CN104632736A - 两自由度摇摆台及其液压*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种两自由度摇摆台及其液压***，其液压***包括液压源、俯仰分配器、横滚分配器、俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器和蓄能器，俯仰伺服作动器和横滚伺服作动器还连接一摇摆平台；液压源连接俯仰分配器，俯仰分配器连接俯仰伺服作动器；俯仰分配器还与横滚分配器相连，横滚分配器连接横滚伺服作动器；蓄能器作为辅助油源同时连接俯仰分配器和横滚分配器。本发明利用蓄能器作为辅助油源，既降低了液压源的功率，又能为伺服作动器快速运动提供动力；加入了抱闸和液压锁紧回路，不仅能使平台维持住一定的倾角，也能在液压源关闭时，使摇摆平台长久的保持水平状态。此外，设备故障时，该液压***也能提供良好的分流通道，便于操作者及时处理。

Description

两自由度摇摆台及其液压***

技术领域

本发明涉及一种两自由度摇摆台及其液压***。

背景技术

现有的大型摇摆台一般采用液压作为动力源，通过液压油缸的升降模拟海上的舰船运动，但现有的液压摇摆台存在各种问题，如液压缸伸缩使平台产生一定的倾角，但无法长时间保持这一角度；液压源停止后，平台也无法长久的保持平衡。此外，需要平台快速运动时，液压源常常无法一下大量的提供液压油，造成动力不足的情况等。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种推力大，且能精确控制保持稳定的两自由度摇摆台及其液压***。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：两自由度摇摆台的液压***，包括液压源、俯仰分配器、横滚分配器、俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器和蓄能器；

所述俯仰伺服作动器和横滚伺服作动器还连接一摇摆平台，实现摇摆平台的俯仰和横滚运动；

所述液压源连接俯仰分配器，俯仰分配器连接俯仰伺服作动器，以控制摇摆平台的俯仰运动；所述俯仰分配器还与横滚分配器相连，横滚分配器连接横滚伺服作动器，以控制摇摆平台的横滚运动；所述蓄能器作为辅助油源同时连接俯仰分配器和横滚分配器。

进一步，所述俯仰伺服作动器包括第一俯仰液压缸和第二俯仰液压缸，所述液压源设有出油口和回油口，所述俯仰分配器包括俯仰伺服阀、所述俯仰伺服阀为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，所述PO口通过进油管道连通液压源的出油口，TO口通过回油管道连通液压源的回油口，所述AO口分别连接第一俯仰液压缸的无杆腔和第二俯仰液压缸的有杆腔，BO口分别连接第一俯仰液压缸的有杆腔和第二俯仰液压缸的无杆腔；通过给予俯仰伺服阀正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一俯仰液压缸和第二俯仰液压缸的运动。

当给予俯仰伺服阀正信号的时候，高压油自AO口通向第一俯仰液压缸的无杆腔和第二俯仰液压缸的有杆腔，第一俯仰液压缸有杆腔和第二俯仰液压缸的无杆腔向BO口回油，第一俯仰液压缸伸出，第二俯仰液压缸缩回；反之，当给予俯仰伺服阀负信号的时候，第一俯仰液压缸缩回，第二俯仰液压缸伸出。

进一步，所述横滚伺服作动器包括第一横滚液压缸和第二横滚液压缸，所述横滚分配器包括横滚伺服阀、所述横滚伺服阀为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，所述PO口连通所述进油管道，TO口连通所述回油管道，所述AO口分别连接第一横滚液压缸的无杆腔和第二横滚液压缸的有杆腔，BO口分别连接第一横滚液压缸的有杆腔和第二横滚液压缸的无杆腔；通过给予横滚伺服阀正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一横滚液压缸和第二横滚液压缸的运动。

当给予横滚伺服阀正信号的时候，高压油自AO口通向第一横滚液压缸的无杆腔和第二横滚液压缸的有杆腔，第一横滚液压缸有杆腔和第二横滚液压缸的无杆腔向BO口回油，第一横滚液压缸伸出，第二横滚液压缸缩回；反之，当给予横滚伺服阀负信号的时候，第一横滚液压缸缩回，第二横滚液压缸伸出。

进一步，所述俯仰伺服作动器的AO口外设有第一液控单向阀，所述俯仰伺服作动器的BO口外设有第二液控单向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀共同连接一俯仰液压锁紧电磁换向阀，所述俯仰液压锁紧电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；第一液控单向阀、第二液控单向阀及俯仰液压锁紧电磁换向阀构成俯仰液压锁紧回路；

