一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，它包括斜盤式變量泵體，傳感器檢測反饋機(jī)構(gòu)，高速電磁閥先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)和可編程嵌入式控制器，斜盤式變量泵的出口壓力與斜盤轉(zhuǎn)角由壓力傳感器和角位移傳感器檢測并反饋給嵌入式控制器，先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)中兩個(gè)變量活塞缸帶動斜盤轉(zhuǎn)動，變量活塞套筒的位置由高速電磁閥控制，控制器經(jīng)過自適應(yīng)PID算法驅(qū)動先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)完成液壓泵的變量控制。本實(shí)用新型所公開的可編程變量液壓泵控制精度高，可實(shí)現(xiàn)壓力、流量和功率的程序設(shè)定和伺服跟蹤控制，可針對不同工況進(jìn)行準(zhǔn)確的系統(tǒng)匹配，方便與上位控制系統(tǒng)接口，并可通過CAN總線與其他數(shù)字液壓元件構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)。
【專利說明】一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于流體傳動中變量泵及其控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種帶傳感反饋 功能的具有嵌入式控制器的可編程變量液壓泵。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著傳感檢測技術(shù)與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，流體傳動領(lǐng)域從基礎(chǔ)元件到整 機(jī)系統(tǒng)都朝著自動化、數(shù)字化和集成化控制方向飛速發(fā)展。泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件， 對系統(tǒng)性能起著舉足輕重的作用，因此各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谧兞恳簤罕玫目刂菩阅芤笤絹碓?高。帶有傳感反饋功能和嵌入式控制器的可編程伺服變量液壓泵可簡化傳統(tǒng)變量泵的變量 機(jī)構(gòu)、降低非線性因素，提高控制精度，便于計(jì)算機(jī)接口，體現(xiàn)了流體傳動領(lǐng)域向數(shù)字化、自 動化方向發(fā)展的大趨勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為簡化傳統(tǒng)變量液壓泵的變量機(jī)構(gòu)，提高其控制精度和集成化控制性能，本實(shí)用 新型提供了一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，采用高精度壓力傳感器檢測泵出口壓 力，采用角位移傳感器檢測斜盤轉(zhuǎn)角以反饋泵實(shí)時(shí)排量，采用高速電磁閥與變量活塞缸構(gòu) 成先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)，利用嵌入式控制器對其進(jìn)行伺服變量控制，可編程實(shí)現(xiàn)壓力、流量、功率 等控制功能。
[0004] 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種傳感反饋可編程伺服變量液壓 泵，包括動力轉(zhuǎn)子、斜盤式變量泵體、殼體、同心連接片、角位移傳感器、橡膠圈、平面法蘭、 同心撥塊、高速電磁閥、高速閥座、端蓋、壓力傳感器、變量斜盤、第一變量活塞缸、第二變量 活塞缸和嵌入式控制器等；動力轉(zhuǎn)子連接電機(jī)，為斜盤式變量泵體的動力輸入機(jī)構(gòu)；斜盤 式變量泵體為基體部分，其余組件均安裝配合于其中；同心連接片與變量斜盤相連，同心撥 塊與同心連接片相連；角位移傳感器通過法蘭安裝于殼體上，通過橡膠圈密封；端蓋與殼 體連接；高速電磁閥安裝于高速閥座上；高速閥座安裝于端蓋上；壓力傳感器安裝于端蓋 的測壓口；第一變量活塞缸和第二變量活塞缸均與變量斜盤相連；高速電磁閥的控制口與 第二變量活塞缸相通；角位移傳感器、壓力傳感器與嵌入式控制器相連；高速電磁閥的控 制端與嵌入式控制器相連。
