一种水下航行器舱门启闭液压控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于液压传动技术领域，涉及一种舱门启闭液压控制系统。
【背景技术】
[0002]伴随着人类对海洋的不断探索，海洋科学技术得到不断的发展，对海洋勘探设备的研究也越来越深入。水下航行器作为探索海洋世界的重要工具之一，保证其基本装备的可靠性及技术先进性成为科技工作者的一大重要任务，而舱门的安全启闭是保证水下航行器正常作业的重要环节，值得深入研究。
[0003]目前，国内、外水下航行器舱门启闭系统多采用机械传动机构，即采用电动机配合减速器作为动力元件，以机械传动方式使舱门两侧同轴相连的链轮带动链条同步运行，进而实现基本的舱门开闭功能，但采用该种方式实现舱门启闭时存在响应速度慢、过程不平稳等现象，具有一定的局限性。该领域也有一些采用常规液压传动来实现舱门启闭，通常采用液压马达作为动力元件，但在其动力传递过程中仍未摆脱机械传动的弊端，舱门在启闭时仍需要用液压马达通过减速器拉动链条来实现，仍存在过程不平稳现象，而且可靠性较低，一旦传动环节某一重要零部件失效，则舱门将无法正常启闭。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种能够快速、平稳实现水下航行器舱门启闭且具有高可靠性的水下航行器舱门启闭液压控制系统。
[0005]本发明主要包括油箱、温度计、液位计、加热器、空气滤清器、液压栗、联轴器、电动机、单向阀、溢流阀A、溢流阀B、溢流阀C、二位二通电磁换向阀A、二位二通电磁换向阀B、二位二通电磁换向阀C、压力继电器、精过滤器、压力表、蓄能器、伺服阀A、伺服阀B、回油过滤器、冷却器、压力传感器A、压力传感器B、三位四通电磁换向阀、液控单向阀A、液控单向阀B、非对称液压缸A、非对称液压缸B、截止阀A、截止阀B、截止阀C、截止阀D、位移传感器A、位移传感器B、控制器、伺服放大器A和伺服放大器B。其中，所述油箱上设有温度计、液位计、加热器和空气滤清器;位于油箱上的主供油路上设有液压栗;液压栗的输入轴与联轴器的一端相连，联轴器的另一端与电动机相连;液压栗出油口与单向阀进油口相连;液压栗与单项阀之间的分支油路上设有溢流阀A;溢流阀A的出油口与油箱联通;溢流阀A的遥控口通过二位二通电磁换向阀A与油箱联通;单向阀出油口与精过滤器的进油口连接;单向阀与精过滤器之间的一分支油路上设有压力继电器;单向阀与精过滤器之间的另一分支油路上依次设有压力表和蓄能器;精过滤器的出油口与伺服阀A的P 口相连;精过滤器的出油口还与伺服阀B的P 口相连;位于油箱上的主回油路上设有回油过滤器，回油过滤器的进油口与冷却器的出油口相连;冷却器的进油□与伺服阀A的T 口相连;冷却器的进油□还与伺服阀B的T 口相连。
[0006]所述伺服阀A的A 口与三位四通电磁换向阀的P 口相连;伺服阀A与三位四通电磁换向阀之间的一分支油路上设有压力传感器A;伺服阀A与三位四通电磁换向阀之间的另一分支油路上设有溢流阀B;溢流阀B的出油口与油箱联通;溢流阀B的遥控口通过二位二通电磁换向阀B与油箱联通;伺服阀B的A 口与三位四通电磁换向阀的T 口相连;伺服阀B与三位四通电磁换向阀之间的一分支油路上设有压力传感器B;伺服阀B与三位四通电磁换向阀之间的另一分支油路上设有溢流阀C;溢流阀C的出油口与油箱联通;溢流阀C的遥控口通过二位二通电磁换向阀C与油箱联通。