所述第一液控单向阀与俯仰伺服作动器间设有第一分流管路，所述第二液控单向阀与俯仰伺服作动器间设有第二分流管路，所述第一分流管路、第二分流管路上设有第一叠加式双液控单向阀，所述第一叠加式双液控单向阀连接一俯仰分流电磁换向阀，所述俯仰分流电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；

所述第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸头部设置俯仰抱闸，所述俯仰抱闸通过俯仰液压制动管路与进油管道相连，有液压力时，俯仰抱闸松开，无液压力时，俯仰抱闸锁紧；

所述进油管道和回油管道间还设有一泄荷管道，通过设置在泄荷管道上的泄荷电磁换向阀实现通、断。

进一步，所述横滚伺服作动器的AO口外设有第三液控单向阀，所述横滚伺服作动器的BO口外设有第四液控单向阀，所述第三液控单向阀、第四液控单向阀共同连接一横滚液压锁紧电磁换向阀，所述横滚液压锁紧电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；第三液控单向阀、第四液控单向阀及横滚液压锁紧电磁换向阀横滚构成液压锁紧回路；

所述第三液控单向阀与横滚伺服作动器间设有第三分流管路，所述第四液控单向阀与横滚伺服作动器间设有第四分流管路，所述第三分流管路、第四分流管路上设有第二叠加式双液控单向阀，所述第二叠加式双液控单向阀连接连接一横滚分流电磁换向阀，所述横滚分流电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；

所述第一横滚液压缸、第二横滚液压缸头部设置横滚抱闸，所述横滚抱闸通过横滚液压制动管路与进油管道相连，有液压力时，横滚抱闸松开，无液压力时，横滚抱闸锁紧。

当***出现故障的时候，需要将俯仰液压锁紧电磁换向阀、横滚液压锁紧电磁换向阀的电磁铁掉电，第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸、第二横滚液压缸即锁住，再利用俯仰分流电磁换向阀和第一叠加式双液控单向阀配合，横滚分流电磁换向阀和第二叠加式双液控单向阀配合，使得第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸、第二横滚液压缸的活塞杆慢慢趋于中间状态，直到将摇摆平台调整到水平状态，然后停止液压源，将泄荷电磁换向阀打开，接通泄荷管道，利用俯仰抱闸和横滚抱闸锁紧活塞杆，保证平台长期保持水平状态。

优选的，所述俯仰液压制动管路和横滚液压制动管路与进油管道汇合处上设有一减压阀，为俯仰液压制动管路和横滚液压制动管路中的液压油减压。

优选的，所述俯仰伺服阀、横滚伺服阀均为电液伺服比例阀。

进一步，所述俯仰分配器还包括一高压过滤器，所述高压过滤器连接进油管道、俯仰伺服阀和横滚伺服阀，对俯仰伺服阀和横滚伺服阀的先导级供油进行过滤。

优选的，所述第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸和第二横滚液压缸内均设有位移传感器。

需要摇摆平台静止在某一倾斜角度时,可以通过电液伺服位置控制***控制摇摆平台静止，或者利用俯仰伺服阀和横滚伺服阀与第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸和第二横滚液压缸之间的液控单向阀锁定各液压缸。

停止液压源供液压油，将泄荷电磁换向阀打开，接通泄荷管道，俯仰液压制动管路和横滚液压制动管路的压力降低，俯仰抱闸和横滚抱闸锁紧，使得第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸、第二横滚液压缸锁住，保持倾角不变。

本发明还提供一种两自由度摇摆台，包括上述液压***，还包括底部静平台,所述静平台中央设有底座地基,所述底座地基的顶部通过中心虎克铰连接摇摆平台,所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器并联设置在摇摆平台和静平台间，所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的底部通过下铰支座与底座相连,所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的顶部通过上铰支座与摇摆台相连；所述摇摆平台上设有倾角传感器。

所述两自由度摇摆台还包括一控制器，所述位移传感器信号反馈给控制器，控制器控制俯仰伺服阀和横滚伺服阀，构成电液伺服位置控制***

本发明具有的优点和积极效果是：本发明利用蓄能器作为辅助油源，既降低了液压源的功率，又能为伺服作动器快速运动提供动力；加入了抱闸和液压锁紧回路，不仅能使平台维持住一定的倾角，也能在液压源关闭时，使摇摆平台长久的保持水平状态。此外，设备故障时，该液压***也能提供良好的分流通道，便于操作者及时处理。