[0005] 進(jìn)一步地，所述同心撥塊和同心連接片安裝于變量斜盤上構(gòu)成變量斜盤同心轉(zhuǎn) 動機(jī)構(gòu)。
[0006] 進(jìn)一步地，所述角位移傳感器經(jīng)平面法蘭和密封圈安裝于殼體同心檢測位置，角 位移傳感器的伸出端連接于同心撥塊以檢測變量斜盤的轉(zhuǎn)角。
[0007] 進(jìn)一步地，所述高速電磁閥安裝于高速閥座上，高速閥座與端蓋上的油口配合形 成先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)。
[0008] 本實(shí)用新型專利的有益效果是：
[0009] 1、取消了閥組和油路構(gòu)成的反饋?zhàn)兞繖C(jī)構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，降低了加工難度；
[0010] 2、具有電反饋閉環(huán)控制功能，結(jié)合先進(jìn)的控制算法，控制精度高；
[0011] 3、可通過程序?qū)崿F(xiàn)不同的變量策略，變量形式靈活；
[0012] 4、具有嵌入式控制器及CAN總線接口，方便計(jì)算機(jī)接口和集成化控制；
[0013] 5、可在低壓或者小流量工況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的壓力流量匹配，可借此減少液壓系統(tǒng)的 能耗；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為系統(tǒng)裝配圖，并對變量斜盤轉(zhuǎn)角同心檢測部分以及角位移傳感器的安裝與 密封部分進(jìn)行了剖視；
[0015] 圖2為傳感反饋可編程伺服變量液壓泵的液壓原理圖；
[0016] 圖3為可編程嵌入式傳感器的原理與功能示意框圖。
[0017] 圖中：1、動力轉(zhuǎn)子，2、斜盤式變量泵體，3、殼體，4、同心連接片，5、角位移傳感器， 6、橡膠圈，7、平面法蘭，8、同心撥塊，9、高速電磁閥，10、高速閥座，11、端蓋，12、壓力傳感 器，13、變量斜盤，14、第一變量活塞缸，15、第二變量活塞缸，16、嵌入式控制器，17、采集部 分，18、設(shè)置部分，19、輸出部分。

【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0019] 如圖1-3所示，本實(shí)用新型包括：動力轉(zhuǎn)子1，斜盤式變量泵體2,殼體3,同心連接 片4,角位移傳感器5,橡膠圈6,平面法蘭7,同心撥塊8,高速電磁閥9,高速閥座10,端蓋 11，壓力傳感器12,變量斜盤13,第一變量活塞缸14,第二變量活塞缸15,嵌入式控制器16 ; 動力轉(zhuǎn)子1連接電機(jī)，為動力輸入機(jī)構(gòu)；斜盤式變量泵體2為基體部分，其余組件均安裝配 合于其中；同心連接片4與變量斜盤13通過彈性連接套相連，同心撥塊8與同心連接片4 通過螺栓相連，同心撥塊8的轉(zhuǎn)動中心與變量斜盤13轉(zhuǎn)動中心重合，所以變量斜盤13轉(zhuǎn)動 的時(shí)候，同心撥塊8無平移而只有繞圓心的轉(zhuǎn)動；角位移傳感器5通過平面法蘭7安裝于殼 體3上，在角位移傳感器5本身進(jìn)行密封處理之后，平面法蘭7安裝可減小油液接觸面，有 利于密封；平面法蘭7與殼體3之間采用橡膠圈6密封；端蓋11與殼體3連接，端蓋11中 有實(shí)現(xiàn)泵送功能的各類油路；高速電磁閥9安裝于高速閥座10上，高速閥座10安裝于端蓋 11上，經(jīng)過高速閥座10的油路配合，高速電磁閥9的控制油口經(jīng)由端蓋11油路進(jìn)入第二變 量活塞缸15,控制進(jìn)入第二變量活塞缸15的流量即可實(shí)現(xiàn)變量斜盤13轉(zhuǎn)角的控制；壓力 傳感器12安裝于端蓋11的測壓口用以檢測泵出口實(shí)時(shí)壓力值并反饋給嵌入式控制器16 ; 嵌入式控制器16經(jīng)過自適應(yīng)PID算法之后輸出PWM驅(qū)動信號或模擬放大驅(qū)動信號驅(qū)動高 速電磁閥10構(gòu)成的先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)泵的伺服變量控制。
