一种数字液压变量泵及其调节方法技术

本发明专利技术公开了一种数字液压变量泵，包括：变量泵主体、数字伺服阀和控制单元，变量泵主体包含变量差动缸、高压油腔、控制油腔、回油腔和运动机构，变量差动缸沿轴线呈阶梯状，其中变量差动缸横截面积小的一端连接高压油腔，横截面积大的一端连接控制油腔，高压油腔和控制油腔内的油压由数字伺服阀控制，推动变量差动缸产生的位移导致运动机构运动，从而产生流量输出的变化；驱动机构响应于来自控制单元的指示信号而开启阀门主体，反馈机构响应于运动机构的位移而关闭阀门主体而形成闭环控制。该数字液压变量泵实现了高精度、高可靠性、快速性变量的技术效果。本发明专利技术同时提供一种调节数字液压变量泵的方法。

A Digital Hydraulic Variable Pump and Its Adjustment Method

The invention discloses a digital hydraulic variable displacement pump, which comprises a variable displacement pump main body, a digital servo valve and a control unit. The variable displacement pump main body includes a variable differential cylinder, a high-pressure oil chamber, a control oil chamber, a return oil chamber and a motion mechanism. The variable differential cylinder is in a stepped shape along the axis. One end of the variable differential cylinder with a small cross-sectional area is connected with a high-pressure oil chamber, and the other end with a large cross-sectional area is connected with the control oil. Cavity, high-pressure oil chamber and oil pressure in control oil chamber are controlled by digital servo valve, which drives the displacement of variable differential cylinder to cause the movement of the motion mechanism and thus changes the flow output. The driving mechanism opens the valve body in response to the instruction signal from the control unit, and the feedback mechanism closes the valve body in response to the displacement of the motion mechanism to form a closed-loop control. The digital hydraulic variable displacement pump achieves the technical effect of high precision, high reliability and fast variable displacement. The invention also provides a method for adjusting a digital hydraulic variable displacement pump.

