1.二维压力伺服变量泵,其特征在于:包括前端盖、泵体、后端盖、双联柱塞泵、压力伺服变量机构;压力伺服变量机构包括二维脉宽调制机构、二维压力伺服阀;
前端盖与泵体通过螺钉固连;后端盖与泵体通过螺钉固连;双联柱塞泵固定在泵体内;
二维脉宽调制机构和二维压力伺服阀通过螺钉与泵体固连;
前端盖内设有主动齿轮、从动齿轮、第一深沟球轴承,主动齿轮与电机联轴器固连,从动齿轮与二维脉宽调制机构固连;
泵体设有进油孔、出油孔、第一通孔、第二通孔、第三盲孔;出油口设在泵体顶部,第一通孔设在泵体下部,与进油口相通,安装有双联柱塞泵;第二通孔设在泵体上部,安装有二维脉宽调制机构;第三盲孔设在泵体上部,安装有二维压力伺服阀;
双联柱塞泵包括上联泵芯与下联泵芯,其中靠近前端盖的是上联泵芯,靠近后端盖的是下联泵芯;
上联泵芯包括上联缸体、上联柱塞、上联左端结构轴、上联右端结构轴、第一同心环、第二同心环、上联左导轨、上联右导轨、第一定位销;上联柱塞安装在上联缸体中,上联柱塞的左右两端分别用第一定位销固连了上联左端结构轴、上联右端结构轴,上联柱塞的左右两侧分别安装有第一同心环、第二同心环;上联缸体左右两端均固连具有相同等加等减速曲面轨道的上联左导轨、上联右导轨,上联左导轨与上联右导轨的等加等减速曲面轨道周向相互呈90度错开位置,即上联左导轨等加等减速曲面轨道的最高点和最低点分别与上联右导轨等加等减速曲面轨道的最低点和最高点相互对应;
上联柱塞中间有一台肩,表面开有均匀分布的四个矩形配流槽,并且四个矩形配流槽的槽口位置相互错开布置;
上联缸体上均匀分布有四个配流窗口,分别为两个进油口、两个出油口,进油口与出油口交替布置,进油口通低压油,出油口通高压油,进油口与出油口互不沟通;出油口两侧用密封圈密封;配流窗口与上联柱塞上的配流槽对应设置;
上联左端结构轴包含有第一结构轴主体、第一大滚轮、第二大滚轮、第一小滚轮对、第二小滚轮对;第二大滚轮与第一大滚轮的结构完全相同,构成第一大滚轮组;第二小滚轮对与第一小滚轮对的结构完全相同,构成第一小滚轮组;第一大滚轮包括锥形滚轮轴承套、第二深沟球轴承,锥形滚轮轴承套外部为锥面,内部为圆孔,锥形滚轮轴承套内孔套在第二深沟球轴承外圆并固连;第一小滚轮对包括一大一小两个圆柱滚轮,大圆柱滚轮包括圆柱轴承套和第三深沟球轴承,圆柱轴承套外部为圆柱,内部为圆孔,圆柱轴承套内孔套在第三深沟球轴承外圆并固连;小圆柱滚轮包括圆柱滚轮套和铜套,滚轮套外部为圆柱,内部为圆孔,滚轮套内孔套在铜套外圆并固连;第一大滚轮与第二大滚轮用螺帽固连在第一结构轴主体两端,呈轴对称布置;第一小滚轮对和第二小滚轮对用第二定位销固连在第一结构轴主体两端,呈中心对称布置;
上联右端结构轴与左端结构轴结构上完全相同;
上联左端结构轴、上联右端结构轴的大滚轮组滚动面分别与对应的上联左导轨和上联右导轨适配,上联左端结构轴的小滚轮组滚动面与电机联轴器所带轨道适配;上联右端结构轴的小滚轮组滚动面与第三结构轴主体的拨叉结构所带的轨道适配;
第一同心环、上联柱塞和上联缸体共同围合的空间构成第一左腔室,第二同心环、上联柱塞和上联缸体共同围合的空间构成第一右腔室,第一左腔室与第一右腔室的容积随柱塞的往复运动交错变化;