[0020] 如圖2所示，變量斜盤13與第一變量活塞缸14、第二變量活塞缸15相連接，第一 變量活塞缸14長通高壓并有回位彈簧，主要起到壓力平衡與復(fù)位的功能；第二變量活塞缸 15 -端帶動變量斜盤13, 一端與高速電磁閥9的控制油口連接，高速電磁閥9的流量由嵌 入式控制器16控制，嵌入式控制器16進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與自適應(yīng)PID算法之后，通過高速電磁 閥9與第二變量活塞缸15構(gòu)成的先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)完成泵壓力、流量、功率等的伺服控制功能。
[0021] 如圖3所示，嵌入式控制器16可以由ARM控制器來實(shí)現(xiàn)，例如可以采用荷蘭NXP公 司LPC1768型號的產(chǎn)品。包括采集部分17、設(shè)置部分18和輸出部分19,采集部分17負(fù)責(zé) 實(shí)時(shí)出口壓力值與實(shí)時(shí)斜盤傾角值的采集，并反饋給嵌入式控制器16 ;設(shè)置部分18可接收 CAN總線上的指令或者內(nèi)部程序的默認(rèn)指令，完成出口壓力、泵排量和輸出功率等參數(shù)的設(shè) 置功能；輸出部分19在控制器經(jīng)過自適應(yīng)PID算法之后，輸出PWM驅(qū)動信號或模擬放大驅(qū) 動信號來驅(qū)動先導(dǎo)變量機(jī)構(gòu)完成伺服控制功能。
[0022] 本實(shí)用新型的工作過程如下：根據(jù)實(shí)際工況，由主機(jī)系統(tǒng)或者外部控制器經(jīng)過 CAN總線給嵌入式控制器16設(shè)置泵的工作參數(shù)如壓力、流量、功率等，或者使用控制器的內(nèi) 部默認(rèn)值。以恒功率變量為例，泵啟動之后，嵌入式控制器16給高速電磁閥9控制信號，油 液進(jìn)入第二變量活塞缸15,變量斜盤13轉(zhuǎn)動至某一角度，這時(shí)泵達(dá)到一個(gè)輸出流量Q，泵出 口達(dá)到一個(gè)壓力值P，泵的輸出功率為W = P*Q ;預(yù)設(shè)恒功率值為％，壓力傳感器12和角位 移傳感器5將泵出口壓力P和斜盤轉(zhuǎn)角Θ反饋給嵌入式控制器16,嵌入式控制器16利用 轉(zhuǎn)角Θ根據(jù)公式

【權(quán)利要求】
1. 一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，其特征在于：包括動力轉(zhuǎn)子（1)、斜盤式變量 泵體（2)、殼體（3)、同心連接片（4)、角位移傳感器（5)、橡膠圈（6)、平面法蘭（7)、同心撥 塊（8)、高速電磁閥（9)、高速閥座（10)、端蓋（11)、壓力傳感器（12)、變量斜盤（13)、第一 變量活塞缸（14)、第二變量活塞缸（15)和嵌入式控制器（16);動力轉(zhuǎn)子（1)連接電機(jī)，為斜 盤式變量泵體（2)的動力輸入機(jī)構(gòu)；斜盤式變量泵體（2)為基體部分，其余組件均安裝配合 于其中；同心連接片（4)與變量斜盤（13)相連，同心撥塊（8)與同心連接片（4)相連；角位 移傳感器（5)通過法蘭（7)安裝于殼體（3)上，通過橡膠圈（6)密封；端蓋（11)與殼體（3) 連接；高速電磁閥（9)安裝于高速閥座（10)上；高速閥座（10)安裝于端蓋（11)上；壓力傳 感器（12)安裝于端蓋（11)的測壓口；第一變量活塞缸（14)和第二變量活塞缸（15)均與 變量斜盤（13)相連；高速電磁閥（9)的控制口與第二變量活塞缸（15)相通；角位移傳感器 (5)、壓力傳感器（12)與嵌入式控制器（16)相連；高速電磁閥（9)的控制端與嵌入式控制器 (16)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，其特征在于：所述同心 撥塊（8)和同心連接片（4)安裝于變量斜盤（13)上構(gòu)成變量斜盤同心轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，其特征在于：所述 角位移傳感器（5)經(jīng)平面法蘭（7)和密封圈（6)安裝于殼體（3)同心檢測位置，角位移傳感 器（5)的伸出端連接于同心撥塊（8)以檢測變量斜盤（13)的轉(zhuǎn)角。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種傳感反饋可編程伺服變量液壓泵，其特征在于：所述高速 電磁閥（9)安裝于高速閥座（10)上，高速閥座（10)與端蓋（11)上的油口配合形成先導(dǎo)變 量機(jī)構(gòu)。
【文檔編號】F04B49/06GK203879721SQ201420043220
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】張斌, 鄧乾坤, 楊華勇, 董可, 謝輝 申請人:浙江大學(xué)