一种主动控制液压伺服缓冲器的制作方法

本发明涉及一种液压缓冲器，特别是伺服控制的液压缓冲器。

背景技术：

现在的液压缓冲器一部分是将液压油缸与机械弹簧结合在一起，缓冲器被压缩的过程是通过活塞挤压油液做功的过程。这一过程消耗了大量动能，起到缓冲作用。当工作完毕，活塞被复位弹簧推至原始位置，完成一个工作循环过程。这种液压缓冲器的响应时间长，控制精度低，恢复时间长，而且不能控制缓冲后的液压油液压力，不能满足高精度、快响应减振场合的要求。另一种缓冲器是伺服阀芯集成到液压缸中，液压缸的整体动作通过机械结构实现，这种缓冲期的缓冲响应快，精度高，但是还是不能实现油液的单独循环，需要人工和机械辅助，同时将液压缸的直线运动转换成曲线运动需要复杂的机械结构。

现在某些控制精度要求高的场合在降载的时候要求：系统过载时在不超过0.2s的时间内将负载降低，但是为了系统某些功能的要求还需要部分载荷转换成加速度，同时降载系统的降载承受件的位置是曲线变化的，在过载和正常状态是处在不同位置，现有缓冲器很难满足系统的动作要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能满足响应快，用纯液压方式实现自动循环，自动控制精度高，能独立将液压缸的直线运动转换成曲线运动，结构简单的主动控制液压伺服缓冲器。

本发明主要包括：低压蓄能器、电动机、液压定量泵、单向阀、液压伺服阀、液压缸、位移传感器、压力传感器、伺服放大器及安全阀。其中，作为油箱的低压蓄能器与开关阀相连，通过该开关阀进行充油和放油。所述低压蓄能器与配有电动机的液压定量泵相连，该液压定量泵与单向阀进口相连，该单向阀的出口与液压伺服阀的进油口相连，液压伺服阀回油口与低压蓄能器出口相连。单向阀的出口与安全阀入口相连，安全阀为直动型溢流阀，安全阀出口与低压蓄能器出口相连，能够使系统安全地运行。所述液压伺服阀为响应快、精度高的三位四通液压伺服阀，其上设有液压伺服放大器用于缓冲后保压控制，并通过液压伺服阀换向实现液压缸的往复运动和液压控制。该液压伺服阀出油口的两个接口分别与由两个液控单向阀组成的液压锁的两个进油口相连，液压锁的出油口分别与液压缸无杆腔和有杆腔相连，其中液压锁与无杆腔相连的管路上设有压力传感器。液压锁能够使液压伺服阀避免受到过多不必要的压力冲击，有效地保护液压伺服阀。在液压缸内的活塞杆上设有位移传感器，当液压缸的活塞到达指定位置后，位移传感器则将检测到的信号传递到伺服放大器，进而控制伺服阀的开关。液压缸活塞杆的外端通过球铰与滑块铰接，滑块设在与其对应的导轨上，以便将液压缸的直线运动转换为所需的曲线运动，实现缓冲与保压的基本运动。导轨的长度根据液压缸的行程和圆周运动的转角决定，在导轨两端设滑块的限位机构。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明与其他液压缓冲器相比结构简单通过纯液压的形式实现液压缸的直线运动转换成降载承受件的曲线运动，而且能够实现自动控制的往复运动，使得降载系统的降载承受件位置可以自动控制，不会影响系统在不承受过载的时候的状态。

(2)普通液压缓冲器的响应时间为3s左右，压力控制精度为4％左右，该液压缓冲器的响应时间为0.16s左右，压力控制精度为2％左右。本发明与普通液压缓冲器相比响应快，精度高，自动控制精度高，结构简单，。

