多邊溢流系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及液壓系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種多邊溢流系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]液壓系統(tǒng)以其功率密度大及抗負(fù)載剛性大等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、船舶等許多重要工業(yè)部門已得到了非常廣泛的應(yīng)用。隨著液壓系統(tǒng)向高速、高壓、大功率方向發(fā)展，液壓能源管路系統(tǒng)的振動(dòng)與噪聲問題日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約液壓系統(tǒng)向高壓、低噪聲方向發(fā)展的瓶頸。
[0003]目前，液壓系統(tǒng)大多采用軸向柱塞栗來提供液壓能源，因?yàn)檩S向柱塞栗具有輸出壓力高、工作效率高和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。然而，軸向柱塞栗由于其自身的結(jié)構(gòu)和工作原理必然會(huì)產(chǎn)生流體脈動(dòng)。由于栗內(nèi)部和管路系統(tǒng)中不可避免的存在液阻，流體脈動(dòng)又會(huì)引起壓力脈動(dòng)。壓力脈動(dòng)對(duì)液壓能源管路系統(tǒng)的危害，通常以流固耦合振動(dòng)的形式表現(xiàn)出來，即壓力脈動(dòng)產(chǎn)生管道振動(dòng)，管道振動(dòng)反過來又影響壓力脈動(dòng)。這種由于流固耦合產(chǎn)生的管道振動(dòng)，易于使管道系統(tǒng)產(chǎn)生疲勞破壞和輻射噪聲。因此，液壓流體脈動(dòng)是液壓能源管路系統(tǒng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)和輻射噪聲的根本成因。
[0004]由于軸向柱塞栗的固有結(jié)構(gòu)和工作原理，其吸油過程同樣存在著不連續(xù)性，這種不連續(xù)性就造成了液壓能源管路系統(tǒng)的吸油管內(nèi)也存在著流體脈動(dòng)，它所引起管路振動(dòng)與輻射噪聲問題同樣不可忽略。因此，對(duì)液壓系統(tǒng)吸排油管路中的流體脈動(dòng)進(jìn)行同時(shí)抑制，具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]主動(dòng)振動(dòng)控制由于其自適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為管路系統(tǒng)流體脈動(dòng)控制的重要發(fā)展方向。流體脈動(dòng)的主動(dòng)控制系統(tǒng)主要包括傳感器、控制器和作動(dòng)器三個(gè)部分。根據(jù)作動(dòng)器類型的不同，可以將目前國內(nèi)外對(duì)管路系統(tǒng)流體脈動(dòng)主動(dòng)控制的研究分為三類:第一類是利用安裝在管壁外的智能材料作動(dòng)器對(duì)管壁產(chǎn)生控制力，引起管壁的彈性變形，進(jìn)而在管道內(nèi)產(chǎn)生流體脈動(dòng)波，與原有的流體脈動(dòng)相互抵消；第二類是利用作用于流體的作動(dòng)器直接產(chǎn)生流體脈動(dòng)波，來抵消管路系統(tǒng)中原來的流體脈動(dòng);第三類是利用液壓閥產(chǎn)生溢流流量控制原有的流量脈動(dòng)。
[0006]針對(duì)于第三種方法，總結(jié)其特點(diǎn)如下:
[0007]基于旁路溢流原理的流體脈動(dòng)主動(dòng)控制適用于高壓液壓系統(tǒng)的脈動(dòng)主動(dòng)控制，因?yàn)橥苿?dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)的智能材料只需要輸出很小的力來克服摩擦、閥芯慣性和液動(dòng)力即可，不需要承載高壓流體引起的大負(fù)載;此外，由于節(jié)流公式可知，經(jīng)過大的壓力放大之后，在液壓閥開口很小的情況下即可產(chǎn)生與液壓栗脈動(dòng)流量相等的溢流流量。因此，與流體作動(dòng)器相比，消振閥能耗更低、體積更小。但是，傳統(tǒng)的基于旁路溢流原理的主動(dòng)控制方法要求壓電陶瓷消振閥的頻率要能跟得上流體脈動(dòng)頻率，才能產(chǎn)生與液壓栗脈動(dòng)流量相互抵消的溢流流量。眾所周知，柱塞栗所產(chǎn)生的流體脈動(dòng)包含多種正弦頻率成分，其頻率分布在基頻及其高階倍頻上，這些頻率均與栗的轉(zhuǎn)速成正比。隨著液壓能源系統(tǒng)(特別是飛機(jī)液壓能源系統(tǒng))向高壓、大流量方向發(fā)展，軸向柱塞栗的轉(zhuǎn)速變得越來越高，這就使得流體脈動(dòng)的基頻已經(jīng)達(dá)到了壓電陶瓷作動(dòng)器的工作頻率極限，其高階倍頻更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超出了壓電作動(dòng)器的頻響范圍。