一种交流流量比例调节控制装置.pdf

本发明提供了一种在线交流流量比例调节的控制装置，属于交流液压技术领域。其特征是该装置由曲柄、滑块、连接杆、杠杆、滚珠丝杠、滚珠螺母、伺服电机、液压缸等组成。有曲柄连杆机构中的曲柄通过连接杆带动滑块位移按照正弦规律变化，经过杠杆、杠杆支座等组成的杠杆系统的放大/缩小一定倍数后，传递给液压缸的活塞。活塞按照放大/缩小一定倍数的正弦规律变化，使液压缸的输出端精确输出设定的交流流量，从而实现交流流量的实时、动态、在线、线性比例精确调节。本发明的效果和益处是：该装置结构灵巧、布局合理、测量精度高，解决传统改变曲柄长度等方法无法在线高精度比例调节交流流量的问题，具有良好的推广价值。

权利要求书
1.  一种在线交流流量比例调节的控制装置，包括支撑板A(1)，电机支座(2)，联轴器A(3)，电机(4)，滑块套(5)，连接杆A(6)，销子A(7)，杠杆(8)，滚珠丝杠螺帽支架(9)，支持侧支座组件(10)，滑块C(11)，导轨(12)，左滚动轴承支撑座(13)，曲柄(14)，右滚动轴承支撑座(15)，连杆(16)，滑块A(17)，杠杆支座(18)，销子C(19)，滚珠螺母(20)，滚珠丝杠(21)，支撑板B(22)，液压缸(23)，连接杆B(24)，销子B(25)，滑块B(26)，固定侧支持组件(27)，联轴器B(28)，伺服电机(29)，伺服电机支座(30)，支撑底板(31)；
其特征在于：支撑板A(1)、支撑板B(22)固定于墙壁上，分别用于支撑交流驱动子系统和交流流量输出子系统；支撑底板(31)固定于地面上，用于支撑杠杆比例调节子系统；左滚动轴承支撑座(13)和右滚动轴承支撑座(15)固定在支撑板A(1)上用于支撑曲柄(14)，固定于电机支座(2)上的电机(4)通过联轴器A(3)与曲柄(14)相连接，曲柄(14)，连杆(16)，固定在支撑板A(1)上面的滑块套(5)和滑块组成曲柄连杆机构，曲柄(14)的圆周运动带动滑块在滑块套(5)内做正弦规律运动；连接杆A(6)上端和曲柄连杆机构中的滑块通过螺纹刚性连接，下端通过销子A(7)和滑块A(17)连接，通过连接杆A(6)和曲柄连杆机构中的滑块一起上下运动，带动滑块A(17)在杠杆(8)上运动；杠杆(8)与杠杆支座(18)为过盈配合，杠杆支座(18)通过销子C(19)与滚珠丝杠螺帽支架(9)上端相连接；滚珠丝杠螺帽支架(9)的底端通过螺钉固定在可以在导轨(12)上自由滑动的滑块C(11)上面，中部通过螺钉和滚珠螺母(20)连接；支持侧支座组件(10)和固定侧支持组件(27)固定于支撑底板(31)上面，用于支撑和滚珠螺母(20)配合的滚珠丝杠(21)；固定在伺服电机支座(30)的伺服电机(29)通过联轴器B(28)带动滚珠丝杠 (21)旋转，通过滚珠丝杠螺帽支架(9)带动杆支座(18)，杠杆(8)左右移动，实现杠杆(8)的工作支点的调整；当选定好杠杆(8)的工作支点后，滑块A(17)在杠杆(8)上运动，同时带动杠杆(8)绕工作支点转动，带动杠杆(8)另一端的滑块B(26)在杠杆(8)上运动；连接杆B(24)一端和滑块B(26)通过销子B(25)连接，另一端以螺纹形式与液压缸(23)输入端刚性连接；滑块B(26)的运动，带动连接杆B(24)的上下运动，带动固定于支撑板B(22)上液压缸(23)的活塞做放大/缩小正弦规律运动，将交流驱动子系统中的滑块在滑块套(5)中的正弦位移或速度变化，在线比例放大/缩小后，传递给液压缸(23)的活塞，实现液压缸(23)的输出端精确输出设定的交流流量。

