一种传感反馈可编程伺服变量液压泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，它包括斜盘式变量泵体，传感器检测反馈机构，高速电磁阀先导变量机构和可编程嵌入式控制器，斜盘式变量泵的出口压力与斜盘转角由压力传感器和角位移传感器检测并反馈给嵌入式控制器，先导变量机构中两个变量活塞缸带动斜盘转动，变量活塞套筒的位置由高速电磁阀控制，控制器经过自适应PID算法驱动先导变量机构完成液压泵的变量控制。本实用新型所公开的可编程变量液压泵控制精度高，可实现压力、流量和功率的程序设定和伺服跟踪控制，可针对不同工况进行准确的系统匹配，方便与上位控制系统接口，并可通过CAN总线与其他数字液压元件构成网络监控系统。
【专利说明】一种传感反馈可编程伺服变量液压泵
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于流体传动中变量泵及其控制【技术领域】，尤其涉及一种带传感反馈 功能的具有嵌入式控制器的可编程变量液压泵。
【背景技术】
[0002] 随着传感检测技术与计算机控制技术的飞速发展，流体传动领域从基础元件到整 机系统都朝着自动化、数字化和集成化控制方向飞速发展。泵作为液压系统的动力元件， 对系统性能起着举足轻重的作用，因此各应用领域对于变量液压泵的控制性能要求越来越 高。带有传感反馈功能和嵌入式控制器的可编程伺服变量液压泵可简化传统变量泵的变量 机构、降低非线性因素，提高控制精度，便于计算机接口，体现了流体传动领域向数字化、自 动化方向发展的大趋势。
【发明内容】
[0003] 为简化传统变量液压泵的变量机构，提高其控制精度和集成化控制性能，本实用 新型提供了一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，采用高精度压力传感器检测泵出口压 力，采用角位移传感器检测斜盘转角以反馈泵实时排量，采用高速电磁阀与变量活塞缸构 成先导变量机构，利用嵌入式控制器对其进行伺服变量控制，可编程实现压力、流量、功率 等控制功能。
[0004] 本实用新型是通过以下技术方案来实现的：一种传感反馈可编程伺服变量液压 泵，包括动力转子、斜盘式变量泵体、壳体、同心连接片、角位移传感器、橡胶圈、平面法兰、 同心拨块、高速电磁阀、高速阀座、端盖、压力传感器、变量斜盘、第一变量活塞缸、第二变量 活塞缸和嵌入式控制器等；动力转子连接电机，为斜盘式变量泵体的动力输入机构；斜盘 式变量泵体为基体部分，其余组件均安装配合于其中；同心连接片与变量斜盘相连，同心拨 块与同心连接片相连；角位移传感器通过法兰安装于壳体上，通过橡胶圈密封；端盖与壳 体连接；高速电磁阀安装于高速阀座上；高速阀座安装于端盖上；压力传感器安装于端盖 的测压口；第一变量活塞缸和第二变量活塞缸均与变量斜盘相连；高速电磁阀的控制口与 第二变量活塞缸相通；角位移传感器、压力传感器与嵌入式控制器相连；高速电磁阀的控 制端与嵌入式控制器相连。
[0005] 进一步地，所述同心拨块和同心连接片安装于变量斜盘上构成变量斜盘同心转 动机构。
[0006] 进一步地，所述角位移传感器经平面法兰和密封圈安装于壳体同心检测位置，角 位移传感器的伸出端连接于同心拨块以检测变量斜盘的转角。
[0007] 进一步地，所述高速电磁阀安装于高速阀座上，高速阀座与端盖上的油口配合形 成先导变量机构。
[0008] 本实用新型专利的有益效果是：
[0009] 1、取消了阀组和油路构成的反馈变量机构，简化了结构，降低了加工难度；
[0010] 2、具有电反馈闭环控制功能，结合先进的控制算法，控制精度高；
[0011] 3、可通过程序实现不同的变量策略，变量形式灵活；
[0012] 4、具有嵌入式控制器及CAN总线接口，方便计算机接口和集成化控制；
[0013] 5、可在低压或者小流量工况下实现准确的压力流量匹配，可借此减少液压系统的 能耗；
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为系统装配图，并对变量斜盘转角同心检测部分以及角位移传感器的安装与 密封部分进行了剖视；
[0015] 图2为传感反馈可编程伺服变量液压泵的液压原理图；
[0016] 图3为可编程嵌入式传感器的原理与功能示意框图。
[0017] 图中：1、动力转子，2、斜盘式变量泵体，3、壳体，4、同心连接片，5、角位移传感器， 6、橡胶圈，7、平面法兰，8、同心拨块，9、高速电磁阀，10、高速阀座，11、端盖，12、压力传感 器，13、变量斜盘，14、第一变量活塞缸，15、第二变量活塞缸，16、嵌入式控制器，17、采集部 分，18、设置部分，19、输出部分。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和具体实例对本实用新型作进一步说明。