【技术实现步骤摘要】
一种数字液压变量泵及其调节方法
本专利技术涉及流体传动和控制领域，特别涉及一种数字液压变量泵及其调节方法。
技术介绍
液压泵是液压传动领域常见的动力装置。例如柱塞泵这样的液压泵要改变输出流量，就必须通过变量机构推动斜盘，改变活塞行程，从而改变流量输出。传统的变量方法包含手动变量和自动变量。其中手动变量利用首轮旋转螺栓实现手动变量，这种方法不适宜自动控制。自动变量则分为恒压变量泵和比例变量泵，前者是利用弹簧给定的力实现压力恒定，斜盘随流量需要变化而自动跟随负载需要；而后者是利用电比例阀输出不同的压力来改变变量机构的位置，从而输出不同的流量。目前为止，比例变量泵这是最先进的变量方法，但由于其输出的是压力，作为一种模拟量，使其具有精度不高、重复性差、与计算机输出的信号不能进行一一量化的对应等缺点。随着自动化水平的不断提高，对泵的变量要求越来越高，因此急需一种能够与控制单元发出的指示信号一一对应的变量方法，从而实现高精度、高可靠性、快速性的变量，满足日益增长的市场要求。
技术实现思路
为了解决现有的技术问题，本专利技术提出了一种高精度、高可靠性、快速性变量的数字液压变量泵及其调节方法。本专利技术的数字液压变量泵通过以下技术方案实现：依据本专利技术，提供一种数字液压变量泵，包括：变量泵主体、数字伺服阀和控制单元，其中，变量泵主体包含变量差动缸、高压油腔、控制油腔、回油腔和运动机构，变量差动缸沿轴线呈阶梯状，其中变量差动缸横截面积小的一端连接高压油腔，横截面积大的一端连接控制油腔，高压油腔和控制油腔内的油压由数字伺服阀控制，推动变量差动缸产生的位移导致运动机构运动，从而产生流量输出的变化；数字伺服阀包含驱动机构、阀门主体和反馈机构，其中阀门主体具有连通至高压油腔的高压油口P、连通至控制油腔的控制油口A和连通至回油腔的回油口O；驱动机构响应于来自控制单元的指示信号而开启阀门主体，反馈机构响应于运动机构的位移而关闭阀门主体而形成闭环控制。依据本专利技术的一个实施例，驱动机构为通信连接至控制单元的电机。依据本专利技术的一个实施例，电机可以是例如步进电机、伺服电机或超声电机这样的各种形式的电机。依据本专利技术的一个实施例，阀门主体可以是滑阀或转阀。依据本专利技术的一个实施例，反馈机构可以是电反馈机构或通过螺母副连接至阀门主体的机械反馈机构，也可以是本领域常用的其他形式的反馈机构。依据本专利技术的一个实施例，电反馈机构可以是增量数字式传感器或绝对位置式传感器等，机械反馈机构可以是齿轮齿条式机械反馈机构、曲柄连杆式机械反馈机构、滚珠丝杆式机械反馈机构或者齿形带或链条柔性机械反馈机构等。依据本专利技术的一个实施例，运动机构包含斜盘以及由斜盘带动产生轴向位移的变量活塞。依据本专利技术，提供一种上述数字液压变量泵的调节方法，包含以下步骤：1)变量泵主体的高压油腔和控制油腔分别连通至高压油口P和控制油口A，使得高压油腔长期通高压油而控制油腔长期通控制油，变量差动缸形成浮动平衡；2)控制单元向数字伺服阀的驱动机构发送指示信号，驱动机构驱动开启阀门主体，高压油流入控制油腔，产生油压差推动变量差动缸位移导致运动机构运动；3)反馈机构响应于运动机构的位移而关闭阀门主体，数字伺服阀返回至初始位置，变量差动缸在新的位置形成恢复浮动平衡。依据本专利技术的一个实施例，指示信号可以是网络、脉冲或模拟量，使得驱动机构以不同角速度旋转不同角度。依据本专利技术的一个实施例，驱动机构的角速度与变量泵变量的速度相对应，驱动机构旋转的角度与变量泵的输出流量相对应。由于采用以上技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1.本申请的数字液压变量泵变量范围宽、精度高、重复性好、响应快，完全可以用到油缸或油马达的直接控制中，可实现油缸或油马达的直接速度控制，代替传统昂贵复杂的伺服系统，不但大量节省传统伺服阀控制造成的大量能量损失，减少系统发热，还可以节省大量投资，为用户带来实实在在的经济效益和社会效益。2.本申请的数字液压变量泵可与工程机械等配合，实现负载敏感功能，更可以实现流量和压力双跟随，从而更加节能降耗，为工程机械的性能提升带来实效。3.本数字液压变量泵可以广泛的应用到各种重型装备、国防军工、工程机械、农业机械等等各种高性能液压系统中，为用户提供了全新的选择，意义十分重大。附图说明图1是依据本专利技术的数字液压变量泵第一实施例的示意图；图2是图1所示数字液压变量泵的数字伺服阀的示意图；图3是依据本专利技术的数字液压变量泵第二实施例的示意图；图4是依据本专利技术的数字液压变量泵第三实施例的示意图。图中：1变量泵主体，11变量差动缸，12高压油腔，13控制油腔，14回油腔，15运动机构，151斜盘，152变量活塞，2数字伺服阀，21驱动机构，22阀门主体，23反馈机构，231反馈齿轮，232反馈齿条，233反馈杆，234反馈螺母，235滚珠丝杆，236斜盘位置传感器，P高压油口，A控制油口，O回油口。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。依据本专利技术的数字液压变量泵总体包含如图1所示的变量泵主体1、数字伺服阀2和控制单元。变量泵主体1包含变量差动缸11、高压油腔12、控制油腔13、回油腔14和运动机构15。变量差动缸11高压油腔12控制油腔13沿其轴线呈阶梯状，其中变量差动缸11横截面较小的一端连接至高压油缸12，横截面积较大的一端连接至控制油腔13，同时高压油腔12内长期通的高压油的压力大于控制油腔13内长期通的控制油的压力，使得变量差动缸11在正常状态下形成浮动平衡的状态。当高压油腔12和控制油腔13内产生油压差时，二者之间的变量差动缸11发生位移，进而导致运动机构15运动以产生流量输出。例如，在柱塞泵中，变量差动缸11可以推动斜盘151运动以改变柱塞泵的行程，从而带动变量活塞(图1中未示出)移动，实现油泵输出流量的变化。数字伺服阀2可以包含驱动机构21、阀门主体22和反馈机构23。驱动机构21可以是各种电机，包括但不限于步进电机、伺服电机、超声电机。阀门主体22可以是具有阀体和同轴设置于其内的阀芯的滑阀，驱动机构21可以响应于来自控制单元的指示信号使得阀芯相对于阀体轴向移动以开启阀门主体，反馈机构23则可以响应于变量差动缸的位移使得阀芯沿相反的方向轴向移动以关闭阀门主体。作为选择地，阀门主体22还可以适合具有阀套和设置于其内的阀芯的滑阀，驱动机构21可以响应于来自控制单元的指示信号使得阀芯相对于阀套旋转以开启阀门主体，反馈机构23则可以响应于变量差动缸的位移使得阀芯相对于阀套旋转以关闭阀门主体。反馈机构23可以是通过螺母副连接至阀门主体22的机械反馈机构，包括但不限于齿轮齿条式机械反馈机构、曲柄连杆式机械反馈机构、滚珠丝杆式机械反馈机构或者齿形带或链条等柔性机械反馈机构等。作为选择地，反馈机构23还可以是通信连接至阀门主体22的电反馈机构，包括但不限于增量数字式传感器和绝对位置式传感器。控制单元用于向驱动机构21发送指示信号以开启阀门主体22。由此，控制单元可以是能够发送指示信号的装置。作为选择地，驱动机构21除了通过控制单元直接控制以外还可通过总线控制、网络控制等方式进行间接控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字液压变量泵，其特征在于，包括：变量泵主体、数字伺服阀和控制单元，其中，所述变量泵主体包含变量差动缸、高压油腔、控制油腔、回油腔和运动机构，所述变量差动缸沿轴线呈阶梯状，其中所述变量差动缸横截面积小的一端连接所述高压油腔，横截面积大的一端连接所述控制油腔，所述高压油腔和所述控制油腔内的油压由所述数字伺服阀控制，推动所述变量差动缸产生的位移导致所述运动机构运动，从而产生流量输出的变化；所述数字伺服阀包含驱动机构、阀门主体和反馈机构，其中所述阀门主体具有连通至所述高压油腔的高压油口P、连通至所述控制油腔的控制油口A和连通至所述回油腔的回油口O；所述驱动机构响应于来自所述控制单元的指示信号而开启所述阀门主体，所述反馈机构响应于所述运动机构的位移而关闭所述阀门主体而形成闭环控制。

