CN102963345B - 一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压*** - Google Patents

Abstract

一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***，包括被动式液压制动器液压***，特征是在制动回油的阻尼进口和出口之间的支路上连接有速度补偿器，速度补偿器是无活塞杆的活塞式液压缸，活塞式液压缸活塞的一侧腔与阻尼进口管路连通，另一侧腔内装有复位弹簧，装有复位弹簧的腔与阻尼出口管路连通。本发明的有益效果是：液压***可有效缩短制动时间，提高安全性、可靠性；速度补偿器结构简单，便于系列化及批量生产；便于安装，动作灵活可靠；速度补偿器补偿容量定量控制，改变容量非常方便；工作性能不受环境温度的影响。

Description

一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***

技术领域

本发明属于液压制动器控制装置，具体涉及被动式液压制动器控制回路。

背景技术

目前在被动式液压制动器的刹车过程中，由于制动器的摩擦片与制动盘需要保留一定间隙，每次制动过程中液压制动器活塞需要多运行一段无效的行程，消除这些间隙而延长了整个制动时间，不利于设备的安全使用。

被动式液压制动器制动时液压缸大活塞在碟形弹簧的作用下要完成一个总的制动距离△S，它包括制动响应过程中的失控距离△S1(从操作者发出制动动作指令至制动器开始产生制动力矩这一阶段内机构运行的距离)和制动减速距离△S2(制动器开始施加制动力矩至运动机构停止运动这一阶段的距离)。而制动时间t主要有3部分组成：电气响应滞后时间t_ea：从操作者发出制动动作指令至制动器驱动控制阀失电并开始动作的时间；机械响应滞后时间t_ma：制动器驱动控制阀失电后，制动器开始动作至制动器开始产生制动力矩的时间；制动减速时间t_b：制动器开始施加制动力矩至解除制动力矩的时间。即总的制动距离△S＝△S1+△S2，制动时间t＝t_ea+t_ma+t_b。传统的被动式液压制动器没有速度补偿功能，机械响应时间t_ma和制动时间t相应比较长，制动安全性和可靠性差。

因此，发明一种速度补偿器以提高制动的安全可靠性成为亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的是发明一种速度补偿器，减少被动式液压制动器刹车过程中的机械响应时间，从而减少制动时间，提高制动器工作的安全性、可靠性和平稳性。

本发明的技术方案是：一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***，包括被动式液压制动器液压***，被动式液压制动器液压***由用管路连接的被动式液压制动器、油泵、制动电磁阀、阻尼、升压电磁阀、油箱、蓄能器、手动泵和安全阀组成，被动式液压制动器的进出口P1和泄漏油口T通过管路分别与***回路及油箱连通，在被动式液压制动器的进出口P1与油箱连通的管路上串接有阻尼和制动电磁阀，在阻尼的进口和出口之间接有一支路，油泵的吸油口与油箱连通，油泵的出口分别与安全阀、蓄能器、升压电磁阀、手动泵和被动式液压制动器的进出口P1连通，其特征在于所述带速度补偿器的被动式液压制动器液压***还包括速度补偿器，速度补偿器连接在阻尼进口和出口之间的支路上，所述速度补偿器是无活塞杆的活塞式液压缸，活塞式液压缸活塞的一侧腔与阻尼进口管路连通，另一侧腔内装有复位弹簧，装有复位弹簧的腔与阻尼出口管路连通。

本发明所述一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，包括由壳体、活塞组合密封圈、活塞、复位弹簧、端盖密封圈和端盖组成的活塞式液压缸，其特征在于所述壳体为筒状，底部中心位置处开有与被动式液压制动器液压***阻尼进口管路连接的连接口；所述端盖内端中心部位带有轴状台，轴状台中心部位开有贯通两端的中心孔，中心孔端盖外面的口是与被动式液压制动器液压***阻尼出口管路连接的连接口，端盖密封连接在壳体开口端，端盖内轴状台上开有泄油机构；所述活塞不带活塞杆，活塞通过活塞组合密封圈安装在壳体内，活塞安装的起始位置在壳体的底部，所述复位弹簧安装在活塞和端盖之间的壳体内，复位弹簧一端与活塞接靠，另一端与端盖接靠。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述活塞上设有行程销，所述行程销中心位置开有贯通两端面的内孔及装配螺孔,行程销的外径与活塞的内孔以过盈配合方式使行程销固定于活塞上,行程销外侧端面与端盖内端轴状台端面之间距离为s，0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力,d为活塞直径，k为复位弹簧的刚度，S₀为复位弹簧装配后初始压缩量，s与活塞面积所对应的容积即是制动时所要补偿的容积。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述复位弹簧的导向方式为外导向或内导向，所述外导向是在复位弹簧的外圆周与壳体内壁之间总间隙为0.8mm～1.0mm，即复位弹簧外圆周由壳体内壁导向；所述内导向是端盖内轴状台上装有导向套，导向套套装在端盖内轴状台上，导向套前端伸入活塞的行程销销孔内，导向套内圆套装在行程销上，导向套后端面接靠在端盖上，前端面与活塞的行程销销孔底面之间有s距离，0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力，d为活塞直径，k为复位弹簧的刚度，S₀为复位弹簧装配后初始压缩量，复位弹簧置于导向套外，复位弹簧的内圆周与导向套外圆周之间总间隙为0.5mm～0.6mm，由复位弹簧内圆周和导向套外圆周导向。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述速度补偿器的最大工作压力p_nmax＜p_z,速度补偿器的最小工作压力p_nmin>3MPa，其中p_z为制动器制动时制动碟簧完全释放所对应的油压力。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述制动器制动时制动碟簧完全释放所对应的油压力p_z在9MPa～11MPa之间，速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力p_n在3MPa～7MPa之间。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述端盖内轴状台上的泄油机构为泄油孔或泄油槽，泄油孔或泄油槽与轴的轴状台中心孔相通。