[0007 ]所述三位四通电磁换向阀的A 口与液控单向阀A的进油口相连，三位四通电磁换向阀的A 口还与液控单向阀B的控制油口相连;液控单向阀A的出油口与非对称液压缸A的无杆腔相连，二者之间设有截止阀A;液控单向阀A的出油口还与非对称液压缸B的无杆腔相连，二者之间设有截止阀B;三位四通电磁换向阀的B 口与液控单向阀B的进油口相连，三位四通电磁换向阀的B口还与液控单向阀A的控制油口相连;液控单向阀B的出油口与非对称液压缸A的有杆腔相连，二者之间设有截止阀C;液控单向阀B的出油口还与非对称液压缸B的有杆腔相连，二者之间设有截止阀D ；非对称液压缸A的活塞杆上设有位移传感器A，非对称液压缸B的活塞杆上设有位移传感器B。
[0008]压力继电器通过电路与二位二通电磁换向阀A的电磁铁YI连接;控制器通过电路分别与二位二通电磁换向阀B、二位二通电磁换向阀C的电磁铁Y2、Y3相连;控制器通过电路分别与伺服放大器A、伺服放大器B的信号输入端相连;伺服放大器A的信号输出端通过电路与伺服阀A的电磁铁Y4相连;伺服放大器B的信号输出端通过电路与伺服阀B的电磁铁Y5相连;控制器通过电路分别与三位四通电磁换向阀的电磁铁Y6、Y7相连;控制器通过电路分别与位移传感器A、位移传感器B的信号输出端相连。
[0009]控制器为德国西门子公司的PLC控制器，型号为SB1ATIC S7-300。
[0010]为了提高系统的安全性和可靠性，本发明系统多处采用了冗余设计:
[0011 ] (I)两个液压缸有杆腔和无杆腔油口前均设有截止阀，当非对称液压缸A出现故障不能正常工作时，可以通过关闭截止阀A和截止阀C使非对称液压缸A与系统隔离，由非对称液压缸B实现单缸驱动舱门启闭；当非对称液压缸B出现故障不能正常工作时，可以通过关闭截止阀B和截止阀D使非对称液压缸B与系统隔离，由非对称液压缸A实现单缸驱动舱门启闭。
[0012](2)本发明系统中的重要元件伺服阀亦采用了冗余设计，当某个伺服阀出现故障不能正常工作时，由另一个伺服阀仍可以控制油路的流量，进而推动液压缸实现舱门正常启闭。当伺服阀A出现故障不能正常工作时，控制器发出控制信号使其阀芯回到中位，进而使伺服阀A所在的分支油路与系统断开，同时控制器发出控制信号使伺服阀B的右位与主供油路联通，由伺服阀B控制主供油路的流量，此时回油路流回的油液则由溢流阀B和二位二通电磁换向阀B组成的压力卸荷回路流回油箱；当伺服阀B出现故障不能正常工作时，控制器发出控制信号使其阀芯回到中位，进而使伺服阀B所在的分支油路与系统断开，同时控制器发出控制信号使伺服阀A的左位与主供油路联通，由伺服阀A控制主供油路的流量，此时回油路流回的油液则由溢流阀C和二位二通电磁换向阀C组成的压力卸荷回路流回油箱。
[0013]本发明在使用时，当舱门需要开启时，打开截止阀Α、截止阀B、截止阀C、截止阀D;控制器发出控制信号使Υ4、Υ5、Υ6得电，伺服阀Α、伺服阀B、三位四通电磁换向阀的左位与主油路联通。电动机带动液压栗高速旋转，液压栗从油箱中吸取油液并从出口栗出高压油，高压油流经单向阀和精过滤器后进入伺服阀A的P 口。油液由伺服阀A的A 口流出后流向三位四通电磁换向阀的P 口，经由三位四通电磁换向阀的A 口流出后分别流向液控单向阀A的进油口和液控单向阀B的控制油口，使液控单向阀B逆向打开。