下联泵芯包括下联缸体、下联柱塞、下联左端结构轴、下联右端结构轴、第三同心环、第四同心环、下联左导轨、下联右导轨、第三定位销;下联柱塞安装在下联缸体中,下联柱塞的左右两端分别用第三定位销固连了下联左端结构轴和下联右端结构轴,下联柱塞的左右两侧分别安装有第三同心环、第四同心环;下联缸体左右两端均固连具有相同等加等减速曲面轨道的下联左导轨、下联右导轨;下联左导轨和下联右导轨的布置方式与上联左导轨和上联右导轨相同;
下联缸体与上联缸体结构上完全相同;
下联柱塞与上联柱塞结构上完全相同,上联柱塞与下联柱塞同心放置;
下联左端结构轴包含有第三结构轴主体、第三大滚轮组;第三结构轴主体有拨叉结构,和上联右端结构轴的小滚轮组配合连接,使上联泵芯与下联泵芯在空间上错开45度;下联的右端结构轴包含有第四结构轴主体、第四大滚轮组;第三大滚轮组、第四大滚轮组与上联左端结构轴的第一大滚轮组的结构完全相同,且放置方式也相同;下联左端结构轴、下联右端结构轴的第三大滚轮组和第四大滚轮组的滚动面分别与下联缸体上的下联左导轨和下联右导轨适配;
第三同心环、下联柱塞和下联缸体共同围合的空间构成第二左腔室,第四同心环、下联柱塞和下联缸体共同围合的空间构成第二右腔室,第二左腔室与第二右腔室的容积随柱塞的往复运动交错变化;
二维脉宽调制机构包括传动轴、零位弹簧、滚轮轴、左滚轮组件、右滚轮组件、前同心环、第一阀芯、第一阀套、后同心环、第一阀芯螺堵;传动轴拨叉与滚轮组件配合通过滚轮轴拨动第一阀芯,使第一阀芯在第一阀套内做周向转动的同时轴向滑动,第一阀芯转动与轴向滑动相对独立,前同心环和后同心环分别固连在第一阀套两端,零位弹簧安装在第一阀芯与传动轴中间且处于压缩状态;
传动轴一端为圆柱端,连接传动机构;传动轴另一端为门框形,连接两个U形拨叉,拨叉面为轴向的不完整圆柱面轨道,配合左滚轮组件、右滚轮组件,使第一阀芯做周向旋转的同时轴向滑动;传动轴轴向中间端面有一圆形凹槽,用于固定零位弹簧;
零位弹簧两平端面分别固定在传动轴圆形凹槽和第一阀芯左端阶梯轴处,零位弹簧初始和工作过程中均处于压缩状态,保证初始状态第一阀芯处于最右端,保持第一阀芯零位;
滚轮轴为一阶梯圆柱轴,中间有一台肩,中间圆柱直径大于两边圆柱直径;中间台肩轴插入第一阀芯左端圆柱孔并固连,两端轴分别插入左滚轮组件、右滚轮组件中心圆孔并固连;
右滚轮组件与左滚轮组件结构完全相同,包括第一轴承套、第四深沟球轴承,第一轴承套外部为球面,内部为圆孔,两端为平端面,第一轴承套内孔套在第四深沟球轴承外圆并固连,第一轴承套球面与传动轴U形拨叉圆柱面配合;
前同心环为圆环形,两端面为平面,前同心环外圆与第一阀套固连,内孔套在第一阀芯左端轴上;
后同心环为圆环形,两端面为平面,内孔有一阶梯孔为第一阀芯的第二圆形通孔提供避让空间,后同心环外圆与第一阀套固连,内孔套在第一阀芯右端轴上;
第一阀套内孔为中心通孔,和第一阀芯配合,两端分别有前阶梯孔和后阶梯孔,分别与前同心环、后同心环固连;第一阀套的外圆设有四个环形槽,自左到右分别是控制油槽、第一出油槽、第一进油槽和第一回油槽,控制油槽上均匀设有若干相同的径向的控制油孔,第一出油槽上均匀设有若干相同的径向的出油孔,第一进油槽上均匀设有若干相同的径向的菱形配流窗口,菱形配流窗口的顶点在同一平面内且该平面垂直于第一阀芯轴线,第一回油槽上均匀设有若干相同的径向的回油孔;