附图说明

图1是本发明液压***的原理示意图

图2是本发明两自由度摇摆台的结构示意图

图中：

具体实施方式

实施例1

两自由度摇摆台，包括底部静平台36，静平台36中央设有底座地基37,底座地基37的顶部通过中心虎克铰38连接摇摆平台35,静平台36和摇摆平台35间并联设置俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器，俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的底部通过下铰支座39与底座相连,俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的顶部通过上铰支座40与摇摆台相连；摇摆平台35上设有倾角传感器41。

上述两自由度摇摆台液压***，包括液压源1、俯仰分配器、横滚分配器、俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器和蓄能器33；

摇摆平台35连接俯仰伺服作动器和横滚伺服作动器，实现摇摆平台35的俯仰和横滚运动；

液压源1连接俯仰分配器，俯仰分配器连接俯仰伺服作动器，以控制摇摆台的俯仰运动；俯仰分配器还与横滚分配器相连，横滚分配器连接横滚伺服作动器，以控制摇摆台的横滚运动；

蓄能器33作为辅助油源同时连接俯仰分配器和横滚分配器。

俯仰伺服作动器包括第一俯仰液压缸8和第二俯仰液压缸9，液压源1设有出油口和回油口，俯仰分配器包括俯仰伺服阀7、俯仰伺服阀7为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，PO口通过进油管道2连通液压源1的出油口，TO口通过回油管道3连通液压源1的回油口，AO口分别连接第一俯仰液压缸8的无杆腔和第二俯仰液压缸9的有杆腔，BO口分别连接第一俯仰液压缸8的有杆腔和第二俯仰液压缸9的无杆腔；通过给予俯仰伺服阀7正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一俯仰液压缸8和第二俯仰液压缸9的运动。

横滚伺服作动器包括第一横滚液压缸19和第二横滚液压缸20，横滚分配器包括横滚伺服阀18、横滚伺服阀18为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，PO口连通所述进油管道2，TO口连通所述回油管道3，AO口分别连接第一横滚液压缸19的无杆腔和第二横滚液压缸20的有杆腔，BO口分别连接第一横滚液压缸19的有杆腔和第二横滚液压缸20的无杆腔；通过给予横滚伺服阀18正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一横滚液压缸19和第二横滚液压缸20的运动。

俯仰伺服作动器的AO口外设有第一液控单向阀10，俯仰伺服作动器的BO口外设有第二液控单向阀11，第一液控单向阀10、第二液控单向阀11共同连接一俯仰液压锁紧电磁换向阀12，俯仰液压锁紧电磁换向阀12同时与进油管道2和回油管道3相连；第一液控单向阀10、第二液控单向阀11及俯仰液压锁紧电磁换向阀12构成俯仰液压锁紧回路；

第一液控单向阀10与俯仰伺服作动器间设有第一分流管路13，第二液控单向阀11与俯仰伺服作动器间设有第二分流管路14，第一分流管路13、第二分流管路14上设有第一叠加式双液控单向阀15，第一叠加式双液控单向阀15连接一俯仰分流电磁换向阀17，俯仰分流电磁换向阀17同时与进油管道2和回油管道3相连；

第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9头部设置俯仰抱闸30，俯仰抱闸30通过俯仰液压制动管路29与进油管道2相连，有液压力时，俯仰抱闸30松开，无液压力时，俯仰抱闸30锁紧；

进油管道2和回油管道3间还设有一泄荷管道4，通过设置在泄荷管道4上的泄荷电磁换向阀5实现通、断。

横滚伺服作动器的AO口外设有第三液控单向阀21，横滚伺服作动器的BO口外设有第四液控单向阀22，第三液控单向阀21、第四液控单向阀22共同连接一横滚液压锁紧电磁换向阀23，横滚液压锁紧电磁换向阀23同时与进油管道2和回油管道3相连；第三液控单向阀21、第四液控单向阀22及横滚液压锁紧电磁换向阀23横滚构成液压锁紧回路；

第三液控单向阀21与横滚伺服作动器间设有第三分流管路24，第四液控单向阀22与横滚伺服作动器间设有第四分流管路25，第三分流管路24、第四分流管路25上设有第二叠加式双液控单向阀26，第二叠加式双液控单向阀26连接连接一横滚分流电磁换向阀28，横滚分流电磁换向阀28同时与进油管道2和回油管道3相连；

