随动液压伺服液压缸结构特点分析

　　机液伺服系统由于具有结构简单紧凑,工作可靠,维护方便的特点,广泛应用于舵面操作系统,动力转向装置以及液压仿形机床等[1-2]。工业技术的进步和整机性能的提升,对机液伺服系统的功率重量比,功率体积比,控制精度和工作带宽提出了更高的要求。目前,国内常用的机液伺服系统主要包括喷嘴挡板式,射流管式和滑阀式三种类型(图1)[3],通过喷嘴挡板、射流管或滑阀驱动液压执行元件(液压缸,液压马达)动作以实现机液伺服系统的工作机能。喷嘴挡板式工作带宽高,不过抗油液污染能力低;射流管式可动件转动惯量大,响应较慢,不过喷口不易堵塞,可靠性高;滑阀式结构简单,加工性能好,工作稳定可靠,不过较大的可动件质量使其工作带宽较低。上述三种类型都采用液压控制元件与液压执行元件分离的结构形式,整体结构复杂,功率重量比和体积重量比较低。

　　本文提出了一种新型机液伺服系统结构, (该设计已获国家发明专利,专利号: ZL 200710068603)它将液压控制元件(滑阀)与液压执行元件(液压缸)结合为一体,构成随动液压伺服液压缸。介绍了该随动液压缸的结构特点,通过理论分析探讨了该随动液压缸的工作特点。

　　1　工作原理

　　随动液压伺服液压缸主要由前、后液压缸盖,液压缸体,单出杆活塞,伺服阀阀芯,操纵杆和密封圈组成(图2)。单出杆活塞内沿中心轴线开有阀体孔和径向环形沉割槽,伺服阀阀芯安装在阀体孔中,台肩与沉割槽相配,组成伺服阀的两个零开口节流控制边,实现随动液压缸无杆腔和有杆腔工作压力和控制流量的连续调节。操纵杆穿过后液压缸盖与阀芯固联,可控制伺服阀阀芯沿轴向往复移动。单出杆活塞内开有径向和轴向的油道,与液压缸体上的进油口以及前液压缸盖上的回油口相通,可将工作油液引至伺服阀的节流控制边以及液压缸的工作容腔。前液压缸盖上开有环形回油槽,与活塞出杆内的径向回油道相配;油槽宽度略大于活塞行程,当活塞往复移动时,可使回油道始终与回油口相通。

　　如图2所示,伺服阀节流控制边A、B关闭,有杆腔D中的压力油液在液压缸活塞上产生左向推力,无杆腔C此时处于封闭状态,封闭容腔产生右向反力与左向推力相平衡,此时液压缸活塞处于平衡状态。操作伺服阀阀芯向左移动,阀口B开启,阀口A保持关闭,无杆腔C通过差动油道b,阀口B以及回油道t卸压,P口油液进入有杆腔D,驱动活塞向左移动,直至重新取得平衡。操作阀芯向右移动,阀口A开启,阀口B保持关闭,无杆腔C通过差动油道a与有杆腔D相通,由于无杆腔C作用面积大于有杆腔D,液压缸活塞在差动推力作用下相右移动,直至重新达到如图2所示的平衡状态。由此可知,随动液压伺服液压缸通过直接耦合使单出杆活塞跟随伺服阀阀芯移动,从而实现机液伺服系统的工作机能。