[发明专利]一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构

说明书

本发明属于大型船舶操舵机构技术领域，实现了两腔“微差动”，降低了系统对液压能源流量的需求，提高了系统能源利用效率的单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构；包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱(10)，所述伺服机构主体包括：作动筒(1)、活塞杆(2)、壳体(3)、支撑杆(4)、后支撑(5)、前支撑(6)、位移传感器(7)、支撑圈A(8)及组合密封A(9)；降低了系统对液压能源流量的需求，提高了系统能源利用效率、实现紧凑型闭式系统设计、能够有效承受负载的径向分力，避免拉缸、增加了伺服机构结构的紧凑性和抗干扰能力。

技术领域

本发明属于大型船舶操舵机构技术领域，具体涉及一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构。

背景技术

双出杆液压伺服机构主要优点有两腔对称性好，两腔特性的一致性控制易于实现，其主要的缺点是伺服机构的轴向长度较长，结构的紧凑性不佳；传统单出杆液压伺服机构具有结构紧凑的优点，但是在伸缩性能一致性要求高的应用场合，其控制较复杂或能源利用率较低。

本专利实例的应用场合要求负载力达到60T，行程达到600mm，最小轴向长度小于1200mm，要求伺服机构伸缩性能一致性好。双出杆结构不能满足最小轴向长度要求，因此只能采用单出杆结构，而传统的单出杆结构要满足设计要求，将使伸出方向能源需求巨大，伸缩特性一致性控制复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种实现了两腔“微差动”，降低了系统对液压能源流量的需求，提高了系统能源利用效率的单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构。

本发明所采用的技术方案是：

一种单出杆高紧凑型“微差动”闭式伺服机构，包括伺服机构主体和两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱，所述伺服机构主体包括：作动筒、活塞杆、壳体、支撑杆、后支撑、前支撑、位移传感器、支撑圈A及组合密封A；其中支撑杆短端装入壳体的主孔，通过法兰固定于壳体上，支撑杆长端装于活塞杆内，和活塞杆之间设有支撑圈A和组合密封A，位移传感器的两端通过前支撑和后支撑安装在支撑杆内，位移传感器位于前支撑侧的杆端通过一个零位调节机构固定在活塞杆内，随活塞杆一起运动，活塞杆装于作动筒；；所述两个机械弹簧和气压双作用的自增压油箱安装在壳体外侧端面。

所述机械弹簧和气压双作用的自增压油箱包括，油箱壳体、油箱活塞、大弹簧、小弹簧、通气孔、大背母、螺母、支撑圈B、组合密封B及充气嘴；其中油箱壳体和油箱活塞为中空筒状，油箱活塞装于油箱壳体内，油箱活塞右侧与油箱壳体内壁形成的空间为充气容积，在充气容积内，大弹簧和小弹簧并联一端装于油箱活塞内，另一端顶于油箱壳体上，油面传感器固定端安装于壳体上，移动端安装于油箱活塞中，油箱活塞和油箱壳体之间通过支撑圈B和组合密封B的形式进行支撑和密封，油箱壳体中部设有通气孔，油箱壳体口部设有螺母，油箱壳体上设有大背母。

本发明的有益效果是：

1.通过无杆腔内置支撑杆的方式，使两腔有效面积比达到90％，相比传统的单出杆结构70％左右的两腔有效面积比，有了显著提高，实现了两腔“微差动”，降低了系统对液压能源流量的需求，提高了系统能源利用效率；

2.本发明“微差动”结构使得如应用实例的大负载、长行程的伺服机构伸缩容积变化不大，能够通过小型化的自增压油箱适应系统容积变化，实现紧凑型闭式系统设计；

3.本发明采用支撑圈+串联冗余组合密封的支撑+密封结构，在保证直线密封可靠性的前提下，通过发挥大负载能力支撑圈的支撑作用，增大活塞杆和作动筒之间的单边间隙达0.6mm以上，加上无杆腔内置支撑杆的辅助支撑作用，能够有效承受负载的径向分力，避免拉缸；

4.本发明将直线位移传感器安装在活塞杆内，增加了伺服机构结构的紧凑性和抗干扰能力；