一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统及方法，该驱动系统包括主份回路和备份回路，每个回路均包括增压油箱(1)、液压泵(2)、直流电机(3)、第一单向阀(4)、高压过滤器(5)、蓄能器(7)、安全阀(8)、第二单向阀(9)、溢流阀(10)、低压过滤器(11)、以及温度计(14)。本发明专利技术采用微型活塞式蓄能器、隔离式自增压油箱、管路阀块、模块化等设计，便于集成化安装连接，采用双余度设计提高可靠性，支持主备回路切换功能和健康监测，解决了2吨以上高端无人机、飞机、天地往返运载器的起降着陆系统、飞行操纵系统的大功率电传技术问题，具有能源利用率高、重量轻、体积小、安装简单紧凑、可靠性高等优点。

A distributed modular dual redundancy integrated electro-hydraulic servo drive system and method

【技术实现步骤摘要】
一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统及方法
本专利技术属于无人机、天地往返运输系统等起降和飞行操纵
，涉及一种电液伺服驱动系统及方法，具体涉及一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统及方法。
技术介绍
随着空天技术的深度融合，作为未来空间技术的至高点，可重复使用天地往返运载器、高空高速无人机等相关
成为近年来研究热点，国内外多家研究机构和高等院校都在竞相开展相关研究和试验，同时也极大地促进了相关技术的创新发展。我国在有人驾驶飞机方面技术相对成熟，高端无人机以此为基础近年来发展迅猛，但“多电”飞机和功率电传技术与国外有较大差距，应用比较滞后。有人驾驶飞机通常采用发动机联动液压泵的技术体系，实现飞机舵面操纵和起落架的收放和伺服控制。这种技术体制，能源使用效率低、重量大、战场存活率低，也影响飞机作战能力；而高端无人机通常采用电能源体制，可重复使用天地往返运载器则采用组合动力形式，难以采用液压操纵技术体制，反而对“多电”功率电传技术提出了迫切的应用要求。“多电”传动技术主要分为两类，一类是机电传动技术，传动响应快、精度高、效率高，但只能用于小功率传动，适用于轻小型消费级无人机；另一类是集成电液伺服传动技术，同样具有响应速度快、精度高和高效率特点，尤其高功率传动优势更加明显，适用于大型高端无人机、天地往返运载器等高功率伺服操纵传动。针对高端无人机、天地往返运载器等大型飞行器的无机载液压源问题，本专利技术提出了分布式模块化集成电液伺服控制驱动系统，采用活塞式蓄能器、隔离式自增压油箱、管路阀块等多种具体设计方法实现了产品设计，采用双余度系统设计提高可靠性，能够实现在舱内就近安装，解决了2吨以上高端无人机、飞机、天地往返运载器的起降系统、飞行操纵系统的大功率电传技术问题，用于战斗机可大幅提高战场存活率。
技术实现思路
本专利技术提出了一种分布式集成电液伺服驱动系统及方法，采用微型活塞式蓄能器、隔离式自增压油箱、管路阀块、模块化等设计，便于集成化安装连接，采用双余度系统设计提高可靠性，支持主备回路切换功能和健康监测，解决了2吨以上高端无人机、飞机、天地往返运载器的起降着陆系统、飞行操纵系统的大功率电传技术问题，具有能源利用率高、重量轻、体积小、安装简单紧凑、可靠性高等优点，从而完成本专利技术。本专利技术提供了以下技术方案：第一方面，一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，该驱动系统包括主份回路和备份回路，每个回路均包括增压油箱、液压泵、直流电机、第一单向阀、高压过滤器、蓄能器、安全阀、第二单向阀、溢流阀、低压过滤器、以及温度计；外部电源驱动直流电机转动，带动液压泵工作，液压泵从增压油箱的低压腔中吸入液压油并排出高压液压油，高压液压油先经过第一单向阀，避免液压油回流并保护液压泵和直流电机，液压油通过第一单向阀后，经过高压过滤器的过滤后，分流，大部分用于带动负载，超压时通过安全阀回流到增压油箱的低压腔，极小部分直通增压油箱的增压腔，为增压油箱的低压部分提供一定压力，避免液压泵吸空而发生故障；通过安全阀和负载的高压液压油流经第二单向阀以及溢流阀进入低压区，再经低压过滤器后进入增压油箱的低压腔，第二单向阀用于对回流液压油的稳定，隔离负载对回路的影响。优选地，高压区管路部分还安装有蓄能器，用于接收经过高压过滤器的高压液压油，当高压区管路亏压时，向油路补充液压油，对高压液压油起到稳定压力作用。第二方面，提供了一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动方法，该方法包括将第一方面所述的驱动系统应用于高端无人机、飞机、天地往返运载器，且起降着陆系统、飞行操纵系统各自配备且就近安装独立的驱动系统。