(3)本发明与其他液压缓冲器相比控制方便，能够将指定部分载荷转换成系统的加速度或者某些指定功能，同时这指定部分可以根据需要随时控制，实现某些特殊条件的要求。

(4)本发明的压力传感器安装在液压缸无杆腔，位移传感器安装在活塞杆上，安全阀和辅助单向阀与泵和电机都集成在一起，最后缸和油箱都集成在一起，使得结构紧凑。

附图说明

图1为本发明的液压原理图；

图2为本发明液压部分和机械部分铰接示意图。

图中：1、常闭开关阀，2、低压蓄能器，3、安全阀，4、电动机，5、液压定量泵，6、液压伺服放大器，7、单向阀，8、液压伺服阀，9、液压锁，10、压力传感器，11、液压缸，12、位移传感器，13、导轨，14、滑块，15、液压缸活塞杆，16、球铰。

具体实施方式

在图1和图2所示的主动控制液压伺服缓冲器中，低压蓄能器2与常闭开关阀1相连，所述低压蓄能器与配有电动机4的液压定量泵5相连，该液压定量泵与单向阀7进口相连，该单向阀7的出口与液压伺服阀8进油口相连，液压伺服阀回油口与低压蓄能器出口相连。单向阀7的出口与安全阀3入口相连，安全阀3为直动型溢流阀，安全阀3出口与低压蓄能器出口相连。所述液压伺服阀为三位四通液压伺服阀，其上设有伺服放大器6，电磁铁sv1，该液压伺服阀出油口的两个接口分别与由两个液控单向阀组成的液压锁9的两个进油口相连，液压锁9的出油口分别与液压缸11无杆腔和有杆腔相连，其中液压锁9与无杆腔相连的管路上设有压力传感器10。在液压缸内的活塞杆上设有位移传感器12，液压缸活塞杆15的外端通过球铰16与滑块14铰接，滑块设在与其对应的导轨13滑动副上。

本发明的工作过程大致如下：当装置受到外载荷的冲击时，通过机械联结部分推动液压缸活塞杆16和液压活塞进行动作，密闭容腔内的液压油相当于一种大刚度的弹簧(称为液压弹簧)，当受到液压活塞作用后，液压弹簧压缩，液压缸中无杆腔的液压油压力升高，当压力油压力值升高到一定限度后，压力传感器10将所测信号传递出去，三位四通液压伺服阀8阀芯进行动作，使得伺服阀8左位接入系统，通过控制伺服阀8左位开口度，在0.2s时间内使得系统所受冲击降到指定范围内，并且使液压油排出一部分进入低压蓄能器2中进行储存。

当载荷冲击结束之后，机械联结部分需要复位到指定的位置，此时在压力传感器10与位移传感器12共同监控传递信号的情况下，三位四通液压伺服阀8阀芯进行动作，使得阀芯位于右工作位，使液压油介质的流动方向改变，液压油进入到液压缸11的无杆腔，进而推动液压活塞杆16的动作，在位移传感器12与压力传感器10的作用下，实现位置与力的闭环控制，进而快速精准的使动作完成，当动作完成后液压伺服阀8收到传感器传出的信号，使得阀芯位于中位，进行保压的技术要求。保压后系统的压力可以控制在给定值的一定范围，然后通过液压缸转换成对降载对象的力，实现降载对象的某些特定功能，比如说系统的加速度等等，进而实现降载对象的某些功能。

技术特征：

技术总结
一种主动控制液压伺服缓冲器，其特征在于：带有开关阀的低压蓄能器与配有电动机的液压定量泵相连，该液压定量泵与单向阀进口相连，该单向阀的出口与设有液压伺服放大器的液压伺服阀的进油口相连，液压伺服阀回油口与低压蓄能器出油口相连，该液压伺服阀出油口的两个接口分别与液压锁的两个进油口相连，液压锁的出油口分别与液压缸无杆腔和有杆腔相连，其中液压锁与无杆腔相连的管路上设有压力传感器，在液压缸内的活塞杆上设有位移传感器，液压缸活塞杆的外端通过球铰与滑块铰接，滑块设在与其对应的导轨上。本发明可使缓冲器的响应快、控制精度高，并且将指定载荷运用到系统中，实现一些高精尖的特殊场合对降载的要求。

技术研发人员：赵静一;李文雷;茹强;司少朋;冯轩;刘杰;孙浩
受保护的技术使用者：燕山大学
技术研发日：2017.10.19
技术公布日：2018.03.20