专利名称：一种双余度电液伺服执行器的制作方法
技术领域：
本发明是与电液伺服执行器有关，更具体而言是一种包括双出杆液压缸，单出杆液压缸及其液压控制系统的双余度电液伺服执行器。
背景技术：
当液压装置用于一些重要场合时，要求液压装置具有一定的冗余量，如飞机主飞行面所使用的液压执行器，在一套液压装置发生故障时，另一套液压装置能够替代其投入运行，使飞机正常飞行。在现有的电液伺服回路装置中，所使用的双余度液压执行器，采用的是两个双出杆液压缸串接组合而成的液压执行器，在使用中一用一备，也可以同时工作。液压执行器中的两个液压缸分别由各自的动力源和控制元件及控制系统控制，构成两个独立的电液伺服系统。为了提高液压伺服机构的能量利用率，减少油管长度，减轻系统重量，新的技术采用闭式方法控制其中的双出杆液压紅，已有相应的专利技术EP0271744， 1988-06-22，DE3919823A1，1990-12-20，由于双出杆液压缸两腔流量对称，液压泵从液压缸一腔吸入的油液量与排出到液压缸另一腔的油液量相等，采用现有的液压泵，液压泵进出油口和液压缸的两腔直接相连，就可控制双出杆液压缸的运行，液压缸的速度与泵的排量和转速成正比，这样的装置系统具有能量损失小，能量效率高的特点。但这种双出杆液压缸，由于活塞杆双向伸出，占用空间较大，尤其是液压缸的行程较大时，这个缺点就更加突出，这对于要求占用空间较小的设备，如飞行器等来讲是非常不可取的，而这种闭式回路中，由于液压油交换量较少，长时间工作系统温度会很高，油液温升较高，对液压系统稳定工作产生不利影响。液压系统中，90%以上的液压执行器都采用单出杆的差动液压缸，由于单出杆液压缸两腔的流量不相等，这样就不能采用现有的双出口液压泵直接构成闭式回路，还需要一些辅助措施，或者对液压泵的结构重新设计，使其匹配单出杆液压缸的面积差，已有公开号为CN1818382A的一种“闭式电液控制系统”的发明专利，就提供了这样一种方法，该发明公开了一种三油口的液压泵，泵的吸油口和低压油源相连通，另外两个工作油口分别与单出杆液压缸的两腔相连通，解决了泵控差动液压缸两腔作用面积不相等的问题，可减小液压缸的轴向尺寸，但是目前的两个双出杆液压缸串接构成的冗余液压执行器并不适合使用这种三油口的液压泵。
发明内容
本发明的目的是提供一种双余度电液伺服执行器，以优化电液伺服执行器结构， 减小执行器所占用的空间，同时降低电液伺服液压系统的发热量，使得电液伺服液压装置
工作稳定、安全。为了实现上述目的，本发明所提供的一种双余度电液伺服执行器，包括一双出杆液压缸1，一个单出杆液压缸2，双出杆液压缸1和单出杆液压缸2共用同一个缸体21，双出杆液压缸1和单出杆液压缸2共用同一个活塞杆4，活塞杆4在双出杆液压缸1的一侧向外伸出，位移传感器3布置在单出杆液压缸2的无杆腔，检测活塞杆4的位移。还包括有相应的双出杆液压缸1的液压控制系统I和单出杆液压缸2的液压控制系统II。在上述技术方案中，所述液压控制系统I是闭式液压控制系统和开式液压控制系统的一种，其所述闭式液压控制系统是双向液压泵8的两油口通过第一两位四通电磁换向阀11，分别与双出杆液压缸1的两腔连接，双向液压泵8的旋转轴经过联轴器与第一伺服电机9的输出轴连接，第一控制器5的输出信号连接到第一伺服电机9的控制端；其所述开式液压控制系统是压力油和油箱M与电液伺服阀22连接，电液伺服阀22通过第一两位四通电磁换向阀11，分别与双出杆液压缸1的的两腔连接，第三控制器23的输出信号与电液伺服阀22的控制端连接；所述液压控制系统II是闭式液压控制系统，三油口液压泵13的吸油口与第二蓄能器17连接