⅰ入口、减压阀ⅱ入口联接；加压溢流组件入口管道分别与伺服流量阀入口t、换向阀ⅰ入口t、换向阀ⅱ入口t、换向阀ⅲ入口t联接；

所述的伺服控制缸上油腔分别与伺服流量阀出口a、换向阀ⅰ出口a联接；所述的伺服控制缸下油腔分别与伺服流量阀出口b、换向阀ⅰ出口b联接；

所述的比例增速缸上油腔分别与换向阀ⅱ出口b、快速执行液压缸上油腔联接；比例增速缸下油腔分别与换向阀ⅲ出口a、快速执行液压缸下油腔联接。

所述的送进液压系统，其特征在于，所述的伺服控制缸内径与比例增速缸内径的比例范围为：1:2～1:5。

所述的送进液压系统，其特征在于，所述的高压罐内部填充氮气和液压油，氮气压力范围：15mpa～30mpa，液压油容量范围：10l～30l。

本发明的送进液压系统是一种采用高压氮气源作为送进过程中的驱动源的三联缸液压伺服系统。包括：高压罐、伺服控制液压缸、比例增速液压缸、快速执行液压组件、液压泵、位移传感器、伺服流量阀、油箱等硬件及上层控制软件。在准备阶段，上层控制软件发出指令使得液压泵站开始工作，预先将液压油从油箱泵入高压罐，将罐内存有的氮气压缩至15mpa～30mpa。当需要快速送进时，控制软件在很短时间里将伺服流量阀打开，使得高压罐与伺服控制液压缸形成液压油通路，高压液压油在压缩氮气的驱动下流入伺服控制液压缸的内活塞一侧，并推动活塞向另一侧运动。伺服控制液压缸内的活塞与比例增速液压缸内的活塞通过活塞连杆刚性联结，使得伺服控制液压缸内的活塞带动比例增速液压缸内的活塞运动。活塞杆终端采用位移传感器实时检测活塞位置。比例增速液压缸的活塞两侧缸体分别与快速执行液压组件活塞两侧缸体通过大口径液压管路连接形成封闭回路。当比例增速液压缸的活塞在伺服控制液压缸的驱动下运动时，快速执行液压组件的活塞跟随运动。由于比例增速液压缸的活塞内径大于快速执行液压组件的活塞。该方案以慢速液压缸驱动快速液压缸，实现了高速送进。并且，以短行程液压缸驱动长行程液压缸，实现了大行程送进。在送进过程中，上层控制软件实时检测位移传感器信号，并以此为输入反馈，实时控制伺服流量阀的阀门开度，实现快速执行液压组件平稳停止，精确定位。

本发明的送进液压系统具有送进载荷大、速度高及定位精度高的特点，该系统降低了液压泵的性能要求，有利于降低研制及维护成本。该系统中的设备调试管路阀门组件以实现管路、液压缸自动排气以及缸体初始位置定位功能，方便设备出厂调试及设备大修后的功能恢复。本发明的送进液压系统能够将风洞试验模型快速、平稳送进及精确定位在风洞试验段中，在高超声速风洞气动热研究中具有广泛的应用价值。

附图说明

图1为本发明的送进液压系统结构示意图；

图中，1.加压溢流组件2.高压罐3.伺服控制和比例增速液压联缸4.快速执行液压组件5.送进和提升管路阀门组件6.设备调试管路阀门组件11.单向阀12.液压泵13.溢流阀14.油滤15.油箱31.比例增速缸32.伺服控制缸33.位移传感器41.快速执行液压缸42.载荷51.伺服流量阀52.换向阀ⅰ61.换向阀ⅱ62.减压阀ⅰ63.减压阀ⅱ64.换向阀ⅲ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

如图1所示，本发明的送进液压系统包括加压溢流组件1、高压罐2、伺服控制和比例增速液压联缸3、快速执行液压组件4、送进和提升管路阀门组件5和设备调试管路阀门组件6；

所述的加压溢流组件1包括单向阀11、液压泵12、溢流阀13、油滤14和油箱15。油箱15的出口管道上安装有单向阀11、液压泵12和油滤14，油箱15的出口管道的旁路管道安装有溢流阀13，溢流阀13用于溢流超压的液压油。油箱15的入口管道上安装有油滤14；

所述的伺服控制和比例增速液压联缸3包括从上至下顺序连接的比例增速缸31、伺服控制缸32和位移传感器33，比例增速缸31和伺服控制缸32的活塞通过活塞连杆连接；位移传感器33测量比例增速缸31和伺服控制缸32的竖直位移量；

