高集成阀门电液驱动装置的研制_蔡存坤.pdf
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1、液压气动与密封年第期 高集成阀门电液驱动装置的研制蔡存坤,韩 旭,孟淑平,张立娟,潘 英(北京精密机电控制设备研究所,北京)摘 要:针对目前舰船上采用集中能源控制和驱动阀门启闭的液压驱动装置,提出了一种分布式自带油源系统的高集成阀门电液驱动装置。该装置将控制驱动器、增压油箱、电机、泵、控制阀组、双液压缸及执行机构高度集成为一体,通过控制驱动器控制并驱动电机和阀组动作,实现阀门的启闭。该装置的研制和应用既可改变原全船液压长管路的不足,又可提高全船使用效率,并达到减振降噪的效果。性能试验结果显示其伸出和缩回的全行程时间均小于 ,运行稳定可靠。关键词:液压驱动装置;分布式;高集成;阀门电液驱动;减振
2、降噪中图分类号:文献标志码:文章编号:()o o o k,g,Yg(o o oo,):o oo o o,o o o oo oo ,o,oo,oo o,o o o o,o oo oo oo o o,o o o o o o o o o o o o o o,o o o o,o o o o o o o ,oo :;o;o o o收稿日期:作者简介:蔡存坤(),男,山东莘县人,工程师,硕士,主要研究方向为流体传动及控制。引言舰船作为海洋工作重要的使用装备,其静音性和可靠性对工作性能起到至关重要的作用。在舰船上遍布着各种阀门,众多系统均依靠阀门的开启和关闭来实现操纵,而阀门开闭是通过阀门驱动装置进行控制的
3、。目前,舰船阀门驱动装置主要采用液压驱动的方式,而油源为集中能源。集中能源主要存在液压油管遍布,管路长且连接复杂,从而易引起液压脉动及液压冲击,并且为单点故障模式,导致单点噪声大且可靠性较低,进而直接影响着舰船的静音性和可靠性,而且这种复杂性也会导致管路漏油几率增大,并且发生故障也不易排查。此外,其安装、调试、维护和保养也比较复杂,建造成本高,占用空间大。因此,亟需一种集动力单元和电控部分为一体,便于集成化分布控制的阀门电液驱动装置。针对以上问题,研制了一种高集成阀门电液驱动装置,为阀门提供动力。该装置将电机、泵、油箱及控制器进行高度集成,集液压动力单元和电控部分为一体,可应用于单个阀门控制系
4、统,摆脱集中能源限制,减少管路使用,降低液压脉动及冲击在长管路中的影响,进而减轻振动和噪声,而且可多点布控,提高了舰船静音性和可靠性。装置工作原理高集成阀门电液驱动装置主要包括电动液压能源和阀体,其工作原理如图 所示。当控制驱动器接受到开关指令信号时,控制驱动器控制伺服电机运转带动泵为液压系统建压,同时控制电磁换向阀;液压油经电磁换向阀的控制,轮换进入左右液压缸。当液压油进入左液压缸(右液压缸)时,液压油将液缸内活塞推向右边(左边),同时,右液压缸(左液压缸)排油,活塞的运动将齿条向右(向左)推动,通过齿条带动曲轴逆时针(顺时针)旋转,则曲轴带动连杆运动,连杆带动顶 o杆向下(向上)运动,从而
5、实现阀门的开启(关闭)。图 工作原理简图 液压系统原理电动液压能源的液压系统主要由电机、泵、自增压油箱、电磁换向阀、溢流阀、旁通阀及左、右液压缸等组成,其液压原理图如图 所示。电机 泵 油滤 自增压油箱 液面传感器 溢流阀 电磁换向阀 旁通阀 单向阀 左液压缸 右液压缸 液控单向阀 加注活门 低压安全阀 储油箱图 液压系统原理图该液压系统采用封闭式设计,在闭式液压系统中,泵的进出油口直接与液压缸的左右腔相连,液体介质在液压管道中封闭的循环。并且,油液采用真空加注的方式,最大程度减少油液的空气含量,并利用自增压油箱实现对油液的温度补偿,维持回油压力,充分降低空穴及气蚀现象发生的可能性,从而保证油
6、液流动的稳定性,避免出现较大的液压冲击。顶杆伸出动作结束并停机后,液控单向阀无反向液控力,此时右液压缸的油路被液控单向阀截断,实现液压自锁功能。旁通阀平时处于截止状态,通过手动按钮使旁通阀处于通路状态时,左、右液压缸油腔沟通,可通过工具手动驱动曲轴实现手操功能。当回油压力过高,低压安全阀开启,释放多余的油液到外部的外接储油箱,保证系统的安全性。当自增压油箱液位过低时,可通过液面传感器向控制驱动器进行反馈,保证系统工作的安全性。装置结构设计针对舰船内部空间有限,为尽可能保证内部人员工作活动要求的现实情况,需对装置的体积进行优化设计,确定装置整体结构布局和功能的实现方式,因此装置采用集成化结构设计
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