專利名稱：一種智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)電液系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能可調(diào)型變流量齒輪
泵裝置。
背景技術(shù)：
容積式液壓泵主要有齒輪泵、柱塞泵和葉片泵三種。其中，柱塞泵和葉片泵已經(jīng)可 以制造成各種形式的變量泵，并在各種機(jī)械設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。齒輪泵與柱塞泵、葉片泵 在相同功率條件下，明顯具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕等優(yōu)勢(shì)。變量齒輪泵在輸入轉(zhuǎn)速一 定的情況下，可以根據(jù)其它工況因素(如負(fù)荷、溫度等)的變化而調(diào)整排量，實(shí)現(xiàn)按需供給。 采用變量齒輪泵可以取得很好的節(jié)能效果，在各種機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)中(如內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑系 統(tǒng)的機(jī)油泵)具有很大的應(yīng)用潛力。但由于齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu)條件限制，實(shí)現(xiàn)其排 量變化存在很大困難?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)研究多是從改進(jìn)齒輪泵零部件結(jié)構(gòu)方面入手，通過(guò)調(diào)整 工作腔容積或出口流體壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)變量的。這些方法對(duì)零部件的設(shè)計(jì)及加工方面都有很高 的精度要求，在實(shí)際應(yīng)用中存在很多現(xiàn)實(shí)問(wèn)題難以解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是結(jié)合現(xiàn)有常用的齒輪泵結(jié)構(gòu)特征，引入智能可調(diào)式流量調(diào)節(jié)閥及 相關(guān)傳感器裝置，提供一種智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置，該裝置主要由齒輪泵、流量調(diào)節(jié) 裝置和控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，具體包括齒輪泵l，壓力傳感器2，連接管路3，閥芯4，閥桿5， 蝸桿6，蝸輪7，步進(jìn)電機(jī)8，控制單元9，本發(fā)明所提供的齒輪泵裝置利用液壓管路3將齒輪 泵1的入口和出口分別同流量調(diào)節(jié)裝置的出口和入口相連接，控制單元9輸入端通過(guò)電子 線路分別同安裝在齒輪泵1入口和出口處的兩壓力傳感器2相連接，控制單元9的另一端 通過(guò)電纜與步進(jìn)電機(jī)8相連接，步進(jìn)電機(jī)8通過(guò)蝸輪7、蝸桿6與閥桿5相連接，閥桿5與安 裝在液壓管路3中的閥芯4相連接。 齒輪泵結(jié)構(gòu)與普通的齒輪泵相似，主要由輸入軸13、泵蓋14、主動(dòng)齒輪15、泵體 16、從動(dòng)齒輪17、從動(dòng)齒輪軸18和安全閥19構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)見說(shuō)明書附圖3、圖4。
流量調(diào)節(jié)裝置主要由閥芯4、閥桿5、蝸桿6、蝸輪7、步進(jìn)電機(jī)8、手輪10、閥體11 、 閥蓋12構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)見說(shuō)明書附圖2。 控制系統(tǒng)主要由傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器、控制芯片及功率放大器構(gòu)成，其工作由核心 控制部件內(nèi)的軟件程序控制，核心控制部件可以是單片機(jī)、工控機(jī)或微處理器組成。整個(gè)控 制系統(tǒng)整體采用微型件，集成在一塊電路板上以便于安裝。該控制系統(tǒng)示意圖見說(shuō)明書附 圖5。 本發(fā)明提供的智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置的基本工作過(guò)程是，控制系統(tǒng)在利用 傳感器檢測(cè)到齒輪泵1進(jìn)、出口處的流體壓力信號(hào)、溫度信號(hào)和載荷信號(hào)后，通過(guò)A/D芯片 將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。然后將數(shù)字信號(hào)送到核心控制部件內(nèi)部，結(jié)合相關(guān)的專 家數(shù)據(jù)庫(kù)信息，核心控制部件將信號(hào)與預(yù)先設(shè)置的參數(shù)進(jìn)行比較分析，然后輸出控制指令，再經(jīng)過(guò)功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理并驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)8進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。