所述的快速执行液压组件4包括快速执行液压缸41和快速执行液压缸41下悬挂的载荷42；所述的送进和提升管路阀门组件5包括并列连接的伺服流量阀51和换向阀ⅰ52；

所述的设备调试管路阀门组件6包括并列连接的两条油路。一条油路串联换向阀ⅱ61和减压阀ⅰ62，另一条油路串联换向阀ⅲ64和减压阀ⅱ63；

所述的加压溢流组件1出口管道分别与高压罐2、伺服流量阀51入口p、换向阀ⅰ52入口p、减压阀ⅰ62入口、减压阀ⅱ63入口联接；加压溢流组件1入口管道分别与伺服流量阀51入口t、换向阀ⅰ52入口t、换向阀ⅱ61入口t、换向阀ⅲ64入口t联接；

所述的伺服控制缸32上油腔分别与伺服流量阀51出口a、换向阀ⅰ52出口a联接；所述的伺服控制缸32下油腔分别与伺服流量阀51出口b、换向阀ⅰ52出口b联接；

所述的比例增速缸31上油腔分别与换向阀ⅱ61出口b、快速执行液压缸41上油腔联接；比例增速缸31下油腔分别与换向阀ⅲ64出口a、快速执行液压缸41下油腔联接。

所述的伺服控制缸32内径与比例增速缸31内径的比例范围为：1:2～1:5。

所述的高压罐2内部填充氮气和液压油，氮气压力范围：15mpa～30mpa，液压油容量范围：10l～30l。

实施例1

本实施例的工作过程如下：

在准备阶段，油箱15里的液压油被液压泵12加压后经过单向阀11送入高压罐2并压缩罐内氮气，罐内液压油液面上升，氮气被压缩至15mpa～30mpa的预定压力；压力过高时，溢流阀13打开泄压，并停止液压泵12工作。

在使用过程中，高压罐2通过管路与送进和提升管路阀门组件5及伺服控制和比例增速液压联缸3形成液压回路。当需要将载荷42快速送进到流场时，送进和提升管路阀门组件5中的伺服流量阀51打开，高压液压油通过伺服流量阀51进入伺服控制和比例增速液压联缸3的伺服控制缸32下腔体，并推动活塞上行。伺服控制缸上腔体内的液压油在活塞的作用下通过换向阀52进入液压加压溢流组件1并回到油缸15。同理，在需要将模型提升出流场时，高压液压油经过伺服流量阀51进入伺服控制缸32上腔体，并推动活塞下行。伺服控制缸32下腔体内的液压油在活塞的作用下通过换向阀52进入液压加压溢流组件1并回到油缸15。

伺服控制和比例增速液压联缸3分上下两部分。在使用过程中，伺服控制缸32活塞在高压液压油驱动下上行或下行带动比例增速缸31活塞上行或下行。实现了高压力差、低流量驱动低压力差、大流量的效果，降低了对液压控制管路、伺服流量阀等部件可承载流量的需求以及对高压罐2流量需求。比例增速缸31与快速执行液压组件4通过液压管路相连。并且，比例增速缸31活塞内径大于快速执行液压组件4活塞内径。由于比例增速缸31与快速执行液压组件4活塞两端内腔分别两两连接形成液压封闭回路，比例增速缸31活塞的慢速运动即可驱动快速执行液压组件4活塞快速运动。两个活塞的运动速度比是活塞面积比的倒数。在伺服控制缸32的下部，布置了位移传感器33作为伺服流量阀51开度控制的输入信号，以实现快速执行液压组件4平稳送进、精确定位。

快速执行液压组件4活塞两端的液压油腔与比例增速缸31油腔通过大内径管路分别相连，活塞杆与需要快速送进的模型等部件相连。在使用过程中，快速执行液压组件4在比例增速缸31的驱动下将模型快速送进到流场中或提升模型到初始位置，实现风洞模型送进及退出功能。

送进和提升管路阀门组件5主要由伺服流量阀51及换向阀52组成。其连接了高压罐2、比例增速缸31及加压溢流组件1构成高压流动回路。

实施例2

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于：

在设备出厂调试及设备维修后功能恢复调试中，高压罐2与设备调试管路阀门组件6、伺服控制和比例增速液压联缸3及快速执行液压缸41构成调试环路。其功能在于排除液压管路及液压缸体内的空气，并确定液压缸活塞的初始位置。通过上层控制软件实现设备初始化，对设备出厂调试、设备大修后的功能恢复具有重要作用。