CN108999816A - 一种直线驱动*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种直线驱动***,该直线驱动***通过液压马达带动滚珠丝杠传动副将旋转运动转化为直线运动,其中,滚珠丝杠加工滚珠丝杠油孔,滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通,滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通。本发明公开的直线驱动***具有环保节能、控制精确、承载能力大和体积小等优点。
Description
技术领域
本发明属于机械传动领域,具体涉及一种直线驱动***。
背景技术
随着工业技术的不断发展,电动缸的应用日益广泛。电动缸是一种可以通过电动机和丝杠相结合使用,将旋转运动转化为直线运动的执行器。相比于液压驱动,电动缸具有节能环保、易于控制和开环控制精度高等优点,但承载能力差是电动缸的不足。当采用电动缸驱动工程机械中的举升机构时,虽然在举升机构下降过程中,重力势能可以通过超级电容来回收,或者回馈到电网,但目前超级电容的技术不是非常成熟,耐压低,需要串并联多组超级电容才能使用,而回馈到电网的方式也不适合应用在移动机械上,这两种节能方式都不能减小电机的装机功率。当电动缸工作在重载工况时,所需的电动机功率较高,体积较大,难以安装在结构紧凑的机械臂上。
发明内容
为了克服现有电动缸技术存在的不足,本发明提出了一种直线驱动***,该直线驱动***通过液压马达带动滚珠丝杠传动副将旋转运动转化为直线运动,具有环保节能、控制精确、承载能力大和体积小等优点。
为了实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种直线驱动***,包括直线驱动装置(29)和液压控制回路,其中,直线驱动装置包括液压马达(1)、变速机构(2)、第Ⅰ滚动轴承(4)、第Ⅱ滚动轴承(5)、滚珠丝杠(7)、活塞(10)、活塞杆(11)、缸体(12)、缸体底座(14),还包括第Ⅰ油路接口(3)、第Ⅰ密封圈(6)、滚珠丝杠油孔(8)、第Ⅱ密封圈(9)、第Ⅲ密封圈(13)、第Ⅱ油路接口(15)和第Ⅲ油路接口(16);
滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通,滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通,并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈,在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈,在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈;
所述的液压控制回路包括第Ⅰ液压控制回路(38)和第Ⅱ液压控制回路(39),其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器(17)、第Ⅰ溢流阀(18)、第Ⅰ液压泵(19)、油箱(20)、第Ⅰ三位四通阀(21)、截止阀(22)、第Ⅰ伺服电机(23)和节流阀(24);第Ⅱ液压控制回路包括第Ⅱ三位四通阀(25)、第Ⅱ溢流阀(26)、第Ⅱ液压泵(27)和第Ⅱ伺服电机(28);变速机构下方加工一个螺纹孔,用以安装第Ⅰ油路接口,第Ⅰ油路接口通过油路管道与节流阀的进油口相通,节流阀的出油口与油箱相连;在缸体的上方和下方加工两个螺纹孔,用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口,第Ⅱ油路接口通过油路管道与第Ⅰ三位四通阀的A口相连,第Ⅰ三位四通阀的P口与液压蓄能器、第Ⅰ溢流阀的进油口相连,第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连,截止阀的进油口与第Ⅰ液压泵的P口相连,截止阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连,第Ⅰ液压泵的T口与油箱相连,第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接,第Ⅲ油路接口通过油路管道与第Ⅰ三位四通阀的B口相连,第Ⅰ三位四通阀的T油口与油箱相连。液压马达的A口与第Ⅱ三位四通阀的B口相连,液压马达的B口与第Ⅱ三位四通阀的A口相连,第Ⅱ三位四通阀的P口与第Ⅱ液压泵的P口和第Ⅱ溢流阀的进油口相连,第Ⅱ三位四通阀的T口与油箱相连,第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连,第Ⅱ液压泵的T口和油箱相连,第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴连接。
所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,则液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
所述的液压控制回路是使直线驱动装置工作的任意液压控制回路。
所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠、梯形丝杠或行星滚珠丝杠。