本专利技术提供的一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统及方法，带来了以下有益技术效果：(1)本专利技术提出的一种基于电能源的模块化双余度集成电液伺服驱动系统，可舱内就近装载设备，避免复杂管路连接、调试和维护，适用于高端无人机、天地往返运载器的着陆系统、飞行操纵系统的大功率电传应用；(2)本专利技术中驱动系统采用隔离式自增压油箱、微型活塞式蓄能器、直通式过滤器-阀组件、管路阀块、集成框架等，实现了驱动系统的集成化设计，其可作为独立单机生产、研发，利于实现产品系列化和产业化。(3)本专利技术给出了一种隔离式双腔收放作动筒，该收放作动筒与本专利技术中驱动系统配合，能够隔离任意驱动回路故障，而在另一回路驱动条件下实现起降系统放下动作，大幅提高起降系统的放下可靠性，从而保证成功着陆。附图说明图1示出本专利技术一种优选实施方式中驱动系统装置框架图，其中A图为主份回路框架图，B图为备份回路框架图；图2示出本专利技术一种优选实施方式中集成化驱动系统三维布局图；其中A图为主视图，B图为左视图；图3示出本专利技术一种优选实施方式中增压油箱结构示意图；其中A图为主视图，B图为左视图；图4示出本专利技术一种优选实施方式中直通式高压过滤器-阀组件结构示意图；图5示出本专利技术一种优选实施方式中直通式低压过滤器-阀组件结构示意图；图6示出本专利技术一种优选实施方式中蓄能器结构示意图；图7示出本专利技术一种优选实施方式中集成框架结构示意图；图8示出本专利技术一种优选实施方式中隔离式双腔收放作动筒结构示意图。附图标号说明：1-增压油箱、110-低压腔、120-中空活塞、130-高压油接管、140-注油阀、150-低压油回流口、160-液压油通孔、2-液压泵、210-液压泵壳体、3-直流电机、4-第一单向阀、41-中空转接头I、5-高压过滤器、61-第一压力传感器、62-第二压力传感器、7-蓄能器、71-中空壳体、72-中空活塞、73-端盖、74-充气阀、8-安全阀、9-第二单向阀、91-中空转接头II、92-转接套管、10-溢流阀、11-低压过滤器、12-电磁阀A、13-电磁阀B、14-温度计。具体实施方式下面通过附图和实施例对本专利技术进一步详细说明。通过这些说明，本专利技术的特点和优点将变得更为清楚明确。根据本专利技术的第一方面，提供了一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，如图1所示，该驱动系统包括主份回路和备份回路，每个回路均包括增压油箱1、液压泵2、直流电机3、第一单向阀4、高压过滤器5、蓄能器7、安全阀8、第二单向阀9、溢流阀10、低压过滤器11、以及温度计14；其中，外部电源驱动直流电机3转动，带动液压泵2工作，液压泵2从增压油箱1的低压腔中吸入液压油并排出高压液压油，高压液压油先经过第一单向阀4，避免液压油回流并保护液压泵2和直流电机3，液压油通过第一单向阀4后，经过高压过滤器5的高精度过滤后，分流，大部分用于带动负载，超压时通过安全阀8回流到增压油箱1的低压腔，极小部分直通增压油箱1的增压腔，为增压油箱1的低压部分提供一定压力，避免液压泵2吸空而发生故障。高压区管路部分还可以设有蓄能器7，接收经过高压过滤器5的高压液压油，当高压区管路亏压时(高压液油进入负载时会产生管路亏压)，向油路补充液压油，对高压液压油起到稳定压力作用。通过安本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，其特征在于，该驱动系统包括主份回路和备份回路，每个回路均包括增压油箱(1)、液压泵(2)、直流电机(3)、第一单向阀(4)、高压过滤器(5)、蓄能器(7)、安全阀(8)、第二单向阀(9)、溢流阀(10)、低压过滤器(11)、以及温度计(14)；/n外部电源驱动直流电机(3)转动，带动液压泵(2)工作，液压泵(2)从增压油箱(1)的低压腔中吸入液压油并排出高压液压油，高压液压油先经过第一单向阀(4)，再经过高压过滤器(5)的过滤后，分流，大部分用于带动负载，超压时通过安全阀(8)回流到增压油箱(1)的低压腔，极小部分直通增压油箱(1)的增压腔，为增压油箱(1)的低压部分提供一定压力，避免液压泵(2)吸空而发生故障；通过安全阀(8)和负载的高压液压油流经第二单向阀(9)以及溢流阀(10)进入低压区，再经低压过滤器(11)后进入增压油箱(1)的低压腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，其特征在于，该驱动系统包括主份回路和备份回路，每个回路均包括增压油箱(1)、液压泵(2)、直流电机(3)、第一单向阀(4)、高压过滤器(5)、蓄能器(7)、安全阀(8)、第二单向阀(9)、溢流阀(10)、低压过滤器(11)、以及温度计(14)；
外部电源驱动直流电机(3)转动，带动液压泵(2)工作，液压泵(2)从增压油箱(1)的低压腔中吸入液压油并排出高压液压油，高压液压油先经过第一单向阀(4)，再经过高压过滤器(5)的过滤后，分流，大部分用于带动负载，超压时通过安全阀(8)回流到增压油箱(1)的低压腔，极小部分直通增压油箱(1)的增压腔，为增压油箱(1)的低压部分提供一定压力，避免液压泵(2)吸空而发生故障；通过安全阀(8)和负载的高压液压油流经第二单向阀(9)以及溢流阀(10)进入低压区，再经低压过滤器(11)后进入增压油箱(1)的低压腔。


