負載敏感的電動靜液作動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電動靜液作動器領域，特別是一種負載敏感的電動靜液作動器。
【背景技術】
[0002]EHA (電動靜液作動器，Electro-Hydrostatic Actuator)是一種高度集成的局部液壓作動器，是多電飛機中功率電傳作動系統的執行機構。EHA與傳統的液壓作動系統相比具有體積小、重量輕、效率高等優點，是當前研宄的熱點。通過采用負載敏感的方式，可以減少能量損失，降低電機的發熱。
[0003]目前，國際上飛機的功率電傳作動系統應用比較多的是定排量變轉速型電動靜液作動器，其優點是結構簡單、重量較輕。但是，由于高度的集成化設計，導致系統散熱比較困難；在大負載下，電機效率較低，電流較大，發熱嚴重，致使EHA無法長時間工作。
[0004]目前的解決方案，一是系統設計之初，考慮系統的散熱問題；二是利用變排量泵，通過改變泵的排量來改變系統的傳動比，從而改善電機的功率匹配狀況，減小系統的發熱量。而變量泵的變量執行機構大多采用伺服閥控制液壓缸來驅動泵的變量機構實現變排量，或者采用機電作動器(EMA)驅動泵的變量機構實現變排量；這兩種方式結構比較復雜，增加了系統故障率。
[0005]由于負載敏感控制系統的功率損耗較低，效率遠高于常規液壓系統；高效率、功率損失小意味著燃料的節省以及液壓系統較低的發熱量；因而也有研宄機構將負載敏感方式引入EHA中。但是現有的負載敏感型EHA大多采用伺服閥進行換向與控制，而伺服閥在工作的過程中將產生大量熱量，不利于減小系統的發熱。
【發明內容】
[0006]在下文中給出關于本發明的簡要概述，以便提供關于本發明的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本發明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發明的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本發明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0007]本發明的一個主要目的在于提供一種新的負載敏感的電動靜液作動器，其可減小整個系統的發熱、減少能量損失，進而提高整個系統的工作效率。
[0008]根據本發明的一方面，一種負載敏感的電動靜液作動器，包括變排量液壓泵、第一串聯開關組和非對稱液壓缸和執行機構；
[0009]所述變排量液壓泵包括進油口和出油口；
[0010]第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥和第二開關閥，所述第一開關閥的第一端與所述出油口連接，所述第二開關閥的第一端與所述進油口連接；
[0011]所述非對稱液壓缸包括殼體和第一非對稱活塞，所述殼體被所述第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，所述第一有桿腔連接至所述第一開關閥的第二端與所述第二開關閥的第二端，所述第一無桿腔連接至所述進油口 ；
[0012]所述執行機構的輸入端與所述第一有桿腔連接，用于基于所述第一有桿腔的液壓生成改變所述變排量液壓泵輸出排量的信號。
[0013]采用本發明的負載敏感的電動靜液作動器，可以減小系統的發熱，減小能量損失。
【附圖說明】
[0014]參照下面結合附圖對本發明實施例的說明，會更加容易地理解本發明的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本發明的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。
[0015]圖1為本發明的負載敏感的電動靜液作動器的一種實施方式的結構圖；
[0016]圖2為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限和第二象限時的液體流向示意圖；
[0017]圖3為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限和第四象限時的液體流向示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面參照附圖來說明本發明的實施例。在本發明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發明無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0019]參見圖1所示，為本發明的負載敏感的電動靜液作動器的一種實施方式的結構圖。
[0020]在本實施方式中，負載敏感的電動靜液作動器包括變排量液壓泵2、第一串聯開關組和非對稱液壓缸9和執行機構4。
[0021]其中，變排量液壓泵2包括進油口和出油口。在具體使用時，變排量液壓泵2的進油口和出油口均可根據實際需求進行吸油和排油。
[0022]第一串聯開關組包括串聯的第一開關閥7和第二開關閥8。第一開關閥7的第一端與出油口連接，第二開關閥8的第一端與進油口連接。
[0023]非對稱液壓缸9包括殼體和第一非對稱活塞。殼體被第一非對稱活塞分隔為第一有桿腔和第一無桿腔，第一有桿腔連接至第一開關閥7的第二端與第二開關閥8的第二端，第一無桿腔連接至進油口。第一非對稱活塞的柱部外接負載，用于帶動負載執行相關動作，或者，在負載的帶動下上下移動。