第一阀芯最左端有一阶梯轴,用于安装零位弹簧,阶梯轴右侧设有滚轮轴圆形通孔,与滚轮轴固连,用于给第一阀芯传递扭矩使第一阀芯转动;第一阀芯有三个台肩,自左到右依次有第一台肩、第二台肩和第三台肩,第一台肩与第二台肩之间的第一阀芯轴径向设有第一圆形通孔,靠近第三台肩右端面的第一阀芯轴径向设有第二圆形通孔,第一阀芯中心轴向设有中心流道,中心流道口用第一阀芯螺堵堵住,第一圆形通孔和第二圆形通孔通过第一阀芯中心流道沟通;第一阀芯第二台肩上开有两列交错的三角形配流窗口分别为左三角形配流窗口、右三角形配流窗口,其顶点在同一平面内且该平面垂直于第一阀芯的轴线;
第一轴承套外圆球面与传动轴U形拨叉为间隙配合,受力时单边接触,能实现正反转,传动轴通过左滚轮组件、右滚轮组件和滚轮轴带动第一阀芯转动,第一阀芯在液压力作用下轴向滑动,带动第一轴承套在传动轴U形拨叉上轴向滚动;
前同心环和后同心环外圆分别固连在第一阀套两端面的前阶梯孔和后阶梯孔内,前同心环内孔套在第一阀芯左端轴上,为间隙密封,后同心环内孔套在第一阀芯右端轴上,为间隙密封;
第一阀芯可旋转地设置在第一阀套内,前同心环与第一阀芯第一台肩将第一阀套内腔密封形成控制容腔,控制容腔通过控制油孔与控制油槽沟通,控制油槽通控制压力油;第一阀芯第一台肩与第二台肩将第一阀套内腔密封形成高压容腔,高压容腔通过出油孔与第一出油槽沟通,同时通过菱形配流窗口与第一进油槽沟通,第一进油槽通液压泵高压油,第一出油槽通系统油路;第一阀芯第二台肩与第三台肩将第一阀套内腔密封形成低压容腔,低压容腔通过回油孔与第一回油槽沟通,第一回油槽通低压油箱;第一阀芯第三台肩与后同心环将第一阀套内腔密封形成反馈容腔,反馈容腔通过第一阀芯第一圆形通孔、中心流道、第二圆形通孔与高压容腔沟通,两腔压力相同;第一阀套控制油槽、第一出油槽、第一进油槽和第一回油槽在第一阀套外部互不沟通;第一阀芯第二台肩上开有两列交错的三角形配流窗口,分别为左三角形配流窗口、右三角形配流窗口,第一阀套菱形配流窗口位于第一阀芯第二台肩的运动轨迹上,第一阀芯在第一阀套内匀速转动的同时在液压力作用下轴向滑动,使第一阀芯左三角形配流窗口、右三角形配流窗口分别与第一阀套菱形配流窗口配流时间占比发生变化,从而改变出油流量实现流量配流;
二维压力伺服阀,由阀体模块、位移传感器模块和电‑机械转换器模块组成,位移传感器模块与阀体模块相配合,电‑机械转换器模块与阀体模块相配合;位移传感器模块实时监测阀体模块中2D活塞的位移与电‑机械转换器模块的力矩马达电信号构成闭环反馈;
阀体模块包括第二阀芯、第二阀芯外壳、2D活塞、左垫片、右垫片、同心环、调压弹簧、第二阀套、阀套螺堵、第四定位销;第二阀芯设置在第二阀芯外壳的内孔中,2D活塞设置在第二阀套的右侧,阀套螺堵通过第四定位销固连在第二阀套左端部,第二阀芯外壳经阀套螺堵定位,固定在第二阀套的左侧;左垫片连接在第二阀芯的右端,右垫片连接在2D活塞的左端,左垫片和右垫片之间连接有调压弹簧,2D活塞右侧设置有同心环;