所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵,其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动,并且是增速传动或减速传动。
本发明的一种直线驱动***与现有技术相比,具有以下优点:
(1)本发明将举升机构的重力势能直接转换为液压能存储起来,避免了能量多次转换产生的损失,能量存储和利用率高。
(2)本发明采用直线驱动装置作为驱动工作缸,可以平衡举升机构的重力,可以降低电动机的驱动功率和缩小电动机的体积。
(3)本发明采用直线驱动装置作为驱动工作缸,响应快,定位精度高。
(4)本发明采用直线驱动装置作为驱动工作缸,可靠性高,运行稳定,使用寿命长。
附图说明
图1是本发明直线驱动***原理图;
图2是本发明直线驱动装置的结构图;
图3是本发明实施方式挖掘机的结构图;
图4是本发明实施方式的***原理图;
图5是本发明实施方式液压马达替换为电机的***原理图。
图中,1-液压马达,2-变速机构,3-第Ⅰ油路接口,4-第Ⅰ滚动轴承,5-第Ⅱ滚动轴承,6-第Ⅰ密封圈,7-滚珠丝杠,8-滚珠丝杠油孔,9-第Ⅱ密封圈,10-活塞,11-活塞杆,12-缸体,13-第Ⅲ密封圈,14-缸体底座,15-第Ⅱ油路接口,16-第Ⅲ油路接口,17-液压蓄能器,18-第Ⅰ溢流阀,19-第Ⅰ液压泵,20-油箱,21-第Ⅰ三位四通阀,22-截止阀,23-第Ⅰ伺服电机,24-节流阀,25-第Ⅱ三位四通阀,26-第Ⅱ溢流阀,27-第Ⅱ液压泵,28-第Ⅱ伺服电机,29-直线驱动装置,30-动臂,31-斗杆,32-铲斗,33-动臂液压缸,34-斗杆液压缸,35-铲斗液压缸,36-挖掘机第Ⅰ液压回路,37-挖掘机第Ⅱ液压回路,38-第Ⅰ液压控制回路,39-第Ⅱ液压控制回路。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明进行进一步描述。
如图3所示,一种直线驱动***应用于挖掘机,挖掘机的工作装置包括动臂30、斗杆31、铲斗32、动臂液压缸33、斗杆液压缸34和铲斗液压缸35,其中采用两个直线驱动装置作为动臂液压缸驱动动臂,采用一个直线驱动装置作为斗杆液压缸驱动斗杆,采用一个直线驱动装置作为铲斗液压缸驱动铲斗,并采用液压控制回路控制直线驱动装置。
如图1所示,一种直线驱动***,包括直线驱动装置29和液压控制回路,其中,直线驱动装置包括液压马达1、变速机构2、第Ⅰ滚动轴承4、第Ⅱ滚动轴承5、滚珠丝杠7、活塞10、活塞杆11、缸体12、缸体底座14,还包括第Ⅰ油路接口3、第Ⅰ密封圈6、滚珠丝杠油孔8、第Ⅱ密封圈9、第Ⅲ密封圈13、第Ⅱ油路接口15和第Ⅲ油路接口16。
所述的液压马达的输出轴与变速机构连接,滚珠丝杠的一端与变速机构连接,滚珠丝杠上安装第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承,二者采用背对背的安装方式,由滚珠丝杠的轴肩限制第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承的轴向滑动,由缸体底座限制第Ⅰ滚动轴承和第Ⅱ滚动轴承的径向运动。
所述的活塞安装在滚珠丝杠上,活塞杆与活塞通过螺栓固定,活塞内部加工有螺纹,通过变速机构和滚珠丝杠副将旋转运动转化为活塞杆的直线运动,活塞的最大直径与缸体的内径相同,以保证活塞杆在缸体内滑动的同时,两者中心线重合。
滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通,滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通,并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈,在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈,在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈。
如图4所示,所述的实施方式中挖掘机的液压控制回路,包括第Ⅰ液压控制回路38和第Ⅱ液压控制回路39,其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器17、第Ⅰ溢流阀18、第Ⅰ液压泵19、油箱20、第Ⅰ伺服电机23、第Ⅱ溢流阀26、第Ⅱ液压泵27、第Ⅱ伺服电机28、挖掘机第Ⅰ液压回路36和挖掘机第Ⅱ液压回路37;在直线驱动装置的缸体上方和下方加工两个螺纹孔,用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口,第Ⅱ油路接口通过油路管道与挖掘机第Ⅰ液压回路相连,第Ⅲ油路接口通过油路管道与挖掘机第Ⅰ液压回路相连,挖掘机第Ⅰ液压回路与第Ⅰ液压泵的P口相连,第Ⅰ液压泵的T口与油箱的相连,第Ⅱ油路接口与液压蓄能器相连,第Ⅰ溢流阀的进油口与液压泵的P口相连,第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连,第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接;液压马达与挖掘机第Ⅱ液压回路相连,挖掘机第Ⅱ液压回路与第Ⅱ溢流阀的进油口相连,第Ⅱ溢流阀的进油口和第Ⅱ液压泵的P口相连,第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连,油箱和第Ⅱ液压泵的T口相连,第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴联接。