因此，消振器頻寬無法滿足日益增加的液壓系統(tǒng)流體脈動(dòng)頻率要求，成了傳統(tǒng)基于旁路溢流原理的流體脈動(dòng)主動(dòng)控制方法在高速液壓系統(tǒng)中應(yīng)用的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在下文中給出關(guān)于本申請(qǐng)的簡要概述，以便提供關(guān)于本申請(qǐng)的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個(gè)概述并不是關(guān)于本申請(qǐng)的窮舉性概述。它并不是意圖確定本申請(qǐng)的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本申請(qǐng)的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0009]本申請(qǐng)的一個(gè)主要目的在于提供一種多邊溢流系統(tǒng)，旨在解決如上所述的技術(shù)問題。
[0010]第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多邊溢流系統(tǒng)包括主油液通道以及直驅(qū)多邊溢流脈動(dòng)衰減控制系統(tǒng);其中，直驅(qū)多邊溢流脈動(dòng)衰減控制系統(tǒng)包括壓力傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和多邊溢流閥;控制器用于基于壓力傳感器采集的流體壓力信號(hào)生成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制指令；多邊溢流閥包括閥芯和閥芯套，閥芯上開設(shè)有m個(gè)通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套上開設(shè)有η個(gè)通孔以形成旁路溢流出口，閥芯與閥芯套同軸設(shè)置，且閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個(gè)的旁路溢流入口與至少一個(gè)的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道;執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于帶動(dòng)閥芯沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng);壓力傳感器設(shè)置于主油液通道內(nèi)，用于采集主油液通道內(nèi)的油液壓力作為油液壓力信號(hào)。
[0011]在一些實(shí)施例中，控制器用于當(dāng)壓力傳感器采集的流體壓力信號(hào)大于預(yù)設(shè)的壓力閾值時(shí)，生成控制指令，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，使得至少一個(gè)的旁路溢流入口與至少一個(gè)的旁路溢流出口導(dǎo)通形成至少一個(gè)溢流通道。
[0012]在一些實(shí)施例中，控制指令包括軸向運(yùn)動(dòng)控制指令;執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電磁作動(dòng)器;電磁作動(dòng)器用于基于軸向運(yùn)動(dòng)控制指令生成帶動(dòng)閥芯沿旋轉(zhuǎn)軸方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的力。
[0013]在一些實(shí)施例中，系統(tǒng)還包括電動(dòng)機(jī)、液壓栗和連軸鍵；電動(dòng)機(jī)包括輸出軸，輸出軸用于帶動(dòng)液壓栗旋轉(zhuǎn)以使油液經(jīng)油箱流入主油液通道;連軸鍵用于連接輸出軸和多邊溢流閥的旋轉(zhuǎn)軸，以使閥芯繞旋轉(zhuǎn)軸周期性旋轉(zhuǎn)，且在每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，各旁路溢流入口與各旁路溢流出口配合導(dǎo)通一次。
[0014]在一些實(shí)施例中，閥芯和閥芯套均為中空的圓柱體，閥芯的外壁與閥芯套的內(nèi)壁相配合。
[0015]在一些實(shí)施例中，各旁路溢流出口與油箱連接，以使進(jìn)入旁路溢流通道的油液流入油箱中。
[0016]采用本申請(qǐng)的多邊溢流系統(tǒng)，在閥芯套上開設(shè)有多個(gè)溢流出口且在閥芯上開設(shè)有多個(gè)溢流入口，通過控制閥芯的運(yùn)動(dòng)使得溢流入口和溢流出口相配合形成溢流通道，可以至少一部分地抵消主管道中產(chǎn)生的流量脈動(dòng)。
[0017]此外，在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，控制器可控制閥芯周期性地運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，多邊溢流閥的閥芯和閥芯套之間可形成多個(gè)溢流通道，使得在閥芯的運(yùn)動(dòng)頻率較低的情況下也能在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)釋放較多的流量脈動(dòng)引發(fā)的液體流量。
【附圖說明】
