带液压缓冲装置的电动加载器转让专利
申请号 : CN202011395248.4
文献号 : CN112460193B
文献日 : 2022-05-06
发明人 : 闫世程 , 薛亚红 , 葛家尚 , 张健钊 , 王占朝
申请人 : 天津理工大学
摘要 :
权利要求 :
1.带液压缓冲装置的电动加载器,其特征在于:包括电机和加载机构,电机的输出端和加载机构的输入端连接,所述加载机构包括缓冲组件,缓冲组件包括第一外壳、工作缸筒、导向座、补偿阀、压缩阀、密封圈、弹簧、油封、垫圈、油封盖、移动活塞、流通阀、伸张阀和活塞杆,第一外壳包括第一左端盖、储油缸筒和右端盖,第一左端盖、储油缸筒和右端盖同轴由左向右设置,工作缸筒和导向座安装在第一外壳内,导向座固定在工作缸筒的右端,补偿阀和压缩阀安装在工作缸筒上,导向座的右端有第一凸起,第一凸起、油封、垫圈和油封盖同轴由左向右依次设置,第一凸起、弹簧和密封圈同轴由内而外设置,第一外壳和工作缸筒、导向座、密封圈之间有储油腔,移动活塞安装在工作缸筒内,移动活塞的左侧有左腔室,移动活塞的右侧有右腔室,活塞杆从左向右依次穿过移动活塞、导向座、油封、垫圈、油封盖和右端盖,活塞杆的左端固定在移动活塞上,流通阀和伸张阀安装在移动活塞上;
加载机构还包括主丝杠、滚柱、内齿圈、丝杠螺母座、第一密封端盖、伸出活塞、第一轴承、第一弹性挡圈和连接接头,主丝杠的左端和电机的输出端连接,滚柱有多个,滚柱之间在圆周方向等间距分布,滚柱平行于主丝杠设置且和主丝杠螺纹连接,滚柱的左右两端有第二凸起,内齿圈安装在第二凸起上且和第二凸起啮合,丝杠螺母座同轴设置在主丝杠的外侧且和滚柱啮合,第一密封端盖固定在丝杠螺母座的左侧,丝杠螺母座的右侧固定在缓冲组件的左侧,伸出活塞安装在活塞杆的右侧,伸出活塞的左侧面有开口,第一轴承固定在开口内,第一弹性挡圈安装在第一轴承的右侧,第一弹性挡圈的内径小于第一轴承的轴承内圈的直径,主丝杠穿过开口和第一轴承的轴承内圈且在第一弹性挡圈的左侧,伸出活塞的右侧有连接接头;
加载机构还包括保持架和第二弹性挡圈,主丝杠穿过保持架和第二弹性挡圈,保持架安装在内齿圈远离滚柱的一侧,第二弹性挡圈安装在保持架远离内齿圈的一侧;
加载机构还包括第二外壳、毡封油圈、轴套、轴承座、第二轴承和锁紧螺母,主丝杠水平穿过第二外壳、毡封油圈、轴套、轴承座、第二轴承和锁紧螺母,第一外壳和第二外壳同轴由内而外设置,第二外壳包括第二密封端盖、第二左端盖、外缸筒和第三密封端盖,第二密封端盖、第二左端盖、外缸筒和第三密封端盖从左向右依次固定连接,第二密封端盖的内侧有凹槽,毡封油圈嵌设在凹槽中,轴承座固定在第二密封端盖的右侧,第二轴承固定在轴承座内,锁紧螺母固定在第二轴承的左侧。
2.根据权利要求1所述的带液压缓冲装置的电动加载器,其特征在于:缓冲组件的数量是2~6个。
3.根据权利要求1所述的带液压缓冲装置的电动加载器,其特征在于:加载机构还包括连接套筒和第四密封端盖,连接套筒和第四密封端盖在第二外壳内,主丝杠穿过连接套筒和第四密封端盖,连接套筒固定在右端盖的右侧,第四密封端盖固定在连接套筒的右侧。
4.根据权利要求1~3任一项所述的带液压缓冲装置的电动加载器,其特征在于:还包括旋转减速器,旋转减速器的输入端和电机的输出端连接,旋转减速器的输出端和加载机构的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的带液压缓冲装置的电动加载器,其特征在于:还包括联轴器,联轴器的输入端和旋转减速器的输出端连接,联轴器的输出端和加载机构的输入端连接。
说明书 :
带液压缓冲装置的电动加载器
技术领域
背景技术
械与液压加载装置,电动加载装置具有传动效率高、电气同步性好、工作运行平稳、结构紧
凑、维修方便等诸多优点,越来越受到广大科技工作者的青睐。
簧缓冲装置的刚性较大,在遭受冲击载荷后易变形损坏,结构较为复杂,并且弹簧在反复交
变应力作用下易疲劳失效,会造成装置机械结构加速老化,不利于后期的维护保养。中国专
