一種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于大型船舶操舵機構技術領域，具體涉及一種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構。
【背景技術】
[0002]雙出桿液壓伺服機構主要優點有兩腔對稱性好，兩腔特性的一致性控制易于實現，其主要的缺點是伺服機構的軸向長度較長，結構的緊湊性不佳；傳統單出桿液壓伺服機構具有結構緊湊的優點，但是在伸縮性能一致性要求高的應用場合，其控制較復雜或能源利用率較低。
[0003]本專利實例的應用場合要求負載力達到60T，行程達到600_，最小軸向長度小于1200mm，要求伺服機構伸縮性能一致性好。雙出桿結構不能滿足最小軸向長度要求，因此只能采用單出桿結構，而傳統的單出桿結構要滿足設計要求，將使伸出方向能源需求巨大，伸縮特性一致性控制復雜。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種實現了兩腔“微差動”，降低了系統對液壓能源流量的需求，提高了系統能源利用效率的單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構。
[0005]本發明所采用的技術方案是:
[0006]—種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構，包括伺服機構主體和兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱，所述伺服機構主體包括:作動筒、活塞桿、殼體、支撐桿、后支撐、前支撐、位移傳感器、支撐圈A及組合密封A ;其中支撐桿短端裝入殼體的主孔，通過法蘭固定于殼體上，支撐桿長端裝于活塞桿內，和活塞桿之間設有支撐圈A和組合密封A，位移傳感器的兩端通過前支撐和后支撐安裝在支撐桿內，位移傳感器位于前支撐側的桿端通過一個零位調節機構固定在活塞桿內，隨活塞桿一起運動，活塞桿裝于作動筒；；所述兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱安裝在殼體外側端面。
[0007]所述機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱包括，油箱殼體、油箱活塞、大彈簧、小彈簧、通氣孔、大背母、螺母、支撐圈B、組合密封B及充氣嘴；其中油箱殼體和油箱活塞為中空筒狀，油箱活塞裝于油箱殼體內，油箱活塞右側與油箱殼體內壁形成的空間為充氣容積，在充氣容積內，大彈簧和小彈簧并聯一端裝于油箱活塞內，另一端頂于油箱殼體上，油面傳感器固定端安裝于殼體上，移動端安裝于油箱活塞中，油箱活塞和油箱殼體之間通過支撐圈B和組合密封B的形式進行支撐和密封，油箱殼體中部設有通氣孔，油箱殼體口部設有螺母，油箱殼體上設有大背母。
[0008]本發明的有益效果是:
[0009]1.通過無桿腔內置支撐桿的方式，使兩腔有效面積比達到90%，相比傳統的單出桿結構70%左右的兩腔有效面積比，有了顯著提高，實現了兩腔“微差動”，降低了系統對液壓能源流量的需求，提高了系統能源利用效率；
[0010]2.本發明“微差動”結構使得如應用實例的大負載、長行程的伺服機構伸縮容積變化不大，能夠通過小型化的自增壓油箱適應系統容積變化，實現緊湊型閉式系統設計；
[0011]3.本發明采用支撐圈+串聯冗余組合密封的支撐+密封結構，在保證直線密封可靠性的前提下，通過發揮大負載能力支撐圈的支撐作用，增大活塞桿和作動筒之間的單邊間隙達0.6mm以上，加上無桿腔內置支撐桿的輔助支撐作用，能夠有效承受負載的徑向分力，避免拉缸；
[0012]4.本發明將直線位移傳感器安裝在活塞桿內，增加了伺服機構結構的緊湊性和抗干擾能力；
[0013]5.本發明自增壓油箱采用機械彈簧和氣壓雙作用高可靠設計。自增壓油箱在本發明實例的伺服機構中具有兩個方面的作用:為伺服機構低壓系統提供滿足要求的背壓；容納或補充差動缸伸縮時閉式伺服機構液壓介質的容積變化。自增壓油箱的可靠增壓對伺服機構的可靠工作至關重要，在本發明中，自增壓油箱所提供的壓力一半由機械彈簧的壓縮彈力產生，另一半由壓縮油箱充氣容積內氣體壓力產生，此種“雙增壓”方式能夠顯著降低充氣壓力，提高氣體密封性，提高自增壓油箱可靠性。