说明书一种交流流量比例调节控制装置
技术领域
本发明属于交流液压技术领域，涉及交流液压传动控制，尤其是一种在线交流流量比例调节的控制装置。
背景技术
交流液压技术借助于周期性压力和流量的变化传递液压能量，通常在能量传输回路上没有净流量。交流液压系统除了具有一般液压传动系统的平滑、可靠、功率大等优点外，还有其独特的优势如：交流液压系统能抵抗较大范围内的温差变化；利用隔离器可以隔离破损回路，还能应用于强辐射的场合。交流液压系统与一般液压系统相比，交流液压系统的加工成本更低，采用更少的零部件，通常不采用精密的伺服阀，对液压油要求低、抗污染能力强。在具有往复运动和冲击振动机构的设备中发挥了非常重要的作用。实际应用中需要根据负载的大小和往复运动幅度调整交流流量的大小。然而，受机械结构的限制，在线实时线性调整交流流量的幅值是非常困难的。
目前，国内外还没有针对交流液压系统专用的流量比例调节控制装置。采用交流液压原理的往复冲击振动设备，交流流量调节通常在离线状态下通过改变驱动曲柄的长度或凸轮的尺寸来实现。这种调节有两个缺点：1.调节无法在线进行，设备停止运行时方可操作；2.调节的幅值不可控，属于粗调状态，无法精确控制调节。因此，由于无法在线调节交流流量且流量幅值调节不可控，现有改变曲柄长度或凸轮尺寸的方式是不能实现交流流量高精度的在线比例调节。
发明内容
本发明的目的是：提供一种流量调节控制装置，实现了交流流量的实时、动态、在线、线性比例精确调节，解决传统改变曲柄长度等方法无法在线高精 度调节交流流量的问题。
本发明采用的技术方案是：一种在线交流流量比例调节的控制装置由三套子系统组成，分别是交流驱动子系统、交流流量输出子系统、杠杆比例调节子系统。交流驱动子系统主要由支撑板A1，电机支座2，联轴器A3，电机4，滑块套5，滑块在滑块套5内未画出，左滚动轴承支撑座13，曲柄14，右滚动轴承支撑座15，连杆16等组成。交流流量输出子系统系统主要由支撑板B22，液压缸23等组成。杠杆比例调节子系统主要由连接杆A 6、销子A7、滑块A 17，杠杆8，滚珠丝杠螺帽支架9，支持侧支座组件10，滑块C11，导轨12，杠杆支座18，销子C19，滚珠螺母20，滚珠丝杠21，固定侧支持组件27，联轴器B28，伺服电机29，伺服电机支座30，支撑底板31，连接杆B24、销子B25、滑块B26等组成。
其中，支撑板A1、支撑板B22固定于墙壁上，分别用于支撑交流驱动子系统和交流流量输出子系统；支撑底板31固定于地面上，用于支撑杠杆比例调节子系统。左滚动轴承支撑座13和右滚动轴承支撑座15固定在支撑板A1上用于支撑曲柄14，固定于电机支座2上的电机4通过联轴器A3与曲柄14相连接，曲柄14，连杆16，固定在支撑板A1上面的滑块套5和滑块组成曲柄连杆机构，曲柄14的圆周运动带动滑块在滑块套5内做正弦规律运动。连接杆A6上端和曲柄连杆机构中的滑块通过螺纹刚性连接，下端通过销子A7和滑块A17连接，通过连接杆A6和曲柄连杆机构中的滑块一起上下运动，带动滑块A17在杠杆8上运动。杠杆8与杠杆支座18为过盈配合，杠杆支座18通过销子C19与滚珠丝杠螺帽支架9上端相连接。滚珠丝杠螺帽支架9的底端通过螺钉固定在可以在导轨12上自由滑动的滑块C11上面，中部通过螺钉和滚珠螺母20连接。支持侧支座组件10和固定侧支持组件27固定于支撑底板31上面，用于支撑和滚 珠螺母20配合的滚珠丝杠21。