[0019] 如图1-3所示，本实用新型包括：动力转子1，斜盘式变量泵体2,壳体3,同心连接 片4,角位移传感器5,橡胶圈6,平面法兰7,同心拨块8,高速电磁阀9,高速阀座10,端盖 11，压力传感器12,变量斜盘13,第一变量活塞缸14,第二变量活塞缸15,嵌入式控制器16 ; 动力转子1连接电机，为动力输入机构；斜盘式变量泵体2为基体部分，其余组件均安装配 合于其中；同心连接片4与变量斜盘13通过弹性连接套相连，同心拨块8与同心连接片4 通过螺栓相连，同心拨块8的转动中心与变量斜盘13转动中心重合，所以变量斜盘13转动 的时候，同心拨块8无平移而只有绕圆心的转动；角位移传感器5通过平面法兰7安装于壳 体3上，在角位移传感器5本身进行密封处理之后，平面法兰7安装可减小油液接触面，有 利于密封；平面法兰7与壳体3之间采用橡胶圈6密封；端盖11与壳体3连接，端盖11中 有实现泵送功能的各类油路；高速电磁阀9安装于高速阀座10上，高速阀座10安装于端盖 11上，经过高速阀座10的油路配合，高速电磁阀9的控制油口经由端盖11油路进入第二变 量活塞缸15,控制进入第二变量活塞缸15的流量即可实现变量斜盘13转角的控制；压力 传感器12安装于端盖11的测压口用以检测泵出口实时压力值并反馈给嵌入式控制器16 ; 嵌入式控制器16经过自适应PID算法之后输出PWM驱动信号或模拟放大驱动信号驱动高 速电磁阀10构成的先导变量机构实现泵的伺服变量控制。
[0020] 如图2所示，变量斜盘13与第一变量活塞缸14、第二变量活塞缸15相连接，第一 变量活塞缸14长通高压并有回位弹簧，主要起到压力平衡与复位的功能；第二变量活塞缸 15 -端带动变量斜盘13, 一端与高速电磁阀9的控制油口连接，高速电磁阀9的流量由嵌 入式控制器16控制，嵌入式控制器16进行数据采集与自适应PID算法之后，通过高速电磁 阀9与第二变量活塞缸15构成的先导变量机构完成泵压力、流量、功率等的伺服控制功能。
[0021] 如图3所示，嵌入式控制器16可以由ARM控制器来实现，例如可以采用荷兰NXP公 司LPC1768型号的产品。包括采集部分17、设置部分18和输出部分19,采集部分17负责 实时出口压力值与实时斜盘倾角值的采集，并反馈给嵌入式控制器16 ;设置部分18可接收 CAN总线上的指令或者内部程序的默认指令，完成出口压力、泵排量和输出功率等参数的设 置功能；输出部分19在控制器经过自适应PID算法之后，输出PWM驱动信号或模拟放大驱 动信号来驱动先导变量机构完成伺服控制功能。
[0022] 本实用新型的工作过程如下：根据实际工况，由主机系统或者外部控制器经过 CAN总线给嵌入式控制器16设置泵的工作参数如压力、流量、功率等，或者使用控制器的内 部默认值。以恒功率变量为例，泵启动之后，嵌入式控制器16给高速电磁阀9控制信号，油 液进入第二变量活塞缸15,变量斜盘13转动至某一角度，这时泵达到一个输出流量Q，泵出 口达到一个压力值P，泵的输出功率为W = P*Q ;预设恒功率值为％，压力传感器12和角位 移传感器5将泵出口压力P和斜盘转角Θ反馈给嵌入式控制器16,嵌入式控制器16利用 转角Θ根据公式
【权利要求】
1. 一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，其特征在于：包括动力转子（1)、斜盘式变量 泵体（2)、壳体（3)、同心连接片（4)、角位移传感器（5)、橡胶圈（6)、平面法兰（7)、同心拨 块（8)、高速电磁阀（9)、高速阀座（10)、端盖（11)、压力传感器（12)、变量斜盘（13)、第一 变量活塞缸（14)、第二变量活塞缸（15)和嵌入式控制器（16);动力转子（1)连接电机，为斜 盘式变量泵体（2)的动力输入机构；斜盘式变量泵体（2)为基体部分，其余组件均安装配合 于其中；同心连接片（4)与变量斜盘（13)相连，同心拨块（8)与同心连接片（4)相连；角位 移传感器（5)通过法兰（7)安装于壳体（3)上，通过橡胶圈（6)密封；端盖（11)与壳体（3) 连接；高速电磁阀（9)安装于高速阀座（10)上；高速阀座（10)安装于端盖（11)上；压力传 感器（12)安装于端盖（11)的测压口；第一变量活塞缸（14)和第二变量活塞缸（15)均与 变量斜盘（13)相连；高速电磁阀（9)的控制口与第二变量活塞缸（15)相通；角位移传感器 (5)、压力传感器（12)与嵌入式控制器（16)相连；高速电磁阀（9)的控制端与嵌入式控制器 (16)相连。
2. 根据权利要求1所述一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，其特征在于：所述同心 拨块（8)和同心连接片（4)安装于变量斜盘（13)上构成变量斜盘同心转动机构。
3. 根据权利要求1或2所述一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，其特征在于：所述 角位移传感器（5)经平面法兰（7)和密封圈（6)安装于壳体（3)同心检测位置，角位移传感 器（5)的伸出端连接于同心拨块（8)以检测变量斜盘（13)的转角。
4. 根据权利要求1所述一种传感反馈可编程伺服变量液压泵，其特征在于：所述高速 电磁阀（9)安装于高速阀座（10)上，高速阀座（10)与端盖（11)上的油口配合形成先导变 量机构。
【文档编号】F04B49/06GK203879721SQ201420043220
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】张斌, 邓乾坤, 杨华勇, 董可, 谢辉 申请人:浙江大学