本发明所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述复位弹簧是碟形弹簧。

本发明的工作原理是：制动时制动电磁阀失电，由于阻尼对流量的限制，制动器大活塞腔的液压压力油在碟簧力的作用下，一部分的补偿容量△V临时迅速进入速度补偿器，推动活塞向右移动，压缩复位弹簧向右压缩s距离，则补偿容量△V＝π*d²s/4。当制动器完成制动时，活塞腔的液压油压力通过阻尼逐渐下降，压力下降到一定时，被压缩的复位弹簧逐渐推动活塞复位，将补偿容量△V这部分液压油排回到油箱，恢复到原始位置，等待下次制动操作。

在这一过程中，速度补偿器在制动器接收到制动指令后的短时间内迅速吸收制动器中△V的补偿容量,从而提高制动器制动运行速度，尽快完成失控距离△S1，当速度补偿器活塞完成行程s后，即吸收了补偿容量△V的液压油后，制动器制动速度基本完全恢复到由阻尼所控制的速度，这样将有效的缩短t_ma时间，同时也缩短了整个制动时间t。

假设制动器大活塞直径D，失控距离为△S1，制动器制动时液压油释放的理想容积(没有考虑摩擦衬垫磨损量等因素)V＝π*D²*△S1/4，补偿容量取△V＝V*2/3左右，其余V*1/3是考虑正常通过阻尼孔部分，并且留有一定余量。这样△V＝π*d²s/4＝(2*π*D²*△S1)/(3*4)，由此可得：s＝2*D²*△S1/(3*d²)。

原始状态活塞的位置在复位弹簧的作用下位于进油侧的端部。当进油侧压力油压力p﹥4kS₀/πd²时，活塞4在压力油的作用下向右压缩复位弹簧，一定容积液压油进入速度补偿器活塞的左侧油腔，当进油侧压力油压力p﹥4k(S₀+s)/πd²时，活塞4将移动到右侧终端，左侧油腔所进入的补偿容积△V＝π*d²s/4。式中k代表复位弹簧6的刚度，S₀代表复位弹簧6装配后初始压缩量，d代表液压制动速度补偿器活塞4的直径，s代表活塞的最大行程。

如果被动式液压制动器液压***油泵出口压力为p,制动器制动时制动碟簧完全释放所对应的油压力p_z,则速度补偿器有效必要的工作条件是速度补偿器的最大工作压力p_nmax＜p_z,而速度补偿器的最小工作压力p_nmin>3MPa，以保证制动时速度补偿器能快速从被动式液压制动器中吸入定量的能量，而在制动结束后又能在较短的时间内将所吸收的能量经过阻尼释放回油箱。通常p为14MPa左右，p_z在9MPa～11MPa左右，则p_n工作范围可在3MPa～7MPa之间。