固定在伺服电机支座30的伺服电机29通过联轴器B28带动滚珠丝杠21旋转，通过滚珠丝杠螺帽支架9带动杆支座18，杠杆8左右移动，实现杠杆8的工作支点的调整。当选定好杠杆8的工作支点后，滑块A17在杠杆8上运动，同时带动杠杆8绕工作支点转动，带动杠杆8另一端的滑块B26在杠杆8上运动。连接杆B24一端和滑块B26通过销子B25连接，另一端以螺纹形式与液压缸23输入端刚性连接。滑块B26的运动，带动连接杆B24的上下运动，带动固定于支撑板B22上液压缸23的活塞做放大/缩小正弦规律运动，将交流驱动子系统中的滑块在滑块套5中的正弦位移或速度变化，在线比例放大/缩小后，传递给液压缸23的活塞，实现液压缸23的输出端精确输出设定的交流流量。
本发明的效果和益处是：由交流驱动子系统，交流流量输出子系统和杠杆比例调节子系统三部分组成的该装置能够将交流驱动子系统中曲柄连杆机构产生的正弦位移变化通过杠杆比例调节子系统比例调节放大/缩小转变为一定比例正弦位移速度的变化，从而使液压缸输出端精确产生设定的交流流量。通过伺服电机通过滚珠丝杠运动带动杠杆支点的任意调整，实现杠杆系统的任意倍数放大/缩小，同时通过滑块、导轨机构保证了杠杆支点调整过程的平稳性，同时支点上的受力施加到导轨上，保证丝杠的直线度，提高了支点调节的精确性。该装置结构灵巧、布局合理、放大/缩小倍数调节方便，具有良好推广价值。
附图说明
图1是一种可变放大倍数的交流液压放大装置总体结构的主视图。
图2是一种可变放大倍数的交流液压放大装置总体结构的俯视图。
图3是一种可变放大倍数的交流液压放大装置总体结构的左视图。
图4是一种可变放大倍数的交流液压放大装置总体结构的等轴测图。
图5是另一个角度的结构示意图。
图中：1支撑板A；2电机支座；3联轴器A；4电机；5滑块套；
6连接杆A；7销子A；8杠杆；9滚珠丝杠螺帽支架；
10支持侧支座组件；11滑块C；12导轨；13左滚动轴承支撑座；
14曲柄；15右滚动轴承支撑座；16连杆；17滑块A；18杠杆支座
19销子C；20滚珠螺母；21滚珠丝杠；22支撑板B；23液压缸；
24连接杆B；25销子B；26滑块B；27固定侧支持组件；28联轴器B；
29伺服电机；30伺服电机支座；31支撑底板。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
交流驱动子系统中支撑板A1，交流流量输出子系统中支撑板B22，固定于墙壁上，用于支撑各自的子系统，杠杆比例调节子系统中的支撑底板31，固定于地面上，用于支撑杠杆比例调节子系统。交流驱动子系统中，电机支座2固定在支撑板A1上，电机4通过联轴器A3与曲柄14相连接，而曲柄14、连杆16、固定在支撑板A1上面的滑块套5、滑块在滑块套5里面未画出组成曲柄连杆机构，曲柄14的圆周运动带动滑块在滑块套5内位移速度按照正弦规律变化。
在杠杆比例调节子系统中，连接杆A6上端和曲柄连杆机构中的滑块通过螺纹刚性连接，下端通过销子A7和滑块A17连接，连接处是一个圆柱铰链，通过连接杆A6和曲柄连杆机构中的滑块一起上下运动，带动滑块A17在杠杆8上运动。杠杆8足够长与杠杆支座18为过盈配合，杠杆支座18通过销子C19与滚珠丝杠螺帽支架9上端相连接，连接处形成一个圆柱铰链。滚珠丝杠螺帽支架9的底端通过螺钉固定在滑块C11上面，中部通过螺钉和滚珠螺母20连接。伺服电机29通过联轴器B28带动滚珠丝杠21旋转，继而滚珠丝杠螺帽支架9 带动杆支座18、与杠杆支座18过盈配合的杠杆8左右移动，从而调整了杠杆8的工作支点，实现杠杆系统的比例调节。