[0018]參照下面結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例的說明，會(huì)更加容易地理解本申請(qǐng)的以上和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。附圖中的部件只是為了示出本申請(qǐng)的原理。在附圖中，相同的或類似的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。
[0019]圖1為本申請(qǐng)的多邊溢流系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意性結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為圖1中的多邊溢流閥沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖；
[0021]圖3為本申請(qǐng)的多邊溢流閥在一個(gè)周期的不同時(shí)刻的油液流向示意圖；
[0022]圖4為本申請(qǐng)的多邊溢流閥在一個(gè)周期內(nèi)產(chǎn)生的溢流流量的示意性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023 ]下面參照附圖來說明本申請(qǐng)的實(shí)施例。在本申請(qǐng)的一個(gè)附圖或一種實(shí)施方式中描述的元素和特征可以與一個(gè)或更多個(gè)其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本申請(qǐng)無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0024]參見圖1所示，為本申請(qǐng)的多邊溢流系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖100。
[0025]本實(shí)施例的多邊溢流系統(tǒng)包括主油液通道10以及直驅(qū)多邊溢流脈動(dòng)衰減控制系統(tǒng)。
[0026]其中，直驅(qū)多邊溢流脈動(dòng)衰減控制系統(tǒng)包括壓力傳感器110、控制器120、執(zhí)行機(jī)構(gòu)130和多邊溢流閥140。
[0027]控制器120用于基于壓力傳感器110采集的流體壓力信號(hào)生成控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)130的控制指令。
[0028]多邊溢流閥140包括閥芯141和閥芯套142，閥芯141上開設(shè)有m個(gè)通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套142上開設(shè)有η個(gè)通孔以形成旁路溢流出口，閥芯141與閥芯套142同軸設(shè)置，且閥芯141繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個(gè)的旁路溢流入口與至少一個(gè)的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道。
[0029]執(zhí)行機(jī)構(gòu)130用于帶動(dòng)沿旋轉(zhuǎn)軸的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。壓力傳感器110設(shè)置于主油液通道20內(nèi)，用于采集主油液通道20內(nèi)的油液壓力作為油液壓力信號(hào)。
[0030]參見圖2所示，為本申請(qǐng)的多邊溢流系統(tǒng)中，多邊溢流閥的沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖。
[0031]本實(shí)施例的多邊溢流閥中，閥芯210上開設(shè)有m個(gè)通孔211以形成旁路溢流入口，閥芯套220上開設(shè)有η個(gè)通孔221以形成旁路溢流出口。閥芯210與閥芯套220同軸設(shè)置，并繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，以使至少一個(gè)的旁路溢流入口與至少一個(gè)的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道。在這里，m為正整數(shù)，η為大于1的正整數(shù)。
[0032]當(dāng)閥芯210上的其中一個(gè)旁路溢流入口與閥芯套220上的旁路溢流出口導(dǎo)通形成溢流通道時(shí)，油液可以自旁路溢流入口流入溢流通道，并經(jīng)與該旁路溢流入口配合導(dǎo)通的旁路溢流出口流出。
[0033]需要說明的是，盡管圖1僅示意性地示出了1個(gè)旁路溢流入口(S卩m=l)和4個(gè)旁路溢流出口(即n = 4)的情形。但該旁路溢流入口和旁路溢流出口的數(shù)量僅是示意性的。本領(lǐng)域技術(shù)人員在得到本申請(qǐng)實(shí)施例的多邊溢流閥的技術(shù)方案后，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景來具體設(shè)置旁路溢流入口的數(shù)量從而達(dá)到相應(yīng)的溢流流量以抵消流量脈動(dòng)。因此，無論在閥芯上設(shè)置的旁路溢流入口的數(shù)量多少