一種燃油流量控制線性執行機構的製作方法

2023-12-02 12:25:46

專利名稱：一種燃油流量控制線性執行機構的製作方法
技術領域：
本發明是關於流量控制機構，尤其關於燃油流量控制線性執行機構。
背景技術：
燃油流量控制機構廣泛應用於發動機、燃油鍋爐等油量控制領域中，它是實現發動機功率輸出和燃油鍋爐熱量輸出自動精確調節的基礎，燃油流量控制線性執行機構是燃油流量控制系統的核心部件，其主要性能指標包括油量調節的線性度、響應的快速性和抗外界幹擾的能力。目前的燃油流量控制線性執行機構多為螺線管磁力式，主要包括電磁螺線管、彈簧、推力軸、油泵齒條位置反饋裝置、限位裝置和油泵齒條連接裝置等組成，電磁螺線管依次與推力軸、油泵齒條連接裝置和油泵齒條相連接，電磁螺線管產生的推力推動推力軸拉動油泵齒條直線運動，推力基本正比於電磁螺線管的驅動電流，推力軸的回覆力則由回復彈簧提供，當電磁螺線管中通入不同的驅動電流時，電磁螺線管產生不同的推力，在彈簧回復力的作用下推力軸達到不同的平衡位置，故通過調節電磁螺線管的驅動電流就可以達到調節油泵齒條的位置的目的。
但這種螺線管磁力式執行器存在如下不足之處1、一般電磁螺線管產生的推力較小，對燃油泵齒條靜摩擦阻力適應性較差，特別是在油泵長時間工作後，由於柱塞的摩擦磨損，齒條靜摩擦阻力加大，對燃油泵齒條的推力不足，因而對流量的微小變化不能很好地跟隨調節，致使流量變化越來越大，而一旦流量變化大到其電磁力可以克服齒條的靜摩擦阻力時，執行機構會突然動作，執行器在調整時易出現跳動(過衝)或振蕩，導致油量大幅度波動現象發生，系統可靠性差。
2、由於油泵齒條的位置設定點即平衡點靠彈簧的回覆力和電磁力的平衡來保證，當遭受外界振動、衝擊幹擾時，易導致彈簧振動，進而導致齒條在平衡點附近振動，引起油量波動，並且易導致油泵齒條位置反饋裝置在平衡點位置來回反覆運動，並且易導致油泵齒條位置反饋裝置產生磨損跳點，大大降低執行機構的精度和可靠性。
3、由於電磁螺線管與推力軸、油泵齒條連接裝置和油泵齒條、以及齒條反饋裝置與油泵齒條連接裝置等的連接採用鉸鏈或插銷式活動連接方式，該種連接方式均存在一定的遊隙，對執行機構的線性和響應的快速性有一定的影響。

發明內容
本發明的目的在於提供一種燃油流量線性執行機構，解決現有執行機構調節波動大、線性度差、易受外界幹擾和可靠性差的技術問題。
本發明的目的是通過以下的技術方案來解決的一種燃油流量控制線性執行機構，包括驅動裝置、線性執行裝置、位置反饋裝置、限位裝置，以及與線性執行裝置相連接的油泵齒條連接板組成，所述的驅動裝置與線性執行裝置相連接，再驅動油泵齒條連接板帶動油泵齒條直線運動，所述的驅動裝置由伺服電機和減速齒輪箱組成，所述的線性執行裝置為滾珠絲槓的傳動形式，伺服電機輸出軸經減速齒輪箱減速後，經線性執行裝置將旋轉運動轉換化為其輸出軸的直線運動。
上述的燃油流量控制線性執行機構，其驅動裝置採用伺服電機經減速齒輪箱減速後推動線性執行裝置運動，伺服電機力矩特性平穩，經減速齒輪箱減速後，推力大且平穩，可達2000N以上，能夠輕鬆克服油泵齒條靜摩擦阻力的影響。線性執行裝置採用滾珠絲槓傳動形式，將旋轉運動轉換為直線運動，滾珠絲槓基本無遊隙，運動平穩，運動精度高，且帶自鎖功能，穩定性好，伺服電機停轉，執行器就自鎖在固定的位置，不受機械振動、衝擊及電源脈動的影響，系統線性度好，可靠性高。
上述的燃油流量控制線性執行機構，其位置反饋裝置為線性滑動變阻電位器形式，其滑動杆與油泵齒條連接板通過無遊隙的球頭連接機構連接。線性滑動變阻電位器形式的位置反饋裝置結構簡單，工作可靠。滑動杆與油泵齒條連接板之間用球頭連接機構進行連接，消除了遊隙，提高了位置反饋的響應快速性和線性度。
上述的燃油流量控制線性執行機構，線性滑動變阻電位器採用線性導電塑料電位器。其精度高、壽命長。
上述的燃油流量控制線性執行機構，伺服電機為直流伺服電機。其力矩穩定、響應迅速。
上述的燃油流量控制線性執行機構，其限位裝置由磁性限位杆、內極限接近開關、外極限接近開關組成，磁性限位杆與油泵齒條連接板無遊隙地連接，內極限接近開關和外極限接近開關均為磁性幹簧管式。其結構簡單，響應速度快，且線性度好，不易受外界幹擾。
上述的燃油流量控制線性執行機構，在內極限接近開關和外極限接近開關的常閉觸點的反向並聯了二極體，並與伺服電機的供電迴路串聯連接。這樣當油泵齒條運動到內、外極限位置停止運動後，根據需要能自動控制電流的反向，使電機反向運轉，從而使油泵齒條離開極限位置，恢復正常工作，使限位保護完善可靠。