油液从液控单向阀A的出油口流出后分为两路，一路通过截止阀A进入非对称液压缸A的无杆腔，另一路通过截止阀B进入非对称液压缸B的无杆腔，使非对称液压缸A和非对称液压缸B的活塞杆伸出推动舱门开启；活塞杆上安装的位移传感器A和位移传感器B可实时记录活塞杆的伸出位移并反馈给控制器，与控制器组成闭环控制。非对称液压缸A有杆腔中的油液流经截止阀C和液控单向阀B后流入三位四通电磁换向阀的B 口，非对称液压缸B有杆腔中的油液流经截止阀D和液控单向阀B后流入三位四通电磁换向阀的B 口。油液从三位四通电磁换向阀的T 口流出后流向伺服阀B的A口，经伺服阀B的T口流出后，再流经冷却器和回油过滤器流入油箱。
[0014]当舱门开启到特定角度，需要锁紧时，控制器发出控制信号使Y4、Y5、Y6失电，伺服阀Α、伺服阀B、三位四通电磁换向阀的中位与主油路联通。同时，控制器发出控制信号使二位二通电磁换向阀C的电磁铁Υ3得电，进而使溢流阀C接通油箱，主回油路压力卸荷。液控单向阀A和液控单向阀B均自动逆向关闭，封锁住非对称液压缸A和非对称液压缸B杆腔中的油液，使活塞杆保持所在位置不变，实现舱门的锁紧。
[0015]当舱门需要关闭时，控制器发出控制信号使Υ4、Υ5、Υ7得电，伺服阀Α、伺服阀B的左位与主油路联通，三位四通电磁换向阀的右位与主油路联通。电动机带动液压栗高速旋转，液压栗从油箱中吸取油液并从出口栗出高压油，高压油流经单向阀和精过滤器后进入伺服阀A的P口。油液由伺服阀A的A口流出后流向三位四通电磁换向阀的P口，经由三位四通电磁换向阀的B 口流出后分别流向液控单向阀B的进油口和液控单向阀A的控制油口，使液控单向阀A逆向打开。油液从液控单向阀B的出油口流出后分为两路，一路通过截止阀C进入非对称液压缸A的有杆腔，另一路通过截止阀D进入非对称液压缸B的有杆腔，使非对称液压缸A和非对称液压缸B的活塞杆缩回拉动舱门关闭；活塞杆上安装的位移传感器A和位移传感器B可实时记录活塞杆的缩回位移并反馈给控制器，与控制器组成闭环控制。非对称液压缸A无杆腔中的油液流经截止阀A和液控单向阀A后流入三位四通电磁换向阀的A 口，非对称液压缸B无杆腔中的油液流经截止阀B和液控单向阀A后流入三位四通电磁换向阀的A口。油液从三位四通电磁换向阀的T 口流出后流向伺服阀B的A□，经伺服阀B的T 口流出后，再流经冷却器和回油过滤器流入油箱。
[0016]上述过程中，当主供油路压力升高到异常值时，压力继电器发出信号使二位二通电磁换向阀A的电磁铁Yl得电，进而使溢流阀A接通油箱，液压栗卸荷；当主供油路压力不足时，压力继电器复位使二位二通电磁换向阀A的电磁铁Yl失电，液压栗重新恢复工作状态。
[0017]另外，当液压栗保持正常工作状态情况下，压力传感器A可实时检测主供油路压力，当系统出现异常情况导致主供油路压力异常时，控制器发出控制信号使二位二通电磁换向阀B的电磁铁Υ2得电，进而使溢流阀B接通油箱，主供油路压力卸荷;压力传感器B可实时检测主回油油路压力，当系统出现异常情况导致主回油路压力异常时，控制器发出控制信号使二位二通电磁换向阀C的电磁铁Υ3得电，进而使溢流阀C接通油箱，主回油路压力卸荷。
[0018]本发明与现有技术相比具有如下优点:
[0019](I)本发明系统采用了电液伺服技术，响应速度快且可以实现水下航行器舱门启闭的自动化操作。而且