当选定好杠杆8的工作支点之后，滑块A17在杠杆8上运动，同时带动杠杆8绕工作支点转动，继而实现杠杆8另一端的滑块B26在杠杆8上运动。而连接杆B24一端和滑块B26通过销子B25以圆柱铰链形式连接，另一端以螺纹形式与液压缸23输入端刚性连接。滑块B26的运动，带动连接杆B24的上下运动，从而将交流驱动子系统中的滑块的运动，在线比例放大/缩小后，传递到交流流量输出子系统中。通过和滚珠丝杠螺帽支架9刚性地连接的滑块C11和固定在支撑底板31上面的导轨12之间的配合，保证了在支点调整过程的平稳性，同时支点上的受力通过滚珠丝杠螺帽支架9和滑块11施加到导轨12上，保证丝杠的直线度，提高支点调节的精确性。
交流流量输出子系统中，液压缸23固定于支撑板B22上面，它的输入端通过螺纹与杠杆比例调节子系统中的连接杆B24连接。连接杆B24带动液压缸23的活塞位移速度按照放大/缩小一定倍数的正弦规律运动。从而将交流驱动子系统中的滑块在滑块套5正弦位移速度变化，实时、动态、在线、线性放大/缩小任意倍数后传递给液压缸23的活塞，实现液压缸23的输出端精确输出设定的交流流量。
如附图1～5所示，装配时零件用煤油清洗，晾干后配合表面涂油，各零件不加工表面应清洗干净，除去毛边毛刺，浸涂防锈漆。该装置主要由三套子系统组成，分别是交流驱动子系统、交流流量输出子系统、杠杆比例调节子系统。如图1所示，支撑板A1，支撑板B22固定于墙壁上，分别用于交流驱动子系统、交流流量输出子系统，支撑底板22固定于地面上用于支撑杠杆比例调节子系统。将滑块套5、左滚动轴承支撑座13、右滚动轴承支撑座15固定在支撑板A1上面，用于支撑曲柄连杆机构。将液压缸23固定于支撑板B22上面，输入端由连 接杆B24带动。支持侧支座组件10和固定侧支座组件27固定在支撑底板31上面，用来支撑滚珠丝杠8，导轨12也固定在支撑底板31上面，使滑块C11可以在其上面左右滑动。
调整杠杆8与支撑底板31之间的角度，使其轴线与支撑底板31的支撑面平行，伺服电机29采用高精度位置控制模式，脉冲数为10000个/圈，丝杠的螺距采用5mm，具有较高的运动速度和位置控制精度。开动伺服电机31，通过联轴器28带动滚珠丝杠21转动，继而带动杠杆8，滚珠丝杠螺帽支架9，杠杆支座18，滚珠丝杠螺帽支架19，滚珠螺母20，滑块11整体左右移动。杠杆支点同滑块套5的轴线的距离和同液压缸23轴线的距离的比值，就是在线比例放大/缩小的倍数，该比值大于1，杠杆比例调节子系统为放大系统，反之，为缩小系统。精准调整该比值，可以实现杠杆比例调节子系统的精确放大/缩小，而伺服电机31精度越高，这个定值越精确。
完成在线比例放大/缩小倍数调整之后，起动电机4，使其通过联轴器A3带动曲柄14转动，曲柄14旋转通过连杆16带动滑块在滑块套5内位移速度按照正弦规律运动，通过杠杆比例调节子系统将正弦运动放大/缩小一定倍数之后带动连接杆B24运动，继而使液压缸23的活塞位移速度按照放大/缩小一定倍数的正弦规律运动，从而实现将滑块在滑块套5产生正弦位移速度运动，实时、动态、在线、线性放大/缩小任意倍数后传递到液压缸23的输入端，使液压缸输出端精确产生设定的交流流量。
此外，通过和滚珠丝杠螺帽支架9刚性地连接的滑块C11和固定在支撑底板31上面的导轨12之间的配合，保证了在支点调整过程的平稳性，同时支点上的受力通过滚珠丝杠螺帽支架9和滑块11施加到导轨12上，保证丝杠的直线度，提高支点调节的精确性。该测量装置结构灵巧、操作方便、制造成本低， 具有较高的应用价值。