，另外两个油口通过第二两位四通电磁换向阀19，分别与单出杆液压缸2的两腔连接，三油口液压泵13的旋转轴经过联轴器与第二伺服电机16的输出轴连接，第二控制器12的输出信号连接到第二伺服电机16的控制端；所述双出杆液压缸1和单出杆液压缸2的活塞杆4上可以标刻有刻度；所述第一蓄能器6和第二蓄能器17是压力式油箱和蓄能器中的一种；所述双向液压泵8是定量液压泵和比例控制的双向变排量液压泵中的一种；所述三油口液压泵13是定量液压泵和比例控制的双向变排量轴向柱塞泵中的一种；所述的液压控制系统I是液压泵控制的闭式回路和伺服阀控制的开式回路中的一种。本发明一种双余度电液伺服执行器，与现有技术相比，采用由一个双活塞杆的液压缸和一个单活塞杆的液压缸串接组成，与现有的两个双活塞杆的液压缸串接构成的执行器相比，可节省轴向空间三分之一，对于大行程液压缸效果尤为明显，这对于如飞行器等要求占用空间小的设备来讲是非常重要的。本发明采用的双余度电液伺服执行器，由于采用了一个用单活塞杆的液压缸，相比双活塞杆的液压缸组成的闭式回路，由于存在冷热油的交换，降低了系统的工作温度，使得系统工作更加安全、稳定。
图1是本发明双余度电液伺服执行器的结构示意图和本发明双余度电液伺服执行器的液压控制系统原理图。图2是本发明双余度电液伺服执行器的结构示意图和本发明双余度电液伺服执行器的另一种液压控制系统原理图。图中1 双出杆液压缸；2 单出杆液压缸；3 位移传感器；4 活塞杆；5 第一控制器；6 第一蓄能器；7 第一单向阀；8 双向液压泵；9 第一伺服电机；10 第二单向阀； 11 第一两位四通电磁换向阀；12 第二控制器；13 三油口液压泵；14 第一液控单向阀； 15 第一溢流阀；16 第二伺服电机；17 第二蓄能器；18 第二液控单向阀；19 第二两位四通电磁换向阀；20 第二溢流阀；21 紅体；22 电液伺服阀；23 第三控制器；24 油箱。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作出进一步的详细说明。实施方式1实施本发明所述的一种双余度电液伺服执行器，包括双出杆液压缸1及其液压控制系统I，单出杆液压缸2及其液压控制系统II。如附图1所示双余度电液伺服执行器由一个双出杆液压缸1和一个单出杆液压缸2串接组成，双出杆液压缸1和单出杆液压缸2共用同一个缸体21，双出杆液压缸1和单出杆液压缸2共用同一个活塞杆4，活塞杆4在双出杆液压缸1的一侧向外伸出，活塞杆 4上可以标刻有指示其伸出量的刻度，位移传感器3布置在单出杆液压缸2的无杆腔，检测活塞杆4的位移；双出杆液压缸1与单出杆液压缸2驱动的是同一负载，使用中一用一备， 也可以同时工作；一种双出杆液压缸1的液压控制系统I如附图1所示液压控制系统为闭式液压系统，由双向液压泵8、第一伺服电机9、第一单向阀7和第二单向阀10、第一两位四通电磁换向阀11、第一蓄能器6、第一控制器5组成，双向液压泵8的旋转轴经过联轴器与第一伺服电机9的输出轴连接，双向液压泵8的两个出口通过管道与第一两位四通电磁换向阀11的P 口、2 口连接，第一两位通四电磁换向阀11的Γ 口、5 口分别与双出杆液压缸1的两腔连接，第一单向阀7的出口和第二单向阀10的出口分别与双向液压泵8的两个出口连接，第一单向阀7的进口和第二单向阀10的进口与第一蓄能器6连接，同时第一单向阀7和第二单向阀10与双出杆液压缸1并联连接，双出杆液压缸1的位移信号由位移传感器3检测并与第一控制器5连接，输入指令信号与第一控制器5连接，第一伺服电机9转速信号与第一控制器5连接，第一控制器5输出信号与第一伺服电机9的控制端连接，控制第一伺服电机9的转速和方向； 单出杆液压缸2的液压控制系统II如附图1所示由三油口液压泵13、第二伺服电机16、第一液控单向阀14和第二液控单向阀18、第一溢流阀15和第二溢流阀20、第二两位四通电磁换向阀19、第二蓄能器17，第二控制器12组成，三油口液压泵13的旋转轴经过联轴器与第二伺服电机16的输出轴连接，三油口液压泵13的乓出口与第二蓄能器17连接，三油口