【技术特征摘要】
1.一种数字液压变量泵，其特征在于，包括：变量泵主体、数字伺服阀和控制单元，其中，所述变量泵主体包含变量差动缸、高压油腔、控制油腔、回油腔和运动机构，所述变量差动缸沿轴线呈阶梯状，其中所述变量差动缸横截面积小的一端连接所述高压油腔，横截面积大的一端连接所述控制油腔，所述高压油腔和所述控制油腔内的油压由所述数字伺服阀控制，推动所述变量差动缸产生的位移导致所述运动机构运动，从而产生流量输出的变化；所述数字伺服阀包含驱动机构、阀门主体和反馈机构，其中所述阀门主体具有连通至所述高压油腔的高压油口P、连通至所述控制油腔的控制油口A和连通至所述回油腔的回油口O；所述驱动机构响应于来自所述控制单元的指示信号而开启所述阀门主体，所述反馈机构响应于所述运动机构的位移而关闭所述阀门主体而形成闭环控制。2.根据权利要求1所述的数字液压变量泵，其特征在于，所述驱动机构为通信连接至所述控制单元的电机。3.根据权利要求2所述的数字液压变量泵，其特征在于，所述电机为步进电机、伺服电机或超声电机。4.根据权利要求1所述的数字液压变量泵，其特征在于，所述阀门主体为滑阀或转阀。5.根据权利要求1所述的数字液压变量泵，其特征在于，所述反馈机构为电反馈机构或通过螺母副连接至所述阀门主体的机械反馈机构。6.根据权利要求5所述的数字液压变量泵，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨世祥，杨涛，杨帆，李桂英，
申请(专利权)人：北京亿美博科技有限公司，天津亿美博数字装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11