工作过程中,液压阀的中位机能为Y型,当直线驱动装置的活塞杆伸出时,液压马达带动滚珠丝杠伸出,第Ⅰ液压泵和液压蓄能器同时向直线驱动装置的无杆腔充入高压油液,有杆腔的低压油液通过液压回路流回油箱;当直线驱动装置的活塞杆缩回时,液压马达带动滚珠丝杠反转,缸体无杆腔的高压油液流回液压蓄能器;当液压蓄能器中油液不足时,第Ⅰ伺服电机带动第Ⅰ液压泵给液压蓄能器补充油液;当挖掘机在轻载工况时,可将液压阀块处于中位,由液压马达单独驱动。
如图5所示,所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,则液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
所述的液压控制回路是使直线驱动装置工作的任意液压控制回路。
所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠、梯形丝杠或行星滚珠丝杠。
所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵,其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动,并且是增速传动或减速传动。
显然,所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例,而不是全部的实施例,对于其它具备举升功能的工程机械,都在本申请保护的范围。
Claims (8)
1.一种直线驱动***,包括直线驱动装置(29)和液压控制回路,其中,直线驱动装置包括液压马达(1)、变速机构(2)、第Ⅰ滚动轴承(4)、第Ⅱ滚动轴承(5)、滚珠丝杠(7)、活塞(10)、活塞杆(11)、缸体(12)、缸体底座(14),其特征在于:还包括第Ⅰ油路接口(3)、第Ⅰ密封圈(6)、滚珠丝杠油孔(8)、第Ⅱ密封圈(9)、第Ⅲ密封圈(13)、第Ⅱ油路接口(15)和第Ⅲ油路接口(16);
滚珠丝杠油孔的一端与活塞杆的内腔连通,滚珠丝杠油孔的另一端与缸体的无杆腔连通,并且在滚珠丝杠与缸体底座相接触的位置安装第Ⅰ密封圈,在活塞与缸体相接触的位置安装第Ⅱ密封圈,在活塞杆与缸体相接触的位置安装第Ⅲ密封圈;
所述的液压控制回路包括第Ⅰ液压控制回路(38)和第Ⅱ液压控制回路(39),其中第Ⅰ液压控制回路包括液压蓄能器(17)、第Ⅰ溢流阀(18)、第Ⅰ液压泵(19)、油箱(20)、第Ⅰ三位四通阀(21)、截止阀(22)、第Ⅰ伺服电机(23)和节流阀(24);第Ⅱ液压控制回路包括第Ⅱ三位四通阀(25)、第Ⅱ溢流阀(26)、第Ⅱ液压泵(27)和第Ⅱ伺服电机(28);变速机构下方加工一个螺纹孔,用以安装第Ⅰ油路接口,第Ⅰ油路接口通过油路管道与节流阀的进油口相通,节流阀的出油口与油箱相连;在缸体的上方和下方加工两个螺纹孔,用以安装第Ⅱ油路接口和第Ⅲ油路接口,第Ⅱ油路接口通过油路管道与第Ⅰ三位四通阀的A口相连,第Ⅰ三位四通阀的P口与液压蓄能器、第Ⅰ溢流阀的进油口相连,第Ⅰ溢流阀的出油口与油箱相连,截止阀的进油口与第Ⅰ液压泵的P口相连,截止阀的出油口与液压蓄能器的进油口相连,第Ⅰ液压泵的T口与油箱相连,第Ⅰ液压泵与第Ⅰ伺服电机同轴联接,第Ⅲ油路接口通过油路管道与第Ⅰ三位四通阀的B口相连,第Ⅰ三位四通阀的T油口与油箱相连。液压马达的A口与第Ⅱ三位四通阀的B口相连,液压马达的B口与第Ⅱ三位四通阀的A口相连,第Ⅱ三位四通阀的P口与第Ⅱ液压泵的P口和第Ⅱ溢流阀的进油口相连,第Ⅱ三位四通阀的T口与油箱相连,第Ⅱ溢流阀的出油口与油箱相连,第Ⅱ液压泵的T口和油箱相连,第Ⅱ液压泵与第Ⅱ伺服电机同轴连接。
2.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的液压马达可以替换为伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,当采用伺服电机、交流异步电机、开关磁阻电动机或直流电机,则液压控制回路只需要第Ⅰ液压控制回路。
3.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的液压控制回路是使直线驱动装置工作的任意液压控制回路。
4.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的混合驱动装置采用普通螺母丝杠、滚珠丝杠、梯形丝杠或行星滚珠丝杠。
5.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的液压泵为定量液压泵或变量液压泵,其中变量液压泵为手动变量泵、机械变量泵或电子比例控制变量泵。
6.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的液压泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
7.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的液压泵为恒压泵、恒排量泵、恒功率泵或它们的复合形式。
8.根据权利要求1所述的一种直线驱动***,其特征在于:所述的变速机构为齿轮传动或同步带传动,并且是增速传动或减速传动。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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