第二阀套上设有三个环形槽,自左向右分别为第二进油槽、第二出油槽、第二回油槽,第二进油槽上均匀设有若干相同的径向的进油孔,第二出油槽上均匀设有若干相同的径向的出油孔,第二回油槽上均匀设有若干相同的径向的回油孔;第二阀套右侧内孔壁上开设有与2D活塞台肩上的高低压槽相配合的一对阻尼斜槽;第二阀套在每个油口两侧均安装了O型密封圈,保证伺服阀的局部密封;
2D活塞安装于第二阀套中,在第二阀套中具有周向转动和轴向滑动两个运动方向;2D活塞左侧端部设有台肩,台肩上配合设有一对高压槽和一对低压槽,与第二阀套内孔壁上开设的一对阻尼斜槽相配合,一对高压槽与进油孔相通,一对低压槽与回油孔相通,2D活塞的台肩、同心环与第二阀套密封形成左敏感腔和右敏感腔,2D活塞的台肩上的一对高压槽和一对低压槽与一对阻尼斜槽相交形成四个微小的开口面积串联构成液压阻力半桥,控制左敏感腔压力变化,右敏感腔与进油孔连通,左敏感腔和右敏感腔的压力受控于液压阻力半桥,所产生的压力差驱动2D活塞轴向运动;
第二阀芯外壳在左端台肩上均匀设有4个相同的径向的通孔,与进油孔连通;第二阀芯外壳右侧环形槽上均匀设有4个相同的径向的通孔,与出油孔连通;第二阀芯外壳与阀套螺堵配合,构成控制腔;
第二阀芯左右两侧各设有一台肩,与第二阀芯外壳配合,在第二阀芯作轴向运动时改变进油口、回油口的油口开度;第二阀芯左端面设为圆盘型结构,当第二阀芯左、右移动时,第二阀芯的圆盘型结构与第二阀芯外壳和阀套螺堵形成的密闭容腔之间形成挤压油膜,其作用是为了引入挤压油膜阻尼系数,增大系统粘性阻尼,提高阻尼比使系统更稳定;第二阀芯内部开有中心流道,与第二阀芯右侧一通孔相连,同时与控制腔连通;
电‑机械转换器模块包括力矩马达,包括外壳、衔铁、永磁铁、导磁体、卡件、马达外罩、线圈、弹簧、弹簧杆、弹簧座、限位杆、连接板,外壳和马达外罩均与连接板连接,外壳通过螺钉与连接板固连,弹簧一端与弹簧杆相连,另一端与固定在外壳上的弹簧座相连;电‑机械转换器模块通过连接板与阀体连接;二维压力伺服阀采用干式力矩马达,所以在马达外罩和连接板还放置了O型密封圈,将输出部件密封起来以阻止油液进入围绕衔铁、线圈和永磁铁周围的空间;
电‑机械转换器模块包括磁路部分、传动部分和马达外罩;连接板与马达外罩通过螺钉连接;磁路部分由2个线圈、2个导磁体、1个衔铁和2个永磁体组成;线圈不通电时,衔铁保持平衡;线圈通电会产生磁路线,破坏之前的平衡状态,衔铁发生偏转;传动部分包括弹簧、弹簧座、弹簧杆、限位杆和马达销;衔铁偏转时,带动2D活塞和弹簧杆转动;弹簧一端与弹簧杆相连,另一端与固连在外壳上的弹簧座相连;
位移传感器模块包括LVDT连接杆、由铁芯和线圈骨架组成的LVDT传感器,LVDT传感器固定在外壳上;弹簧杆与LVDT连接杆相互垂直地连接;LVDT连接杆与铁芯连接,铁芯与LVDT传感器采用间隙配合,在LVDT传感器内孔直动;LVDT传感器通过螺纹连接杆与阀体模块的
2D活塞相连。
2.如权利要求1所述的二维压力伺服变量泵,其特征在于:LVDT传感器与外壳和卡件的圆弧配合,通过螺钉使卡件压紧LVDT传感器,实现LVDT传感器的固定。