2.根据权利要求1所述的分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，其特征在于，高压区管路部分还安装有蓄能器(7)，用于接收经过高压过滤器(5)的高压液压油，当高压区管路亏压时，向油路补充液压油，对高压液压油起到稳定压力作用。


3.根据权利要求1所述的分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，其特征在于，驱动系统的主份回路可以通过电磁阀A(12)连接收放作动筒、舱门机构作动筒，也可以通过伺服阀连接舵面作动筒、前轮转向作动筒、刹车负载；
所述驱动系统的备份回路可以通过电磁阀B(13)连接收放作动筒、舱门机构作动筒，也可以通过伺服阀连接舵面作动筒、前轮转向作动筒、刹车负载。


4.根据权利要求1所述的分布式模块化双余度集成电液伺服驱动系统，其特征在于，该增压油箱(1)为带有中空活塞结构的筒体，包括圆筒状低压腔(110)、中空活塞(120)以及高压油接管(130)；其中，
低压腔(110)的腔体壁面开设液压油通孔(160)，通过该液压油通孔(160)，与液压泵(2)连通；中空活塞(120)包括中空管段和插入低压腔(110)且与低压腔(110)密封连接的圆盘段，其中，中空管段一端在圆盘段中封闭，另一端开口朝向高压油接管(130)；
高压油接管(130)套设在中空活塞(120)的中空管段外，高压油接管(130)一端与低压腔(110)固定连接，另一端开口接入回流的高压液压油，高压液压油由高压油接管(130)进入中空活塞(120)的中空管段，推动圆盘段在低压腔(110)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋万松，龙龙，霍东阳，陈书通，冯蕊，贾贺，王永滨，刘媛媛，刘欢，朱谦，
申请(专利权)人：北京空间机电研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11