利CN201510137801.7公开的是一种双向双动集成加载器,所述技术方案中,采用的是两组
蝶形弹簧来作为载荷输出与缓冲部件,而由于蝶形弹簧属于异形弹簧,制造精度要求高,加
工成本偏高,并且载荷偏差难以保证。中国专利CN201610116836.7公开的是一种谐波减速
器振动检测台轴向加载装置,在该技术方案中,采用压缩弹簧作为缓冲部件输出柔性载荷,
而由于弹簧处于压缩状态,轴向加载装置只能输出压缩载荷,无法提供拉伸方向的动载荷
或静载荷。当对电动加载器提出能够输出拉伸和压缩两个方向的动载荷或静载荷,且加载
精度要求高,载荷稳定性好,加载反馈响应快,机械结构紧凑等苛刻要求时,现有电动加载
装置无法满足要求。
发明内容
元器件。
接,所述加载机构包括缓冲组件,缓冲组件包括第一外壳、工作缸筒、导向座、补偿阀、压缩
阀、密封圈、弹簧、油封、垫圈、油封盖、移动活塞、流通阀、伸张阀和活塞杆,第一外壳包括第
一左端盖、储油缸筒和右端盖,第一左端盖、储油缸筒和右端盖同轴由左向右设置,工作缸
筒和导向座安装在第一外壳内,导向座固定在工作缸筒的右端,补偿阀和压缩阀安装在工
作缸筒上,导向座的右端有第一凸起,第一凸起、油封、垫圈和油封盖同轴由左向右依次设
置,第一凸起、弹簧和密封圈同轴由内而外设置,第一外壳和工作缸筒、导向座、密封圈之间
有储油腔,移动活塞安装在工作缸筒内,移动活塞的左侧有左腔室,移动活塞的右侧有右腔
室,活塞杆从左向右依次穿过移动活塞、导向座、油封、垫圈、油封盖和右端盖,活塞杆的左
端固定在移动活塞上,流通阀和伸张阀安装在移动活塞上,储油腔、左腔室和右腔室内有液
压油,利用液压油的阻尼效果和能量传递功能,可以有效缓解外部载荷的刚性冲击,起到缓
冲减振功能,保护加载装置和受载元器件。
多个,滚柱之间在圆周方向等间距分布,滚柱平行于主丝杠设置且和主丝杠螺纹连接,滚柱
的左右两端有第二凸起,内齿圈安装在第二凸起上且和第二凸起啮合,丝杠螺母座同轴设
置在主丝杠的外侧且和滚柱啮合,第一密封端盖固定在丝杠螺母座的左侧,丝杠螺母座的
右侧固定在缓冲组件的左侧,伸出活塞安装在活塞杆的右侧,伸出活塞的左侧面有开口,第
一轴承固定在开口内,第一弹性挡圈安装在第一轴承的右侧,第一弹性挡圈的内径小于第
一轴承的轴承内圈的直径,主丝杠穿过开口和第一轴承的轴承内圈且在第一弹性挡圈的左
侧,伸出活塞的右侧有连接接头。
一侧。
第二外壳同轴由内而外设置,第二外壳包括第二密封端盖、第二左端盖、外缸筒和第三密封
端盖,第二密封端盖、第二左端盖、外缸筒和第三密封端盖从左向右依次固定连接,第二密
封端盖的内侧有凹槽,毡封油圈嵌设在凹槽中,轴承座固定在第二密封端盖的右侧,第二轴
承固定在轴承座内,锁紧螺母固定在第二轴承的左侧。
密封端盖固定在连接套筒的右侧。
气自动化,以适应载荷输出的实际特性需求,达到载荷输出连续稳定,载荷调控范围明显提
高,加载精度显著提升的目的。
时,通过调控电机输出轴的位移大小、移动速度和往复频率等参数,可以实现电动加载器动
静载荷的施加,实现对载荷输出的精确控制。
升其传动精度和载荷传递效率,并且兼具结构简单、体积小、重量轻等优点。
附图说明
性挡圈;30、连接接头;31、保持架;32、第二弹性挡圈;33、第二外壳;34、毡封油圈;35、轴套;
36、轴承座;37、第二轴承;38、锁紧螺母;39、连接套筒;40、第四密封端盖;211、第一外壳;
212、工作缸筒;213、导向座;214、补偿阀;215、压缩阀;216、密封圈;217、弹簧;218、油封;
219、垫圈;220、油封盖;221、储油腔;222、移动活塞;223、左腔室;224、右腔室;225、流通阀;
226、伸张阀;227、活塞杆;231、第二凸起;331、第二密封端盖;332、第二左端盖;333、外缸
筒;334、第三密封端盖;2111、第一左端盖;2112、储油缸筒;2113、右端盖;2131、第一凸起。
具体实施方式
