CN105626605B - 一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于大型船舶操舵机构技术领域，实现了两腔“微差动”，降低了***对液压能源流量的需求，提高了***能源利用效率的单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构；包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱(10)，所述伺服机构主体包括：作动筒(1)、活塞杆(2)、壳体(3)、支撑杆(4)、后支撑(5)、前支撑(6)、位移传感器(7)、支撑圈A(8)及组合密封A(9)；降低了***对液压能源流量的需求，提高了***能源利用效率、实现紧凑型闭式***设计、能够有效承受负载的径向分力，避免拉缸、增加了伺服机构结构的紧凑性和抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明属于大型船舶操舵机构技术领域，具体涉及一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构。
背景技术
双出杆液压伺服机构主要优点有两腔对称性好，两腔特性的一致性控制易于实现，其主要的缺点是伺服机构的轴向长度较长，结构的紧凑性不佳；传统单出杆液压伺服机构具有结构紧凑的优点，但是在伸缩性能一致性要求高的应用场合，其控制较复杂或能源利用率较低。
本专利实例的应用场合要求负载力达到60T，行程达到600mm，最小轴向长度小于1200mm，要求伺服机构伸缩性能一致性好。双出杆结构不能满足最小轴向长度要求，因此只能采用单出杆结构，而传统的单出杆结构要满足设计要求，将使伸出方向能源需求巨大，伸缩特性一致性控制复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种实现了两腔“微差动”，降低了***对液压能源流量的需求，提高了***能源利用效率的单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构。
本发明所采用的技术方案是：
一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构，包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱，所述伺服机构主体包括：作动筒、活塞杆、壳体、支撑杆、后支撑、前支撑、位移传感器、支撑圈A及组合密封A；其中支撑杆短端装入壳体的主孔，通过法兰固定于壳体上，支撑杆长端装于活塞杆内，和活塞杆之间设有支撑圈A和组合密封A，位移传感器的两端通过前支撑和后支撑安装在支撑杆内，位移传感器位于前支撑侧的杆端通过一个零位调节机构固定在活塞杆内，随活塞杆一起运动，活塞杆装于作动筒；；所述两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱安装在壳体外侧端面。
所述机械弹簧和气压双作用的自增压油箱包括，油箱壳体、油箱活塞、大弹簧、小弹簧、通气孔、大背母、螺母、支撑圈B、组合密封B及充气嘴；其中油箱壳体和油箱活塞为中空筒状，油箱活塞装于油箱壳体内，油箱活塞右侧与油箱壳体内壁形成的空间为充气容积，在充气容积内，大弹簧和小弹簧并联一端装于油箱活塞内，另一端顶于油箱壳体上，油面传感器固定端安装于壳体上，移动端安装于油箱活塞中，油箱活塞和油箱壳体之间通过支撑圈B和组合密封B的形式进行支撑和密封，油箱壳体中部设有通气孔，油箱壳体口部设有螺母，油箱壳体上设有大背母。
本发明的有益效果是：
1.通过无杆腔内置支撑杆的方式，使两腔有效面积比达到90％，相比传统的单出杆结构70％左右的两腔有效面积比，有了显著提高，实现了两腔“微差动”，降低了***对液压能源流量的需求，提高了***能源利用效率；
2.本发明“微差动”结构使得如应用实例的大负载、长行程的伺服机构伸缩容积变化不大，能够通过小型化的自增压油箱适应***容积变化，实现紧凑型闭式***设计；
3.本发明采用支撑圈+串联冗余组合密封的支撑+密封结构，在保证直线密封可靠性的前提下，通过发挥大负载能力支撑圈的支撑作用，增大活塞杆和作动筒之间的单边间隙达0.6mm以上，加上无杆腔内置支撑杆的辅助支撑作用，能够有效承受负载的径向分力，避免拉缸；
4.本发明将直线位移传感器安装在活塞杆内，增加了伺服机构结构的紧凑性和抗干扰能力；
5.本发明自增压油箱采用机械弹簧和气压双作用高可靠设计。自增压油箱在本发明实例的伺服机构中具有两个方面的作用：为伺服机构低压***提供满足要求的背压；容纳或补充差动缸伸缩时闭式伺服机构液压介质的容积变化。自增压油箱的可靠增压对伺服机构的可靠工作至关重要，在本发明中，自增压油箱所提供的压力一半由机械弹簧的压缩弹力产生，另一半由压缩油箱充气容积内气体压力产生，此种“双增压”方式能够显著降低充气压力，提高气体密封性，提高自增压油箱可靠性。
附图说明
图1是一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构示意图；
图2是机械弹簧和气压双作用的自增压油箱外观图；
图3是机械弹簧和气压双作用的自增压油箱内部结构图。
图中：1.作动筒、2.活塞杆、3.壳体、4.支撑杆、5.后支撑、6.前支撑、7.位移传感器、8.支撑圈A、9.组合密封A、10.机械弹簧和气压双作用的自增压油箱、11.油箱壳体、12.油箱活塞、13.大弹簧、14.小弹簧、15.通气孔、16.大背母、17.螺母、18.支撑圈B、19.组合密封B、20.充气嘴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种进行介绍：