因此当活塞直径d确定后，复位弹簧的刚度k是保证速度补偿器工作压力的关键，比如在3MPa～7MPa范围。改变行程销的长度即可改变补偿的容积。

本发明的有益效果是：

1.液压***可有效缩短制动时间，提高安全性、可靠性；

2.速度补偿器结构简单，便于安装,应用范围广；

3.速度补偿器补偿容量定量控制，改变容量非常方便；

4.速度补偿器壳体和端盖适合采用铸钢，便于系列化及批量生产；

5.速度补偿器复位弹簧导向控制，工作性能不受环境温度的影响；

6.速度补偿器便于使用中的产品改造，无需电气控制；

7.速度补偿器充分考虑泄油功能，动作灵活可靠；

8.速度补偿器密封采用耐低温材料，生存温度—45℃～120℃，使用

温度—30℃～100℃。

附图说明

本发明共有四幅附图。其中：

图1是带速度补偿器的被动式液压制动器的液压***示意图

图2是速度补偿器的结构示意图

图3是复位弹簧外导向的速度补偿器结构示意图

图4是复位弹簧内导向的速度补偿器结构示意图

附图标号说明如下：

1.壳体 2.密封圈 3.活塞组合密封圈 4.活塞 5.行程销 6.复位弹簧7.端盖密封圈 8.端盖 9.被动式液压制动器 10.油泵 11.制动电磁阀12.阻尼 13.升压电磁阀 14.油箱 15.蓄能器 16.液压制动速度补偿器17.手动泵 18.安全阀 19.导向套

具体实施方式

下面结合附图的实施例对本发明作进一步说明。

带速度补偿器的被动式液压制动器液压***，包括被动式液压制动器液压***，被动式液压制动器液压***由用管路连接的被动式液压制动器9、油泵10、制动电磁阀11、阻尼12、升压电磁阀13、油箱14、蓄能器15、手动泵17和安全阀18等组成，被动式液压制动器9的进出口通过管路依次与制动电磁阀11、阻尼12串接并和油箱14连通，在阻尼12的进口和出口之间接有一支路，油泵10的吸油口与油箱14连通，油泵10的出口分别与安全阀18、蓄能器15、升压电磁阀13、手动泵17和被动式液压制动器9的进口连通，速度补偿器16连接在阻尼12进口和出口之间的支路上，速度补偿器16是无活塞杆的活塞式液压缸，活塞式液压缸活塞的一侧腔与阻尼12进口管路连通，另一侧腔内装有复位弹簧6，装有复位弹簧的腔与阻尼12出口管路连通。

速度补偿器包括由壳体1、活塞组合密封圈3、活塞4、复位弹簧6、端盖密封圈7和端盖8组成的活塞式液压缸，壳体1为筒状，底部中心位置处开有与被动式液压制动器液压***阻尼12进口管路连接的连接口；端盖8内端中心部位带有轴状台，轴状台中心部位开贯通两端的中心孔，中心孔端盖外面的口是与被动式液压制动器液压***阻尼12出口管路连接的连接口，端盖8密封连接在壳体1开口端，端盖8内轴状台上开有泄油机构，轴状台上的泄油机构为泄油孔或泄油槽，泄油孔或泄油槽与轴的轴状台中心孔相通；活塞4不带活塞杆，活塞4通过活塞组合密封圈3安装在壳体内，活塞安装的起始位置在壳体的底部，复位弹簧6安装在活塞4和端盖8之间的壳体内，复位弹簧6一端与活塞接靠，另一端与端盖接靠。

实施例1是速度补偿器采用外导向碟形复位弹簧的实施例。如图3所示。复位弹簧6为蝶形弹簧，复位弹簧6的外圆周与壳体内壁保持总间隙为0.8mm～1.0mm，由壳体内壁与复位弹簧外圆周的间隙控制实现对复位弹簧进行导向。活塞4上设有行程销5，行程销5中心位置开有贯通两端面的孔，行程销5外径与端盖内轴状台外径相同，行程销5固定安装在活塞4与复位弹簧6接靠面中心处的销孔内，端面与端盖内轴状台端面之间距离为s，0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力，p_n工作范围可在3MPa～7MPa之间,d为活塞4直径，k为复位弹簧6的刚度，S₀为复位弹簧6装配后初始压缩量。当被动式液压制动器的制动油压力p值>p_n时，速度补偿器即可完成最大限度的补偿。

实施例2是速度补偿器采用内导向碟形复位弹簧的实施例。如图4所示。活塞上设有与实施例1相同的行程销。端盖内轴状台上装有导向套19，导向套19套装在端盖8内轴状台上，导向套19前端伸入活塞4的行程销销孔内，导向套内圆套装在行程销5上，导向套19后端面接靠在端盖8上，前端面与活塞的行程销销孔底面之间有s距离0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力，p_n工作范围可在3MPa～7MPa之间,d为活塞4直径，k为复位弹簧6的刚度，S₀为复位弹簧6装配后初始压缩量，复位弹簧安装在活塞和端盖之间的壳体内，复位弹簧一端与活塞接靠，另一端与端盖接靠，复位弹簧6置于导向套19外，复位弹簧6是碟形弹簧，复位弹簧的内圆周与导向套外圆周保持总间隙为0.5mm～0.6mm，由导向套外圆周与复位弹簧内圆周的间隙控制实现对复位弹簧导向。当被动式液压制动器的制动油压力p值>p_n时，速度补偿器即可完成最大限度的补偿。