液压泵13的乙、&出口通过管道分别与第二两位四通电磁换向阀19的ρ 口、J 口连接， 第二两位四通电磁换向阀19的〒口 - 口分别与单出杆液压缸2的有杆腔和无杆腔连接， 第一液控单向阀14的朽口及第二液拄早向阀18的P2 口分别与单出杆液压缸2的有杆腔和无杆腔连接，第一液控单向阀14的巧口及第二液控单向阀18的巧口与第二蓄能器17连接，第一液控单向阀14的控制油口 Pc及第二液控单向阀18的控制油口 Pc分别与单出杆液
压缸2的无杆腔和有杆腔连接，第一溢流阀15的进口和出口分别与单出杆液压缸2的有杆腔和无杆腔连接，第二溢流阀20的进口和出口分别与单出杆液压缸2的无杆腔和有杆腔连接，单出杆液压缸2的位移信号由位移传感器3检测并与第二控制器12连接，输入指令信号与第二控制器12连接，第二伺服电机16转速信号与第二控制器12连接，第二控制器12 的输出信号与第二伺服电机16的控制端连接，控制第二伺服电机16的转速和方向。实施方式2
本发明本发明所述的一种双余度电液伺服执行器的的另一种液压控制系统如附图2 所示双出杆液压缸1的另一种液压控制系统I如图2所示，采用开式液压控制系统，由电液伺服阀22、第一两位四通电磁换向阀11、第三控制器23、油箱M组成，压力油和油箱M
分别与电液伺服阀22的”口和T 口连接，电液伺服阀22的口、5 口分别与第一两位四通电磁换向阀11的户口、2 口连接，第一两位四通电磁换向阀11的T 口、S 口分别与双出杆液压缸1的的两腔连接，双出杆液压缸1的位移信号由位移传感器3检测并与第三控制器23连接，输入指令信号与第三控制器23连接，第三控制器23的输出信号与电液伺服阀 22的控制端连接；单出杆液压缸2的液压控制系统II如附图1所示由三油口液压泵13、第二伺服电机16、第一液控单向阀14和第二液控单向阀18、第一溢流阀15和第二溢流阀20、 第二两位四通电磁换向阀19、第二蓄能器17，第二控制器12组成，三油口液压泵13的旋转
轴经过联轴器与第二伺服电机16的输出轴连接，三油口液压泵13的乓出口与第二蓄能器 17连接，三油口液压泵13的乙、^出口通过管道分别与第二两位四通电磁换向阀19的” 口、』口连接，第二两位四通电磁换向阀19的T 口、5 口分别与单出杆液压缸2的有杆腔和无杆腔连接，第一液控单向阀14的巧口及第二液控单向阀18的巧口分别与单出杆液压缸 2的有杆腔和无杆腔连接，第一液控单向阀14的巧口及第二液控单向阀18的巧口与第二蓄能器17连接，第一液控单向阀14的控制油口 Pc及第二液控单向阀18的控制油口尺分
别与单出杆液压缸2的无杆腔和有杆腔连接，第一溢流阀15的进口和出口分别与单出杆液压缸2的有杆腔和无杆腔连接，第二溢流阀20的进口和出口分别单出杆液压缸2的无杆腔和有杆腔连接，单出杆液压缸2的位移信号由位移传感器3检测并与第二控制器12连接， 输入指令信号与第二控制器12连接，第二伺服电机16转速信号与第二控制器12连接，第二控制器12的输出信号与第二伺服电机16的控制端连接，控制第二伺服电机16的转速和方向。
权利要求
