[发明专利]一种高频四联组合液压泵及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于液压泵制造和控制技术，涉及对液压泵原理的改进，以及对压电陶瓷的驱动和控制。

背景技术

基于智能材料的液压泵在工程机械、起重运输、冶金、航空航天、船舶、生物、医药等领域都有着广泛的应用前景，这种新型的基于智能材料的泵主要都是采用的压电陶瓷或者磁滞伸缩材料(包括超磁滞伸缩材料)来驱动的，由于压电陶瓷和磁致伸缩材料具有频响快，输出力大，能量密度高等特点，因此基于智能材料的泵很被看好。这种泵是利用智能材料的伸缩或振动来驱动一个压缩腔吸油和压油，并有两个同频率工作的开关阀来对油路进行切换，以保证泵的正常工作。由于这种开关阀的频率较高，被动阀(单向阀)很难达到那么高的频率，因此一般采用智能材料驱动的主动阀来给油路进行换向，而这样又需要两块单独的智能材料来驱动主动阀，相当于一共采用了三块智能材料来实现了一个泵腔的吸压油。本专利提出一种方法，该方法采用四块智能材料来实现了四个泵腔的吸压油，并通过控制两组信号的相位便能控制泵油的方向，并使得该泵具有一定的余度，有效的提高了泵的效率并延长了泵的寿命。

发明内容

本发明的目的是：提供一种能量密度高，结构紧凑简单，工作频率高的小型液压泵。

本发明的技术方案是：一种高频四联组合液压泵，其硬件主要包括：四联压电陶瓷驱动机构，四联活塞缸增压机构，喷嘴挡板阀换向机构，导油油路，其特征在于，四联压电陶瓷驱动机构中的压电陶瓷堆将电能转换成机械能对外做功，在驱动活塞吸压油的同时还通过横臂驱动喷嘴挡板阀控制相邻泵腔的油路的通断，四个压电陶瓷通过四套独立的放大电路驱动，四套放大电路由一个控制器进行统一的控制，让四个压电陶瓷进行有规律的周期性伸缩，使得喷嘴挡板阀换向机构配合着活塞增压机构工作，将油液源源不断的压出。

本发明的优点是：与普通的小型液压泵相比，在相同的功率下体积更小，有较高的能量密度，工作频率高，能方便实现双向泵油，换向速度快，控制流量方便。由于在智能材料驱动泵活塞工作的同时还控制的阀的开关，相当于四套压电陶瓷机构驱动了四个压缩腔工作，与以往的需要独立的智能材料来驱动阀的结构相比，提高了智能材料的利用效率。

附图说明

图1是单组压电陶瓷驱动活塞和喷嘴挡板阀的结构图。

图2是杆式柔性铰链挡板的零件图

图3是四组活塞压缩腔和喷嘴挡板阀之间相互关系的结构原理图。

图4是每个周期对四个压电陶瓷所加的时间-电压信号图。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

本液压泵在硬件上主要包括：四联压电陶瓷驱动机构，四组利用压电陶瓷的大输出力，高运动频率的特性，将电压信号装换为机械往复运动输出；四联活塞缸增压机构，四组活塞液压缸结构，靠活塞的往复运动来改变压缩腔内的容积；喷嘴挡板阀换向机构，将压电陶瓷输出的位移放大并驱动喷嘴挡板阀在每个周期内为相邻的压缩腔的油路换向；导油油路，将压缩腔与相应的换向阀连接，并将低压油液引入，高压油液导出的油路。

其中四联压电陶瓷驱动机构主要包括：压电陶瓷叠堆6，它将电能转换成位移输出；球面顶块7，它的顶部是一个凸球面，其曲率半径和输出杆3下表面的凹球面曲率半径正好配合，可以将压电陶瓷稍微偏离轴线的位移输出传递给输出杆3；泵座4，起到支撑压电陶瓷叠堆6的作用；输出杆3，将位移和力输出；横臂8，将输出杆的输出引出，用于驱动两个喷嘴挡板阀；碟型弹簧2，用来给压电陶瓷叠堆6进行预紧；后端盖5，和泵座4用细牙螺纹连接，用来顶紧压电陶瓷叠堆6的尾端，调节它可以调整输出杆3的位置；前端盖1，和泵座4用细牙螺纹连接，调整它可以调节碟型弹簧2的预紧力。

其中四联活塞缸增压机构主要包括：活塞14，它和输出杆3固接，在输出杆的作用下作往复直线运动，改变压缩腔的体积，将低压油吸入，将高压油排出；四联泵缸15，与四个活塞配合吸压油，并起到支撑喷嘴挡板阀的作用。

其中喷嘴挡板阀换向机构主要包括：杆式柔性铰链挡板12，包括输入端单耳16、柔性铰链17、金属支撑隔膜18、固定端单耳19、延长杆20和挡板端面21，起到了放大位移，密封油液，关闭喷嘴的作用；连接杆9，将横臂的位移传递到杆式柔性铰链挡板12的输入端；紧缩螺母13，用来固定和调整连接杆9和杆式柔性铰链挡板12的输入端的相对位置，从而可以调节挡板和喷嘴的相对位置；螺钉10，用来将杆式柔性铰链挡板12固定在四联泵缸15上；喷嘴11，安装在四联泵缸15上，与杆式柔性铰链挡板12一起构成喷嘴挡板阀；o型密封圈22，用来压紧密封油液。