【附圖說明】
[0014]圖1是一種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構示意圖；
[0015]圖2是機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱外觀圖；
[0016]圖3是機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱內部結構圖。
[0017]圖中:1.作動筒、2.活塞桿、3.殼體、4.支撐桿、5.后支撐、6.前支撐、7.位移傳感器、8.支撐圈A、9.組合密封A、10.機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱、11.油箱殼體、12.油箱活塞、13.大彈簧、14.小彈簧、15.通氣孔、16.大背母、17.螺母、18.支撐圈B、19.組合密封B、20.充氣嘴。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明提供的一種進行介紹:
[0019]—種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構，包括伺服機構主體和兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱10，所述伺服機構主體包括:作動筒1、活塞桿2、殼體3、支撐桿
4、后支撐5、前支撐6、位移傳感器7、支撐圈AS及組合密封A9 ;其中支撐桿4短端裝入殼體3的主孔，通過法蘭固定于殼體3上，支撐桿4長端裝于活塞桿2內，和活塞桿2之間設有支撐圈AS和組合密封A9，位移傳感器7的兩端通過前支撐6和后支撐5安裝在支撐桿4內，位移傳感器7位于前支撐側的桿端通過一個零位調節機構固定在活塞桿2內，隨活塞桿2 一起運動，活塞桿2裝于作動筒I ;;所述兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱10安裝在殼體3外側端面。
[0020]所述機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱10包括，油箱殼體11、油箱活塞12、大彈簧13、小彈簧14、通氣孔15、大背母16、螺母17、支撐圈B18、組合密封B19及充氣嘴20 ；其中油箱殼體11和油箱活塞12為中空筒狀，油箱活塞12裝于油箱殼體11內，油箱活塞12右側與油箱殼體11內壁形成的空間為充氣容積，在充氣容積內，大彈簧13和小彈簧14并聯一端裝于油箱活塞12內，另一端頂于油箱殼體11上，油面傳感器21固定端安裝于殼體3上，移動端安裝于油箱活塞12中，油箱活塞12和油箱殼體11之間通過支撐圈B18和組合密封B19的形式進行支撐和密封，油箱殼體中部設有通氣孔15，油箱殼體11 口部設有螺母17，油箱殼體11上設有大背母16。
[0021]如圖1是一種負載力達到60T，行程達到600mm，最小軸向長度IlOOmm的單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構的實施例，作動筒1、活塞桿2、殼體3構成了伺服機構的主體結構，支撐桿4短端裝入殼體3的主孔，通過殼體3的主孔定位和密封，并通過支撐桿4上的法蘭將支撐桿4固定于殼體3上，支撐桿4長端裝于活塞桿內，通過支撐圈和組合密封實現對活塞桿2的輔助支撐和液壓有密封；位移傳感器7固定端通過前支撐6和后支撐5安裝與支撐桿4內，位移傳感器7活動桿通過一個零位調節機構固定到活塞桿2內，隨活塞桿2 —起作直線運動；作動筒I與活塞桿2、活塞桿2與支撐桿4之間存在相對直線運動的部分均通過如支撐圈8和組合密封9的串聯組合密封結構進行直線運動密封和徑向力的支撐，并且相對運動的兩個零件間保證單邊間隙不小于0.6mm，確保存在相對運動的零件之間存在足夠的安全距離，避免出現拉缸問題。如圖2，機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱10安裝在殼體3上。
