[实用新型]数字液压泵的伺服变量机构

说明书

本实用新型涉及液压泵，尤指一种可以由步进电机控制液压泵流量大小的伺服变量机构。

传统的柱塞变量泵，控制变量机构的方式有手动式的，机械的或电动的，近年来，不断地有使用微电机和步进电机去控制泵的变量机构的报道，例如：《数字式轴向柱塞变量泵的变量机构》专利号：91215039．4；《数字液压泵的变量控制机构》专利号：ZL95244124．1。它们都述说了用步进电机的转动通过丝杆，丝杆螺母带动阀芯作轴向位移，来调节斜盘的摆角，改变泵的排量，都对变量机构作了尝试。但是前者无法实现理想的变量，后者容易泄漏，，柱塞有位移和时间的滞后，移动区间短时有失控的缺点。

本实用新型的目的是提供一种较完善的数字液压泵的伺服变量机构。在有限的活动空间内，使阀芯的移动区间增加50％以上，消除了死区，控制可靠，步进电机可以走得更快，泄漏也得到有效控制。

为达上述目的，本实用新型对传统的伺服变量机构作了改进，主要包括湿式步进电机、连轴丝杆、丝杆螺母、阀芯、阀套，步进电机驱动器、微机控制器，其特点是阀芯为一直统圆柱体，其中心设有轴向通孔与二个环槽油腔A、B相通，在有限的活动空间内，工作区域明显加长；阀套中心孔下端不通成为一体，阀套安装在柱塞内，阀芯通孔下端与阀套下端内部形成C腔，没有泄漏，整个阀套不易轴向窜动，各处压力平衡，容易形成稳定的高低压变化区。

本实用新型的优点是：

1，阀芯由步进电机直接驱动工作，只设有两个环槽油腔A、B，加长了阀芯的有限工作区，使阀芯的移动区间增加了50％以上，消除了死区，提高了可靠性。

2，阀套中心孔下端不通成为一体，紧贴柱塞安装，阀芯通孔下端与阀套下端内部形成C腔，没有泄漏，整个阀套没有轴向窜动，伺服变量机构各处压力平衡，容易形成稳定的高低压变化区，在高压液压泵的额定值范围内都能正常工作，不会失控。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的阀芯、阀套、柱塞结构的局部放大图。

以下结合附图对本实用新型的结构、技术特征作进一步的说明，但必须指出的是本实施例仅作说明而不是对本实用新型的限制。

首先请参阅附图1、2所示，本实用新型的数字液压泵的伺服变量机构，由湿式步进电机3、连轴丝杆4、丝杆螺母5、阀芯6、阀套7、斜盘8、柱塞9、泵体10、步进电机驱动器2、微机控制器1组成，其特点是：阀芯6为一直统圆柱体，其中心设有轴向通孔17与二个环槽油腔A、B相通，阀芯通孔下端与阀套下端内部形成油腔C。

阀套7中心孔下端不通成为一体，在阀套的下部位置设有数路进油道18和进油孔12，在阀套的上部位置设有数路泄油孔15，在泄油孔15与柱塞上的径向泄油孔13之间的外壁设有环槽与柱塞内壁构成泄油通道14，并与柱塞9上的径向泄油孔13相通，上、下两端设有密封圈16、19，阀套7安装在柱塞9内。

工作原理，与李寿刚编《液压传动》所述内容相似；泵体10内的高压油被引至D腔，D腔及油道11内保持高压。当阀芯6上移时，泄油孔15开启，E腔的油经油腔A油腔B流经泄油孔15，泄油通道14、径向泄油孔13流回泵体10内腔，成为无压油。此时，D腔为高压，柱塞9上升，直到泄油孔15被封闭为止，柱塞9停止上升。当阀芯6下移时，进油孔12开启，D腔的高压油经进油道18、进油孔12到油腔B和A进入E腔，E、D两腔油压力相等，且均为高压，但E腔柱塞的面积比D腔柱塞的面积大，E腔推力大，柱塞9下移，直到进油孔12重被封闭，柱塞9停止下移。阀芯6、柱塞9上上下下整个运行过程中，C腔油压力始终跟E腔油压力保持一致，在高压状态下，阀芯6各处所受压力平衡，这保证了用很小的步进电机就可以推动它，从以上过程可见，本伺服变量机构也是1∶1位移反馈的伺服机构。这样，用很小的力推动阀芯6，柱塞9即可运动，同时输出很大的力带动斜盘8，克服变量控制力矩，改变斜盘8的倾斜角，改变了泵的流量。

操纵阀芯的方法，用步进电机驱动器2控制步进电机3，通过连轴丝杆4、丝杆螺母5使旋转角度转化为轴向位移，带动阀芯6移动，步进电机3转动一定的步数相当于阀芯6一定的轴向位移。

运用步进电机驱动器2与数字泵就可作简单的开环控制，在微机控制器1上引入位置传感器、流量传感器、压力传感器或速度传感器等等就成为闭环控制，还可在微机控制器1上设定时间等逻辑控制，通过步进电机驱动器2推动伺服变量机构。