上述的燃油流量控制線性執行機構，其伺服電機和減速齒輪箱採用渦輪蝸杆的傳動方式連接，這種連接方式可以使伺服電機和減速齒輪箱垂直布置，減小裝置的長度，使其結構緊湊。
上述的燃油流量控制線性執行機構，減速齒輪箱採用行星齒輪減速機構，減速比大。
總之，本發明具有下列優點1、驅動裝置推力大且平穩，能夠輕鬆克服油泵長時間工作後，齒條靜摩擦阻力加大，推力不足時，執行器在調整時易出現油量大幅度波動現象發生、系統可靠性差的問題。
2、系統運動平穩，控制精度高，穩定性好，抗外界機械振動、衝擊及電源脈動幹擾的能力強。
3、消除了傳動部分遊隙的影響，系統線性度好，響應快速，可靠性高。


圖1是本發明的立體結構圖。
圖2是本發明的正面視圖，但已去除了前罩殼。
圖3是圖2的俯視圖。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3所示，本發明主要由伺服電機11、減速齒輪箱1、線性執行裝置10、位置反饋裝置3、限位裝置和油泵齒條連接板6組成，伺服電機11和減速齒輪箱1構成了整個燃油流量控制線性執行機構的驅動裝置，伺服電機11一般採用直流伺服電機，其轉速高、響應速度快，伺服電機輸出軸與減速齒輪箱1相連接，輸出軸減速後增大了扭矩，可以克服較大的推力阻力。為便於布置，減小整個裝置的空間尺寸，特別是長度方向的尺寸，伺服電機11和減速齒輪箱1可以垂直布置，之間採用渦輪蝸杆方式傳動。當然，若尺寸不受限也可以呈直線方式布置，採用直接傳動。由於小型直流伺服電機轉速較高，可能達到成百上千轉，而執行機構的運動速度較慢，因而對減速比有一定的要求，減速齒輪箱1常採用行星齒輪減速。一般，在伺服電機11輸出端也可以自帶一個減速機構12，來達到兩級減速的目的。
線性執行裝置10與減速齒輪箱1的輸出相連接，線性執行裝置10用於將減速齒輪箱1輸出的旋轉運動轉化為直線運動，再通過油泵齒條連接板6帶動油泵齒條8運動，線性執行裝置10採用滾珠絲槓的傳動形式，這種傳動方式工作平穩，連接方式基本無遊隙，運動精度高，且帶自鎖功能，穩定性好，伺服電機停轉，執行器就自鎖在固定的位置，不受機械振動、衝擊及電源脈動的影響，系統線性度好，可靠性高。線性執行裝置10的輸出軸7與油泵齒條連接板6固定連接，油泵齒條8與油泵齒條連接板6也固定連接，這樣整個傳遞過程中，連接方式基本無遊隙，從而可以提高響應速度和控制的線性度，增加控制精度。當然，線性執行裝置10的輸出軸7與油泵齒條連接板6、油泵齒條8與油泵齒條連接板6的連接方式也可以採用無遊隙的球頭連接或萬向連接等方式，油泵齒條連接板6是一塊三角形的板，起過渡連接的作用，可以採用重量較輕的鋁質板。
位置反饋裝置3為線性滑動變阻電位器形式，其滑動杆4與油泵齒條連接板6通過無遊隙的球頭連接機構5連接當然也可以採用萬向連接等無遊隙的其他連接方式，球頭連接機構5完全消除了位置反饋裝置3和油泵齒條連接板6之間的連接遊隙，並且能補償裝配誤差所造成的線性滑動變阻電位器的滑動杆4與滾珠絲槓線性執行器輸出軸7之間的平行度偏差，若平行度能保證也可以採用固定連接方式。當油泵齒條連接板6運動時，線性滑動變阻電位器的滑動觸點跟隨滑動，改變了滑動觸點的輸出電阻，從而實現了位置反饋測量，線性滑動變阻電位器形式的位置反饋裝置結構簡單，工作可靠。線性滑動變阻電位器一般採用線性導電塑料電位器，其精度高、壽命長。如果對反饋裝置的壽命及調節性能等參數要求較高，也可以採取無觸點的位置反饋裝置。
限位裝置用於對油泵齒條的最大和最小位置進行限位，即控制油泵的最大和最小流量，當油泵齒條8運動到極限位置時，燃油流量控制線性執行機構自動停止動作。限位裝置由磁性限位杆9、內極限接近開關16即最大油量控制開關、外極限接近開關13即最小油量控制開關組成，磁性限位杆9與油泵齒條連接板6無遊隙地連接，常採用固定連接方式，內極限接近開關16和外極限接近開關13均為磁性幹簧管式，當磁性限位杆9運動到內、外極限接近開關16、13位置時，直流伺服電機11停止運動。為防止執行機構在極限位置卡死，在內、外極限接近開關16、13的常閉觸點的反向並聯了二極體15、14，再將其串聯接入伺服電機11的供電迴路，自動控制直流伺服電機11反轉，使油泵齒條8離開極限位置，恢復正常工作，這樣限位保護更加完善可靠。以上限位裝置結構簡單，響應速度快，且線性度好，不易受外界幹擾。當然，限位裝置也可以採用磁性開關和光電開關等其他的方式，總之只要達到限位保護的功能即可。