一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构，包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱10，所述伺服机构主体包括：作动筒1、活塞杆2、壳体3、支撑杆4、后支撑5、前支撑6、位移传感器7、支撑圈A8及组合密封A9；其中支撑杆4短端装入壳体3的主孔，通过法兰固定于壳体3上，支撑杆4长端装于活塞杆2内，和活塞杆2之间设有支撑圈A8和组合密封A9，位移传感器7的两端通过前支撑6和后支撑5安装在支撑杆4内，位移传感器7位于前支撑侧的杆端通过一个零位调节机构固定在活塞杆2内，随活塞杆2一起运动，活塞杆2装于作动筒1；；所述两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱10安装在壳体3外侧端面。
所述机械弹簧和气压双作用的自增压油箱10包括，油箱壳体11、油箱活塞12、大弹簧13、小弹簧14、通气孔15、大背母16、螺母17、支撑圈B18、组合密封B19及充气嘴20；其中油箱壳体11和油箱活塞12为中空筒状，油箱活塞12装于油箱壳体11内，油箱活塞12右侧与油箱壳体11内壁形成的空间为充气容积，在充气容积内，大弹簧13和小弹簧14并联一端装于油箱活塞12内，另一端顶于油箱壳体11上，油面传感器21固定端安装于壳体3上，移动端安装于油箱活塞12中，油箱活塞12和油箱壳体11之间通过支撑圈B18和组合密封B19的形式进行支撑和密封，油箱壳体中部设有通气孔15，油箱壳体11口部设有螺母17，油箱壳体11上设有大背母16。
如图1是一种负载力达到60T，行程达到600mm，最小轴向长度1100mm的单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构的实施例，作动筒1、活塞杆2、壳体3构成了伺服机构的主体结构，支撑杆4短端装入壳体3的主孔，通过壳体3的主孔定位和密封，并通过支撑杆4上的法兰将支撑杆4固定于壳体3上，支撑杆4长端装于活塞杆内，通过支撑圈和组合密封实现对活塞杆2的辅助支撑和液压有密封；位移传感器7固定端通过前支撑6和后支撑5安装与支撑杆4内，位移传感器7活动杆通过一个零位调节机构固定到活塞杆2内，随活塞杆2一起作直线运动；作动筒1与活塞杆2、活塞杆2与支撑杆4之间存在相对直线运动的部分均通过如支撑圈8和组合密封9的串联组合密封结构进行直线运动密封和径向力的支撑，并且相对运动的两个零件间保证单边间隙不小于0.6mm，确保存在相对运动的零件之间存在足够的安全距离，避免出现拉缸问题。如图2，机械弹簧和气压双作用的自增压油箱10安装在壳体3上。
如图3是机械弹簧和气压双作用的自增压油箱实施例。油箱活塞12装于油箱壳体11内，油箱活塞12右侧与油箱壳体11内壁形成的空间为充气容积，通过充气嘴20给充气容积充气，在充气容积内，大弹簧13和小弹簧14并联装于油箱活塞12右侧和油箱壳体11之间，行成了充气容积内的气压和机械弹簧对油箱活塞12右侧的共同压力，油箱活塞12左侧为液压油腔，当无液压油时，作用在油箱活塞12右侧的预压力由安装与油箱壳体11口部的螺母17承受，当油箱通过大背母16安装与伺服机构壳体上，油腔通过加注设备加注液压油后，液压油的压力能够推动油箱活塞12向右移动，压缩预充空气和机械弹簧，形成对油箱活塞12右侧的压力能够为油箱活塞左侧的液压油增压；油面传感器21固定端安装于伺服机构壳体，移动端装于油箱活塞12上，用于测量油箱活塞的移动距离，表征油箱液压油的容积；油箱活塞12和油箱壳体11之间存在液压油和增压气体的密封，通过如支撑圈18和组合密封19的形式进行支撑和密封，油箱壳体中部存在通气孔15，当油或气出现泄露时均通过通气孔15漏出，避免油气混合。
Claims (1)
1.一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构，其特征在于：包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱(10)，所述伺服机构主体包括：作动筒(1)、活塞杆(2)、壳体(3)、支撑杆(4)、后支撑(5)、前支撑(6)、位移传感器(7)、支撑圈A(8)及组合密封A(9)；其中支撑杆(4)短端装入壳体(3)的主孔，通过法兰固定于壳体(3)上，支撑杆(4)长端装于活塞杆(2)内，作动筒(1)和活塞杆(2)之间设有支撑圈A(8)和组合密封A(9)，位移传感器(7)的两端通过前支撑(6)和后支撑(5)安装在支撑杆(4)内，位移传感器(7)位于前支撑侧的杆端通过一个零位调节机构固定在活塞杆(2)内，随活塞杆(2)一起运动，活塞杆(2)装于作动筒(1)；所述两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱(10)安装在壳体(3)外侧端面；
所述机械弹簧和气压双作用的自增压油箱(10)包括，油箱壳体(11)、油箱活塞(12)、大弹簧(13)、小弹簧(14)、通气孔(15)、大背母(16)、螺母(17)、支撑圈B(18)、组合密封B(19)及充气嘴(20)；其中油箱壳体(11)和油箱活塞(12)为中空筒状，油箱活塞(12)装于油箱壳体(11)内，油箱活塞(12)右侧与油箱壳体(11)内壁形成的空间为充气容积，在充气容积内，大弹簧(13)和小弹簧(14)并联一端装于油箱活塞(12)内，另一端顶于油箱壳体(11)上，油面传感器(21)固定端安装于壳体(3)上，移动端安装于油箱活塞(12)中，油箱活塞(12)和油箱壳体(11)之间通过支撑圈B(18)和组合密封B(19)的形式进行支撑和密封，油箱壳体中部设有通气孔(15)，油箱壳体(11)口部设有螺母(17)，油箱壳体(11)上设有大背母(16)。
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