1.一种双余度电液伺服执行器，包括双出杆液压缸(1)，单出杆液压缸(2)，所述双出杆液压缸(1)和单出杆液压缸(2)共用同一个缸体(21)，所述双出杆液压缸(1)和单出杆液压缸(2 )共用同一个活塞杆(4 )，所述活塞杆(4 )在双出杆液压缸(1)的一侧向外伸出，位移传感器(3)设置在单出杆液压缸(2)的无杆腔，检测活塞杆(4)的位移；还包括有相应的双出杆液压缸(1)的液压控制系统I和单出杆液压缸(2)的液压控制系统II。
2.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述液压控制系统I是闭式液压控制系统和开式液压控制系统的一种。
3.如权利要求2所述的双余度电液伺服执行器，其所述闭式液压控制系统是双向液压泵(8)的两油口通过第一两位四通电磁换向阀(11)，分别与双出杆液压缸(1)的两腔连接， 双向液压泵(8)的旋转轴经过联轴器与第一伺服电机(9)的输出轴连接，第一控制器(5)的输出信号连接到第一伺服电机(9)的控制端。
4.如权利要求2所述的双余度电液伺服执行器，其所述开式液压控制系统是压力油和油箱(24)与电液伺服阀(22)连接，电液伺服阀(22)通过第一两位四通电磁换向阀(11)，分别与双出杆液压缸(1)的的两腔连接，第三控制器(23)的输出信号与电液伺服阀(22)的控制端连接。
5.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述液压控制系统II是闭式液压控制系统，三油口液压泵(13)的吸油口与第二蓄能器(17)连接，另外两个油口通过第二两位四通电磁换向阀(19)，分别与单出杆液压缸(2)的两腔连接，三油口液压泵(13)的旋转轴经过联轴器与第二伺服电机(16)的输出轴连接，第二控制器(12)的输出信号连接到第二伺服电机(16)的控制端。
6.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述双出杆液压缸(1)和单出杆液压缸(2)的活塞杆(4)上可以标刻有刻度。
7.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述第一蓄能器(6)和第二蓄能器 (17)是压力式油箱和蓄能器中的一种。
8.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述双向液压泵(8)是定量液压泵和比例控制的双向变排量液压泵中的一种。
9.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述三油口液压泵(13)是定量液压泵和比例控制的双向变排量轴向柱塞泵中的一种。
10.如权利要求1所述的双余度电液伺服执行器，其所述的液压控制系统I是液压泵控制的闭式回路和伺服阀控制的开式回路中的一种。
全文摘要
一种双余度电液伺服执行器，包括有一双出杆液压缸串接一单出杆液压缸，双出杆液压缸一端向外延伸，连接负载；单出杆液压缸的无杆腔侧连接一位移传感器；且分别由液压控制系统控制。本发明采用双出杆液压缸与单出杆液压组成双余度电液伺服执行器，克服了采用两个双出杆液压缸串连构成的双余度执行器占用空间大的不足，使得结构更加紧凑，由于控制单出杆缸回路存在冷热油交换过程，降低了系统工作的温度，使得系统工作更加安全稳定。
文档编号F15B1/02GK102226453SQ20111016920
公开日2011年10月26日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者权龙 , 熊小晋, 王永进 申请人:太原理工大学