第一横滚液压缸19、第二横滚液压缸20头部设置横滚抱闸32，横滚抱闸32通过横滚液压制动管路31与进油管道2相连，有液压力时，横滚抱闸32松开，无液压力时，横滚抱闸32锁紧。

俯仰液压制动管路29和横滚液压制动管路31与进油管道2汇合处上设有一减压阀34，为俯仰液压制动管路29和横滚液压制动管路31中的液压油减压。

俯仰伺服阀7、横滚伺服阀18均为电液伺服比例阀。

俯仰分配器还包括一高压过滤器6，高压过滤器6连接进油管道2、俯仰伺服阀7和横滚伺服阀18，对俯仰伺服阀7和横滚伺服阀18的先导级供油进行过滤。

第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9、第一横滚液压缸19和第二横滚液压缸20内均设有位移传感器。

两自由度摇摆台还包括一控制器，位移传感器信号反馈给控制器，控制器控制俯仰伺服阀7和横滚伺服阀18，构成电液伺服位置控制***。

本两自由度摇摆台的工作过程为：当给予俯仰伺服阀7正信号的时候，高压油自AO口通向第一俯仰液压缸8的无杆腔和第二俯仰液压缸9的有杆腔，第一俯仰液压缸8有杆腔和第二俯仰液压缸9的无杆腔向BO口回油，第一俯仰液压缸8伸出，第二俯仰液压缸9缩回；反之，当给予俯仰伺服阀7负信号的时候，第一俯仰液压缸8缩回，第二俯仰液压缸9伸出。

当给予横滚伺服阀18正信号的时候，高压油自AO口通向第一横滚液压缸19的无杆腔和第二横滚液压缸20的有杆腔，第一横滚液压缸19有杆腔和第二横滚液压缸20的无杆腔向BO口回油，第一横滚液压缸19伸出，第二横滚液压缸20缩回；反之，当给予横滚伺服阀18负信号的时候，第一横滚液压缸19缩回，第二横滚液压缸20伸出。第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9的伸缩决定摇摆平台35的俯仰角，第一横滚液压缸19、第二横滚液压缸20的伸缩决定摇摆平台35的横滚角。

需要摇摆平台35静止在某一倾斜角度时,可以通过电液伺服位置控制***控制摇摆平台35静止，或者利用俯仰伺服阀7和横滚伺服阀18与第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9、第一横滚液压缸19和第二横滚液压缸20之间的液控单向阀锁定各液压缸。

当***出现故障的时候，需要将俯仰液压锁紧电磁换向阀12、横滚液压锁紧电磁换向阀23的电磁铁掉电，第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9、第一横滚液压缸19、第二横滚液压缸20即锁住，再利用俯仰分流电磁换向阀17和第一叠加式双液控单向阀15配合，横滚分流电磁换向阀28和第二叠加式双液控单向阀26配合，使得第一俯仰液压缸8、第二俯仰液压缸9、第一横滚液压缸19、第二横滚液压缸20的活塞杆慢慢趋于中间状态，直到将摇摆平台35调整到水平状态，然后停止液压源1，将泄荷电磁换向阀5打开，接通泄荷管道4，利用俯仰抱闸30和横滚抱闸32锁紧活塞杆，保证平台长期保持水平状态。

蓄能器33能在俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器运动速度快需要大流量时作为辅助油源，这样液压源1只需要提供***需要的平均流量即可，可降低液压源1的功率。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.两自由度摇摆台的液压***，其特征在于：包括液压源、俯仰分配器、横滚分配器、俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器和蓄能器；

所述俯仰伺服作动器和横滚伺服作动器还连接一摇摆平台，实现摇摆平台的俯仰和横滚运动；

所述液压源连接俯仰分配器，俯仰分配器连接俯仰伺服作动器，以控制摇摆平台的俯仰运动；所述俯仰分配器还与横滚分配器相连，横滚分配器连接横滚伺服作动器，以控制摇摆平台的横滚运动；

所述蓄能器作为辅助油源同时连接俯仰分配器和横滚分配器。

2.根据权利要求1所述的液压***，其特征在于：所述俯仰伺服作动器包括第一俯仰液压缸和第二俯仰液压缸，所述液压源设有出油口和回油口，所述俯仰分配器包括俯仰伺服阀、所述俯仰伺服阀为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，所述PO口通过进油管道连通液压源的出油口，TO口通过回油管道连通液压源的回油口，所述AO口分别连接第一俯仰液压缸的无杆腔和第二俯仰液压缸的有杆腔，BO口分别连接第一俯仰液压缸的有杆腔和第二俯仰液压缸的无杆腔；通过给予俯仰伺服阀正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一俯仰液压缸和第二俯仰液压缸的运动。