基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗
示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对
本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相
对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可
以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”
的含义是两个或两个以上。
以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。
包括缓冲组件21,缓冲组件21包括第一外壳211、工作缸筒212、导向座213、补偿阀214、压缩
阀215、密封圈216、弹簧217、油封218、垫圈219、油封盖220、移动活塞222、流通阀225、伸张
阀226和活塞杆227,第一外壳211包括第一左端盖2111、储油缸筒2112和右端盖2113,第一
左端盖2111、储油缸筒2112和右端盖2113同轴由左向右设置,工作缸筒212和导向座213安
装在第一外壳211内,导向座213固定在工作缸筒212的右端,补偿阀214和压缩阀215安装在
工作缸筒212上,导向座213的右端有第一凸起2131,第一凸起2131、油封218、垫圈219和油
封盖220同轴由左向右依次设置,第一凸起2131、弹簧217和密封圈216同轴由内而外设置,
第一外壳211和工作缸筒212、导向座213、密封圈216之间有储油腔221,移动活塞222安装在
工作缸筒212内,移动活塞222的左侧有左腔室223,移动活塞222的右侧有右腔室224,活塞
杆227从左向右依次穿过移动活塞222、导向座213、油封218、垫圈219、油封盖220和右端盖
2113,活塞杆227的左端固定在移动活塞222上,流通阀225和伸张阀226安装在移动活塞222
上。
的输出端连接,滚柱23有多个,滚柱23之间在圆周方向等间距分布,滚柱23平行于主丝杠22
设置且和主丝杠22螺纹连接,滚柱23的左右两端有第二凸起231,内齿圈24安装在第二凸起
231上且和第二凸起231啮合,丝杠螺母座25同轴设置在主丝杠22的外侧且和滚柱23啮合,
第一密封端盖26固定在丝杠螺母座25的左侧,丝杠螺母座25的右侧固定在缓冲组件21的左
侧,伸出活塞27安装在活塞杆227的右侧,伸出活塞27的左侧面有开口,第一轴承28固定在
开口内,第一弹性挡圈29安装在第一轴承28的右侧,第一弹性挡圈29的内径小于第一轴承
28的轴承内圈的直径,主丝杠22穿过开口和第一轴承28的轴承内圈且在第一弹性挡圈29的
左侧,伸出活塞27的右侧有连接接头30,连接接头30可以加工出外螺纹,方便其与受载部件
通过螺纹连接的形式固定连接。
的位置,保证滚柱23不会松脱,第二弹性挡圈32安装在保持架31远离内齿圈24的一侧。
37和锁紧螺母38,第一外壳211和第二外壳33同轴由内而外设置,第二外壳33包括第二密封
端盖331、第二左端盖332、外缸筒333和第三密封端盖334,第二密封端盖331、第二左端盖
332、外缸筒333和第三密封端盖334从左向右依次固定连接,第二密封端盖331的内侧有凹
槽,毡封油圈34嵌设在凹槽中,轴承座36固定在第二密封端盖331的右侧,第二轴承37固定
在轴承座36内,锁紧螺母38固定在第二轴承37的左侧,限制了第二轴承37在水平方向的位
置,保证了第二轴承37不会松脱。
右端盖2113的右侧,第四密封端盖40固定在连接套筒39的右侧,对主丝杠22起到限位的作
用。
动比,增强其承载性能,提升其传动精度和载荷传递效率,并且兼具结构简单、体积小、重量
轻等优点。
22,主丝杠22分别带动滚柱23、丝杠螺母座25和缓冲组件21做直线运动,此时,缓冲组件21