Claims (8)

1.一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***，包括被动式液压制动器液压***，被动式液压制动器液压***由用管路连接的被动式液压制动器(9)、油泵(10)、制动电磁阀(11)、阻尼(12)、升压电磁阀(13)、油箱(14)、蓄能器(15)、手动泵(17)和安全阀(18)组成，被动式液压制动器(9)的进出口P1和泄漏油口T通过管路分别与***回路及油箱(14)连通，在被动式液压制动器(9)的进出口P1与油箱(14)连通的管路上串接有阻尼(12)和制动电磁阀(11)，在阻尼(12)的进口和出口之间接有一支路，油泵(10)的吸油口与油箱(14)连通，油泵(10)的出口分别与安全阀(18)、蓄能器(15)、升压电磁阀(13)、手动泵(17)和被动式液压制动器(9)的进出口P1连通，其特征在于所述带速度补偿器的被动式液压制动器液压***还包括速度补偿器(16)，速度补偿器(16)连接在阻尼(12)进口和出口之间的支路上，所述速度补偿器(16)是无活塞杆的活塞式液压缸，活塞式液压缸活塞的一侧腔与阻尼(12)进口管路连通，另一侧腔内装有复位弹簧(6)，装有复位弹簧的腔与阻尼(12)出口管路连通。

2.一种用于权利要求1所述一种带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，包括由壳体(1)、活塞组合密封圈(3)、活塞(4)、复位弹簧(6)、端盖密封圈(7)和端盖(8)组成的活塞式液压缸，其特征在于所述壳体(1)为筒状，底部中心位置处开有与被动式液压制动器液压***阻尼(12)进口管路连接的连接口；所述端盖(8)内端中心部位带有轴状台，轴状台中心部位开贯通两端的中心孔，中心孔端盖外面的口是与被动式液压制动器液压***阻尼(12)出口管路连接的连接口，端盖(8)密封连接在壳体(1)开口端，端盖(8)内轴状台上开有泄油机构；所述活塞(4)不带活塞杆，活塞(4)通过活塞组合密封圈(3)安装在壳体内，活塞安装的起始位置在壳体的底部，所述复位弹簧(6)安装在活塞(4)和端盖(8)之间的壳体内，复位弹簧(6)一端与活塞接靠，另一端与端盖接靠。

3.根据权利要求2所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述活塞(4)上设有行程销(5)，所述行程销(5)中心位置开有贯通两端面的内孔及装配螺孔,行程销(5)的外径与活塞(4)的内孔以过盈配合方式使行程销(5)固定于活塞(4)上,行程销(5)外侧端面与端盖(8)内端轴状台端面之间距离为s，0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力,d为活塞(4)直径，k为复位弹簧(6)的刚度，S₀为复位弹簧(6)装配后初始压缩量，s与活塞(4)面积所对应的容积即是制动时所要补偿的容积。

4.根据权利要求3所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述复位弹簧(6)的导向方式为外导向或内导向，所述外导向是在复位弹簧(6)的外圆周与壳体(1)内壁之间总间隙为0.8mm～1.0mm，即复位弹簧外圆周由壳体内壁导向；所述内导向是端盖内轴状台上装有导向套(19)，导向套(19)套装在端盖(8)内轴状台上，导向套(19)前端伸入活塞(4)的行程销销孔内，导向套内圆套装在行程销(5)上，导向套(19)后端面接靠在端盖(8)上，前端面与活塞的行程销销孔底面之间有s距离，0＜s≤p_n*π*d²/4k-S₀，式中p_n为速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力，d为活塞(4)直径，k为复位弹簧(6)的刚度，S₀为复位弹簧(6)装配后初始压缩量，复位弹簧(6)置于导向套(19)外，复位弹簧(6)的内圆周与导向套(19)外圆周之间总间隙为0.5mm～0.6mm，由复位弹簧内圆周和导向套外圆周导向。

5.根据权利要求3所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述速度补偿器的最大工作压力p_nmax＜p_z,速度补偿器的最小工作压力p_nmin>3MPa，其中p_z为制动器制动时制动碟簧完全释放所对应的油压力。

6.根据权利要求5所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述制动器制动时制动碟簧完全释放所对应的油压力p_z在9MPa～11MPa之间，速度补偿器克服弹簧刚度产生动作的工作压力p_n在3MPa～7MPa之间。

7.根据权利要求2所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述端盖(8)内轴状台上的泄油机构为泄油孔或泄油槽，泄油孔或泄油槽与轴的轴状台中心孔相通。

8.根据权利要求2所述用于带速度补偿器的被动式液压制动器液压***的速度补偿器，其特征在于所述复位弹簧(6)是碟形弹簧。