3.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于：所述横滚伺服作动器包括第一横滚液压缸和第二横滚液压缸，所述横滚分配器包括横滚伺服阀、所述横滚伺服阀为四通阀，包括PO口、TO口、AO口和BO口，所述PO口连通所述进油管道，TO口连通所述回油管道，所述AO口分别连接第一横滚液压缸的无杆腔和第二横滚液压缸的有杆腔，BO口分别连接第一横滚液压缸的有杆腔和第二横滚液压缸的无杆腔；通过给予横滚伺服阀正信号或负信号，实现高压油流动方向的变化，以控制第一横滚液压缸和第二横滚液压缸的运动。

4.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于：所述俯仰伺服作动器的AO口外设有第一液控单向阀，所述俯仰伺服作动器的BO口外设有第二液控单向阀，所述第一液控单向阀、第二液控单向阀共同连接一俯仰液压锁紧电磁换向阀，所述俯仰液压锁紧电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；第一液控单向阀、第二液控单向阀及俯仰液压锁紧电磁换向阀构成俯仰液压锁紧回路；

所述第一液控单向阀与俯仰伺服作动器间设有第一分流管路，所述第二液控单向阀与俯仰伺服作动器间设有第二分流管路，所述第一分流管路、第二分流管路上设有第一叠加式双液控单向阀，所述第一叠加式双液控单向阀连接一俯仰分流电磁换向阀，所述俯仰分流电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；

所述第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸头部设置俯仰抱闸，所述俯仰抱闸通过俯仰液压制动管路与进油管道相连，有液压力时，俯仰抱闸松开，无液压力时，俯仰抱闸锁紧；

所述进油管道和回油管道间还设有一泄荷管道，通过设置在泄荷管道上的泄荷电磁换向阀实现通、断。

5.根据权利要求4所述的液压***，其特征在于：所述横滚伺服作动器的AO口外设有第三液控单向阀，所述横滚伺服作动器的BO口外设有第四液控单向阀，所述第三液控单向阀、第四液控单向阀共同连接一横滚液压锁紧电磁换向阀，所述横滚液压锁紧电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；第三液控单向阀、第四液控单向阀及横滚液压锁紧电磁换向阀横滚构成液压锁紧回路；

所述第三液控单向阀与横滚伺服作动器间设有第三分流管路，所述第四液控单向阀与横滚伺服作动器间设有第四分流管路，所述第三分流管路、第四分流管路上设有第二叠加式双液控单向阀，所述第二叠加式双液控单向阀连接连接一横滚分流电磁换向阀，所述横滚分流电磁换向阀同时与进油管道和回油管道相连；

所述第一横滚液压缸、第二横滚液压缸头部设置横滚抱闸，所述横滚抱闸通过横滚液压制动管路与进油管道相连，有液压力时，横滚抱闸松开，无液压力时，横滚抱闸锁紧。

6.根据权利要求5所述的液压***，其特征在于：所述俯仰液压制动管路和横滚液压制动管路与进油管道汇合处上设有一减压阀，为俯仰液压制动管路和横滚液压制动管路中的液压油减压。

7.根据权利要求2所述的液压***，其特征在于：所述俯仰伺服阀、横滚伺服阀均为电液伺服比例阀。

8.根据权利要求7所述的液压***，其特征在于：所述俯仰分配器还包括一高压过滤器，所述高压过滤器连接进油管道、俯仰伺服阀和横滚伺服阀，对俯仰伺服阀和横滚伺服阀的先导级供油进行过滤。

9.根据权利要求8所述的液压***，其特征在于：所述第一俯仰液压缸、第二俯仰液压缸、第一横滚液压缸和第二横滚液压缸内均设有位移传感器。

10.一种两自由度摇摆台，包括权利要求1-9所述的液压***，还包括底部静平台,所述静平台中央设有底座地基,所述底座地基的顶部通过中心虎克铰连接摇摆平台,所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器并联设置在摇摆平台和静平台间，所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的底部通过下铰支座与底座相连,所述俯仰伺服作动器、横滚伺服作动器的顶部通过上铰支座与摇摆台相连；所述摇摆平台上设有倾角传感器；

所述两自由度摇摆台还包括一控制器，所述位移传感器信号反馈给控制器，控制器控制俯仰伺服阀和横滚伺服阀，构成电液伺服位置控制***。