利用蝸輪7蝸桿 6將步進(jìn)電機(jī)8的運(yùn)動(dòng)傳遞給閥桿5，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥芯4轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)調(diào)整流量的大小來(lái)調(diào) 整齒輪泵1的泵流量和出口壓力。 本發(fā)明提供的智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置的三個(gè)組成部分可以總裝在一起，也 可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分散布置，因而在總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有很強(qiáng)的靈活性，可以滿足 不同場(chǎng)合下的使用需求。電機(jī)8按"步"進(jìn)行工作，控制精度很高，通過(guò)蝸輪7蝸桿6傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)，可以使流量調(diào)節(jié)閥的開口量控制精度相應(yīng)很高，且能實(shí)現(xiàn)流量大小能在設(shè)定的范圍 內(nèi)穩(wěn)定連續(xù)變化。這一特點(diǎn)可以保證齒輪泵1出口壓力和流量均能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整， 且不會(huì)發(fā)生突變，從而能保障整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)按需供流。
本發(fā)明的積極效果有 1、提出的智能可調(diào)型變流量齒輪泵系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)齒輪泵出口壓力和供流量在一 定范圍內(nèi)根據(jù)工況需求而連續(xù)、穩(wěn)定變化，實(shí)現(xiàn)按需供流，可以產(chǎn)生很強(qiáng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)效果。
2、本發(fā)明系統(tǒng)各部分布置靈活，采用的結(jié)構(gòu)組成中，不需要對(duì)齒輪泵結(jié)構(gòu)作太大 的更改，可以根據(jù)場(chǎng)合充分利用現(xiàn)有齒輪泵的結(jié)構(gòu)；流量控制部分結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，相關(guān)的 控制系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計(jì)也很成熟，因而有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。


圖1是智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
圖2是流量調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是齒輪泵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是圖3的A-A向剖視圖。
圖5是控制系統(tǒng)示意圖。 圖1中1齒輪泵，2壓力傳感器，3連接管，4閥芯，5閥桿，6蝸桿，7蝸輪，8步進(jìn)電
機(jī)，9控制單元，介質(zhì)流動(dòng)方向如圖中箭頭所示。 圖2中10手輪，11調(diào)節(jié)閥筏體，12閥蓋。 圖3中13齒輪泵輸入軸，14泵蓋，15主動(dòng)齒輪，16泵體，17從動(dòng)齒輪，18從動(dòng)齒 輪軸。 圖4中19安全閥。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，利用液壓管路3將齒輪泵1的入口和出口分別同流量調(diào)節(jié)裝置的出 口和入口相連接?？刂葡到y(tǒng)在利用各種傳感器檢測(cè)到各種工況信號(hào)后，經(jīng)過(guò)核心控制部件9 內(nèi)部進(jìn)行處理，然后輸出控制指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)8進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。利用蝸輪7蝸桿6傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 將步進(jìn)電機(jī)8的運(yùn)動(dòng)傳遞給流量調(diào)節(jié)閥的閥桿5，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥芯4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)調(diào)整流經(jīng)調(diào)節(jié) 閥流量的變化來(lái)調(diào)整齒輪泵1的泵流量和出口壓力。 如圖2所示，為流量調(diào)節(jié)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。閥桿5與閥芯4固定連接后，主體部分 安裝在閥體ll內(nèi)，下端通過(guò)閥蓋12安裝定位。閥體ll內(nèi)有階梯形的圓孔結(jié)構(gòu)，閥桿5與 該圓孔之間有間隙，采用密封裝置進(jìn)行密封。圓柱形閥芯4可以在圓柱形閥腔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn) 并且能夠構(gòu)成無(wú)接觸式密封。閥芯4有橫向通孔結(jié)構(gòu)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)閥芯可以調(diào)整進(jìn)出口的通流面積。閥桿5的另一端通過(guò)平鍵和蝸輪7連接，保證蝸輪7與閥芯的轉(zhuǎn)角保持一致。蝸 桿6與步進(jìn)電機(jī)8同軸平接，并與蝸輪7相嚙合實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的傳遞。蝸桿6的另一端與