當然，要實現燃油流量的自動線性控制功能，還需要控制單元、電氣接線盒2等部件，電氣接線盒2實現伺服電機11、位置反饋裝置3、限位裝置等電氣連接集中輸出，控制單元用於對整個執行機構進行控制。
在線性執行機構的外面還設置有一個封閉的罩殼，防止灰塵、油汙進入，影響運行的精度和可靠性。
本發明的燃油流量控制線性執行機構結構簡單、緊湊，線性度好，控制精度高，響應速度快，推力大，系統可靠性好。
本發明還可以變換成其他的形式，如變換連接方式、變換傳動形式等，但只要採用了伺服電機+減速齒輪箱+滾珠絲槓傳動形式的線性執行裝置，都將落入本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種燃油流量控制線性執行機構，包括驅動裝置、線性執行裝置(10)、位置反饋裝置(3)、限位裝置，以及與線性執行裝置(10)相連接的油泵齒條連接板(6)組成，所述的驅動裝置與線性執行裝置(10)相連接，再驅動油泵齒條連接板(6)帶動油泵齒條(8)直線運動，其特徵在於所述的驅動裝置由伺服電機(11)和減速齒輪箱(1)組成，所述的線性執行裝置(10)為滾珠絲槓的傳動形式，伺服電機(11)輸出軸經減速齒輪箱(1)減速後，經線性執行裝置(10)將旋轉運動轉換化為其輸出軸(7)的直線運動。
2.根據權利要求1所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的位置反饋裝置(3)為線性滑動變阻電位器形式，其滑動杆(4)與油泵齒條連接板(6)通過無遊隙的球頭連接機構(5)連接。
3.根據權利要求2所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的線性滑動變阻電位器為線性滑動導電塑料電位器。
4.根據權利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的伺服電機(11)為直流伺服電機。
5.根據權利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的限位裝置由磁性限位杆(9)、內極限接近開關(16)、外極限接近開關(13)組成，磁性限位杆(9)與油泵齒條連接板(6)無遊隙地連接，內極限接近開關(16)和外極限接近開關(13)均為磁性幹簧管式。
6.根據權利要求4所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的限位裝置由磁性限位杆(9)、內極限接近開關(16)、外極限接近開關(13)組成，磁性限位杆(9)與油泵齒條連接板(6)無遊隙地連接，內極限接近開關(16)和外極限接近開關(13)均為磁性幹簧管式。
7.根據權利要求6所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於在所述的內極限接近開關(16)和外極限接近開關(13)的常閉觸點的反向均並聯了二極體(15，14)，並與伺服電機(11)的供電迴路串聯連接。
8.根據權利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的伺服電機(11)和減速齒輪箱(1)採用渦輪蝸杆的傳動方式連接。
9.根據權利要求1至3中任何一項所述的燃油流量控制線性執行機構，其特徵在於所述的減速齒輪箱(1)採用行星齒輪減速機構。
全文摘要
本發明公開了一種燃油流量控制線性執行機構，包括驅動裝置、線性執行裝置、位置反饋裝置、限位裝置，以及與線性執行裝置相連接的油泵齒條連接板組成，驅動裝置由伺服電機和減速齒輪箱組成，線性執行裝置為滾珠絲槓的傳動形式，伺服電機經減速齒輪箱減速後，經線性執行裝置將旋轉運動轉換化為其輸出軸的直線運動；位置反饋裝置為線性滑動變阻電位器形式，其滑動杆與油泵齒條連接板通過無遊隙的球頭連接機構連接。該機構驅動裝置力矩平穩，推力大，滾珠絲槓的傳動形式基本無遊隙，運動平穩，精度高，且帶自鎖功能，穩定性好，不受機械振動、衝擊及電源脈動的影響，整個系統線性度好、精度高、響應速度快、可靠性高。
文檔編號F16H25/20GK1912788SQ20051002873
公開日2007年2月14日 申請日期2005年8月12日 優先權日2005年8月12日
發明者王貴建, 沈孟良, 方昌良, 黃振軍 申請人:上海齊耀動力技術有限公司