[0022]如圖3是機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱實施例。油箱活塞12裝于油箱殼體11內，油箱活塞12右側與油箱殼體11內壁形成的空間為充氣容積，通過充氣嘴20給充氣容積充氣，在充氣容積內，大彈簧13和小彈簧14并聯裝于油箱活塞12右側和油箱殼體11之間，行成了充氣容積內的氣壓和機械彈簧對油箱活塞12右側的共同壓力，油箱活塞12左側為液壓油腔，當無液壓油時，作用在油箱活塞12右側的預壓力由安裝與油箱殼體11 口部的螺母17承受，當油箱通過大背母16安裝與伺服機構殼體上，油腔通過加注設備加注液壓油后，液壓油的壓力能夠推動油箱活塞12向右移動，壓縮預充空氣和機械彈簧，形成對油箱活塞12右側的壓力能夠為油箱活塞左側的液壓油增壓；油面傳感器21固定端安裝于伺服機構殼體，移動端裝于油箱活塞12上，用于測量油箱活塞的移動距離，表征油箱液壓油的容積；油箱活塞12和油箱殼體11之間存在液壓油和增壓氣體的密封，通過如支撐圈18和組合密封19的形式進行支撐和密封，油箱殼體中部存在通氣孔15，當油或氣出現泄露時均通過通氣孔15漏出，避免油氣混合。
【主權項】
1.一種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構，其特征在于:包括伺服機構主體和兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱(10)，所述伺服機構主體包括:作動筒(1)、活塞桿(2)、殼體(3)、支撐桿(4)、后支撐(5)、前支撐￠)、位移傳感器(7)、支撐圈A(S)及組合密封A(9);其中支撐桿(4)短端裝入殼體(3)的主孔，通過法蘭固定于殼體(3)上，支撐桿(4)長端裝于活塞桿(2)內，和活塞桿(2)之間設有支撐圈A(S)和組合密封A (9)，位移傳感器(7)的兩端通過前支撐(6)和后支撐(5)安裝在支撐桿(4)內，位移傳感器(7)位于前支撐側的桿端通過一個零位調節機構固定在活塞桿⑵內，隨活塞桿⑵一起運動，活塞桿(2)裝于作動筒(I);;所述兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱(10)安裝在殼體(3)外側端面。2.根據權利要求1所述的一種單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構，其特征在于:所述機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱(10)包括，油箱殼體(11)、油箱活塞(12)、大彈簧(13)、小彈簧(14)、通氣孔(15)、大背母(16)、螺母(17)、支撐圈B(18)、組合密封B(19)及充氣嘴(20);其中油箱殼體(11)和油箱活塞(12)為中空筒狀，油箱活塞(12)裝于油箱殼體(11)內，油箱活塞(12)右側與油箱殼體(11)內壁形成的空間為充氣容積，在充氣容積內，大彈簧(13)和小彈簧(14)并聯一端裝于油箱活塞(12)內，另一端頂于油箱殼體(11)上，油面傳感器(21)固定端安裝于殼體(3)上，移動端安裝于油箱活塞(12)中，油箱活塞(12)和油箱殼體(11)之間通過支撐圈B(IS)和組合密封B(19)的形式進行支撐和密封，油箱殼體中部設有通氣孔(15)，油箱殼體(11) 口部設有螺母(17)，油箱殼體(11)上設有大背母(16)。
【專利摘要】本發明屬于大型船舶操舵機構技術領域，實現了兩腔“微差動”，降低了系統對液壓能源流量的需求，提高了系統能源利用效率的單出桿高緊湊型“微差動”閉式伺服機構；包括伺服機構主體和兩個機械彈簧和氣壓雙作用的自增壓油箱(10)，所述伺服機構主體包括：作動筒(1)、活塞桿(2)、殼體(3)、支撐桿(4)、后支撐(5)、前支撐(6)、位移傳感器(7)、支撐圈A(8)及組合密封A(9)；降低了系統對液壓能源流量的需求，提高了系統能源利用效率、實現緊湊型閉式系統設計、能夠有效承受負載的徑向分力，避免拉缸、增加了伺服機構結構的緊湊性和抗干擾能力。
【IPC分類】F15B3/00, F15B11/06, B63H25/30
【公開號】CN105626605
【申請號】CN201410602208
【發明人】何俊, 趙守軍, 曲穎, 劉慧 , 丁閃, 王劍, 王巍
【申請人】北京實驗工廠, 北京精密機電控制設備研究所, 中國運載火箭技術研究院
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月31日