手輪io相連，在控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)可以通過(guò)手動(dòng)方式將調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，此時(shí)整個(gè)系統(tǒng)將以
定量泵的形式工作，保證設(shè)備工作的安全性。閥體11進(jìn)、出口側(cè)采用管螺紋結(jié)構(gòu)與連接管 3相連接。 如圖3所示，齒輪泵結(jié)構(gòu)與普通的齒輪泵相似，圖4是該圖的A-A向剖視圖。主要 由輸入軸13、泵蓋14、主動(dòng)齒輪15、泵體16、從動(dòng)齒輪17、從動(dòng)齒輪軸18和安全閥19等部 件構(gòu)成。在外界動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)下，輸入軸13帶動(dòng)主動(dòng)齒輪15并驅(qū)動(dòng)從動(dòng)齒輪17旋轉(zhuǎn)，通過(guò) 兩側(cè)容積的連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)流體的輸送。進(jìn)、出口兩側(cè)分別通過(guò)連接管3同調(diào)節(jié)閥的出口和 入口相連接。這樣，在調(diào)節(jié)閥的作用下，可以實(shí)現(xiàn)齒輪泵兩側(cè)流體壓力和輸出流量的調(diào)整。 當(dāng)流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或過(guò)載時(shí)，安全閥19可以對(duì)齒輪泵起到保護(hù)作用。
權(quán)利要求
一種智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置，其特征在于該智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置主要由齒輪泵、流量調(diào)節(jié)裝置和控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，具體包括齒輪泵(1)、壓力傳感器(2)、連接管路(3)、閥芯(4)、閥桿(5)、蝸桿(6)、蝸輪(7)、步進(jìn)電機(jī)(8)及控制單元(9)，其中所述的液壓管路(3)將齒輪泵(1)的入口和出口分別同流量調(diào)節(jié)裝置的出口和入口相連接，所述控制單元(9)的輸入端通過(guò)電子線路分別同安裝在齒輪泵(1)入口和出口處的兩壓力傳感器(2)相連接，控制單元(9)的另一端通過(guò)電纜與所述步進(jìn)電機(jī)(8)相連接，所述步進(jìn)電機(jī)(8)通過(guò)蝸輪(7)、蝸桿(6)與閥桿(5)相連接，閥桿(5)與安裝在液壓管路(3)中的閥芯(4)相連接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能可調(diào)型變流量齒輪泵裝置，屬于機(jī)電液系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。該裝置主要由齒輪泵、流量調(diào)節(jié)裝置和控制系統(tǒng)構(gòu)成，液壓管路將齒輪泵的入口和出口分別同流量調(diào)節(jié)裝置的出口和入口相連接，控制系統(tǒng)檢測(cè)到各種工況信號(hào)后，經(jīng)過(guò)處理后輸出控制指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，利用蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞給流量調(diào)節(jié)裝置中調(diào)節(jié)閥的閥桿，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)流量變化調(diào)整閥兩端流體壓力。電機(jī)按“步”進(jìn)行工作，通過(guò)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥流量大小在設(shè)定的范圍內(nèi)穩(wěn)定連續(xù)變化，使齒輪泵出口壓力和流量均也能夠根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，且不會(huì)發(fā)生突變，從而能保障整個(gè)系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)按需供流。
文檔編號(hào)F04C2/18GK101701581SQ20091023289
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者孫軍, 桂長(zhǎng)林, 童寶宏, 趙小勇 申請(qǐng)人:安徽工業(yè)大學(xué)