的储油腔221、左腔室223和右腔室224储存有一定量的液压油,并且补偿阀214、压缩阀215、
流通阀225和伸张阀226等液压控制阀均处于闭合状态,这样储油腔221、左腔室223和右腔
室224内部会产生一定的压力,保持移动活塞222和工作缸筒212之间的相对位置不变,活塞
杆227带动伸出活塞27和连接接头30在轴套35、第四密封端盖40和第三密封端盖334的导向
作用下继续向右作直线运动,直至连接接头30与受载部件相接触,相对位置固定不动。当连
接接头30与受载部件接触后,缓冲组件21的活塞杆227、伸出活塞27和连接接头30停止直线
运动,丝杠螺母座25以及与其固定的缓冲组件21在电机1驱动下继续向右作直线运动,缓冲
组件21内部的工作缸筒212向右运动,而活塞杆227保持固定,这样导致左腔室223的容积减
小,液压油压力增大,压力经移动活塞222、活塞杆227、伸出活塞27和连接接头30传递至受
载部件,当缓冲组件21所提供的压力达到设定输出载荷时,开启流通阀225,液压油流经流
通阀225进入右腔室224,由于右腔室224被活塞杆227占据一部分空间,因而右腔室224增加
的容积是要小于左腔室223减小的容积,一部分左腔室223的液压油于是就推开压缩阀215,
流回储油腔221,从而保持缓冲组件21输出压力稳定,电动加载器对受载部件施加静态载
荷,同时上述液压阀对液压油的节流作用会对电动加载器输出压缩载荷时起到减振阻尼功
能,在此过程中,右端盖2113对伸出活塞27起到限位作用。另外,当需要对受载部件施加动
态形式压力载荷时,可以通过调控电机1输出轴的位移大小、转动速度、转动频率等参数来
实现,也可以通过调节补偿阀214、压缩阀215、流通阀225和伸张阀226的开口闭合、流量大
小、系统压力等参数来实现,缓冲组件21可以通过改变补偿阀214、压缩阀215、流通阀225和
伸张阀226的上述参数来调整其载荷输出特性,以达到调控电动加载器的载荷范围、输出速
度、加载精度等工作性能的目的,从而实现了电动加载器输出载荷的柔性传递、行程的有效
调节以及振动幅值与振动载荷的高效控制,达到载荷输出连续稳定,载荷调控范围明显提
高,加载精度显著提升的目标。
降速增矩后,经联轴器6将运动和动力传递至主丝杠22,主丝杠22分别带动滚柱23、丝杠螺
母座25和缓冲组件21做直线运动,此时,缓冲组件21的储油腔221、左腔室223和右腔室224
均储存有一定量的液压油,并且补偿阀214、压缩阀215、流通阀225、伸张阀226等液压控制
阀均处于闭合状态,这样储油腔221、左腔室223和右腔室224内部会产生一定的压力,随着
丝杠螺母座25以及与其固定的缓冲组件21在电机1驱动下继续向左作直线运动,缓冲组件
21内部的工作缸筒212与移动活塞222会产生相对位移,从而使右腔室224的容积减小,液压
油压力增大,压力经移动活塞222、活塞杆227、伸出活塞27和连接接头30传递至受载部件,
当缓冲组件21所提供的拉力达到设定输出载荷时,右腔室224的液压油推开伸张阀226进入
左腔室223,由于右腔室224被活塞杆227占据一部分空间,因而自右腔室224流出的液压油
不足以充满左腔室223增加的容积,致使左腔室223产生一定真空度,此时储油腔221内的液
压油打开补偿阀214进入左腔室223进行补充,从而保持缓冲组件21输出拉力稳定,电动加
载器对受载部件施加静态拉伸载荷,同时补偿阀214、压缩阀215、流通阀225和伸张阀226对
液压油的节流作用会对电动加载器输出拉伸载荷时起到减振阻尼功能,在此过程中,右端
盖2113对伸出活塞27起到限位保护作用。另外,当需要对受载部件施加动态形式拉伸载荷
时,可以通过调控电机1输出轴的位移大小、转动速度、转动频率等参数来实现,也可以调节
偿阀、压缩阀215、流通阀225和伸张阀226的开口闭合、流量大小、系统压力等参数来实现。
等,均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。