[0024]執行機構4的輸入端與第一有桿腔連接，用于基于第一有桿腔的液壓生成改變變排量液壓泵2輸出排量的信號。
[0025]本實施方式的負載敏感的電動靜液作動器，還包括第二串聯開關組和油箱3。
[0026]第二串聯開關組連接在變排量液壓泵2的進油口和出油口之間，并與油箱3相連，用于將油箱3中的油輸入非對稱液壓缸9或將非對稱液壓缸9中的油排出至油箱中。
[0027]在一種實施方式中，第二串聯開關組可以包括串聯的第一液控單向閥5和第二液控單向閥6。
[0028]第一液控單向閥5包括第一液控端、第一輸入端和第一輸出端。第一液控端與進油口連接，第一輸入端與出油口連接，第一輸出端與油箱連接。由于第一液控端與進油口連接，當進油口為高壓時，第一液控單向閥5打開。
[0029]第二液控單向閥6包括第二液控端、第二輸入端和第二輸出端。第二液控端與出油口連接，第二輸入端與進油口連接，第二輸出端與油箱連接。由于第二液控端與出油口連接，當出油口為高壓時，第二液控單向閥6打開。
[0030]第一非對稱活塞可以包括第一塞部和固連在第一塞部一側且與第一塞部垂直的第一柱部。
[0031]作為一種優選方案，第一塞部的橫截面積為第一柱部橫截面積的二倍。
[0032]作為一種優選方案，本發明的負載敏感的電動靜液作動器還可以包括連接在第一有桿腔與執行機構4輸入端之間的阻尼孔10。阻尼孔10可以降低輸入到執行機構4輸入端的瞬時流量，使得輸入到執行機構4的流量更加平穩。
[0033]在一種實施方式中，執行機構4可以為單作用液壓缸。
[0034]單作用液壓缸4可以包括缸體、第二非對稱活塞及位于缸體內的彈簧。第二非對稱活塞包括相互垂直的第二柱部和第二塞部。第二塞部與缸體的內壁配合形成一包含連接至第一有桿腔的入口的第二腔體。
[0035]彈簧設置于單作用液壓缸的包含第二柱部的第三腔體內，彈簧的彈力方向與第二柱部的軸線重合，且彈簧工作于非拉伸狀態。
[0036]第二柱部的一端與第二塞部固連，第二柱部的另一端連接至變排量液壓泵，用于根據進入第二腔體內液體對第二塞部的壓力和彈簧對第二塞部的壓力的合力來改變變排量液壓泵輸出排量。
[0037]在本實施方式中，變排量液壓泵2包括斜盤，變排量液壓泵2的輸出流量與斜盤的傾斜角度正相關。也即是說，斜盤傾斜角度越大，變排量液壓泵2的輸出流量越大。
[0038]單作用液壓缸4的第二柱部與變排量液壓泵的斜盤連接，用于通過改變斜盤的傾斜角度來改變變排量液壓泵2的輸出流量。
[0039]由于單作用液壓缸4與非對稱液壓缸9的第一有桿腔連接，其可敏感當第一有桿腔的液壓，并向左推動單作用液壓缸4的第二非對稱活塞，進而改變變排量液壓泵2的斜盤的傾斜角度。
[0040]此外，負載敏感的電動靜液作動器還包括調速電機I ο調速電機I與變排量液壓泵2連接，用于驅動變排量液壓泵2。
[0041]例如，當單作用液壓缸4推動變排量液壓泵2的斜盤，使其傾斜角度減小，若想同時保證輸出至與非對稱液壓缸9連接的負載的功率保持不變，可增大調速電機I的轉速。可通過增大電機I的轉速來保證輸出至負載處的功率保持不變。這樣一來，電機的輸出轉矩減小，因此其電流減小，進而降低了電機的銅損耗和發熱量。
[0042]參見圖2所示，為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限和第二象限時的液體流向示意圖。圖2中的實心箭頭代表負載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限時的液體流動方向；圖2中的空心箭頭代表負載敏感的電動靜液作動器工作在第二象限時的液體流動方向。
[0043]參見圖3所示，為圖1的負載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限和第四象限時的液體流向示意圖。圖3中的實心箭頭代表負載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限時的液體流動方向；圖3中的空心箭頭代表負載敏感的電動靜液作動器工作在第四象限時的液體流動方向。
[0044]當本發明的負載敏感的電動靜液作動器工作在第一象限時，調速電機I帶動變排量液壓泵2轉動，高壓油由變排量液壓泵2的上端(即出油口)輸出，第一開關閥7工作于接通狀態，第二開關閥8工作于截止狀態，非對稱液壓缸9的第一非對稱活塞輸出力和運動速度都向下，第二液控單向閥6因為上端油路的高壓處于打開狀態，第一無桿腔的油液一部分進入變排量液壓泵2的進油口，而一部分回到油箱3。
[0045]當本發明的負載敏感的電動靜液作動器工作在第二象限時，非對稱液壓缸9受順載作用，第一非對稱活塞的輸出力向下，而運動速度向上，變排量液壓泵2工作于馬達工況。調速電機I工作于發電機工況，第一開關閥7工作于接通狀態，而第二開關閥8工作于截止狀態。第二液控單向閥6處于打開狀態，進入第一無桿腔的油液一部分通過變排量液壓泵2流入，一部分通過油箱3補油。
[0046]當本發明的負載敏感的電動靜液作動器工作在第三象限時，即調速電機I帶動變量泵反向轉動，高壓油由泵的下端(即進油口)輸出，第一開關閥7工作于截止狀態，第二開關閥8工作于接通狀態，非對稱液壓缸9的第一非對稱活塞的輸出力和運動速度都向上，第一液控單向閥5因為下端油路的高壓處于打開狀態。第一有桿腔的油液通過油路進入第一無桿腔，其余的油液通過變排量液壓泵2從油箱3中吸取而輸入到第一無桿腔。
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