一種智能反饋式變節流緩衝系統的製作方法

2023-12-04 09:47:21 3

本實用新型涉及一種變節流緩衝系統，特別是一種適用於緩衝設備的智能反饋式變節流緩衝系統。

背景技術：

緩衝設備是各類機器不可缺少的部分之一，而現有的緩衝器只能在較小的範圍內手動調節緩衝容量，自動化程度低，無法根據衝擊載荷實時調節緩衝器的容量與行程，對於過載載荷的緩衝無法完成，無法可靠地保護機器；緩衝容量只能在額定緩衝容量以下使用，無法滿足大跨度的衝擊緩衝與不確定性緩衝。

中國專利公開了一種自動調節緩衝力的液壓緩衝器，公開號CN202251621，主要結構包括活塞、活塞杆、缸筒、海綿、密封圈、導向套和閥片，工作過程：在活塞上設置洩油通道並通過閥片控制流經洩油通道的油液流量，當外界衝擊力突然增大時閥片的邊沿會貼緊活塞，流經洩油通道的油液流量減小，因此緩衝力增加，當外界衝擊力減小時，閥片的邊沿會慢慢恢復原狀，流經洩油通道的油液流量增大，緩衝力隨之減小，這樣實現了緩衝力的隨衝擊力大小的自動調節。存在的缺點:緩衝容量無法實現調節，對於超載工況下的衝擊載荷無法有效的進行緩衝，更不能實現隨工況的自適應調節，智能化程度不高。

技術實現要素：

本實用新型的目的是要克服現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、使用效果好的智能反饋式變節流緩衝系統。

為實現上述目的，本實用新型的智能反饋式變節流緩衝系統，包括：直線電機、直動缸、行程控制閥塊、步進電機、節流控制閥塊、採集處理器、控制器、壓力傳感器、緩衝缸、緩衝缸缸蓋、速度傳感器、位移傳感器；

直動缸的一端與直線電機連接，另一端與行程控制閥塊連接，行程控制閥塊通過管道與緩衝缸連接；緩衝缸的一端連接有節流控制閥塊，另一端連接有緩衝缸缸蓋；在緩衝缸缸蓋上連接有速度傳感器和位移傳感器；在節流控制閥塊上連接有採集處理器、控制器和壓力傳感器；節流控制閥塊上連接有與緩衝缸同軸的步進電機；控制器的輸出端分別與各個比例控制閥、步進電機和直線電機；壓力傳感器、速度傳感器和位移傳感器的輸出端均與採集處理器的輸入端相連接，控制器依據採集處理器的輸入信號，分別對各個閥或電機實施控制。

所述的控制器為單片機控制器；或者是PLC控制器。

所述的緩衝缸包括：支撐杆、緩衝缸活塞杆、緩衝缸有杆腔管道、油箱、充液閥、緩衝缸無杆腔管道、回油管道、緩衝缸外缸、復位彈簧、緩衝缸內缸、緩衝缸活塞和緩衝缸復位活塞；

緩衝缸外缸內套有緩衝缸內缸，在緩衝缸外缸和緩衝缸內缸之間有復位彈簧、絲杆和緩衝缸復位活塞；緩衝缸外缸和緩衝缸內缸的一端有緩衝缸缸蓋，支撐杆通過緩衝缸缸蓋將緩衝缸外缸和緩衝缸內缸連接在節流控制閥塊上；在緩衝缸內缸內有緩衝缸活塞，緩衝缸活塞杆的一端與緩衝缸活塞連接，緩衝缸活塞杆的另一端穿出緩衝缸缸蓋；在緩衝缸外缸外一側有油箱，在油箱和行程控制閥塊之間連接回油管道；在行程控制閥塊和節流控制閥塊之間連接有緩衝缸無杆腔管道；在行程控制閥塊和緩衝缸缸蓋之間連接有緩衝缸有杆腔管道和充液閥。

所述的節流控制閥塊包括：堵頭、節流孔、聯軸器、絲杆和閥芯；

節流控制閥塊與步進電機連接一端的中心順序連接有聯軸器、絲杆和閥芯；節流控制閥塊與緩衝缸連接的一端順序連接有堵頭和節流孔，所述的節流孔一側與緩衝缸無杆腔相通，另一側與緩衝缸復位腔相通。

所述的直動缸包括：有杆腔三位二通比例閥、無杆腔三位二通比例閥、直動缸缸蓋、直動缸活塞、行程控制閥塊油路、直動缸活塞杆和通氣孔；

與直動缸連接的行程控制閥塊上連接有有杆腔三位二通比例閥和無杆腔三位二通比例閥；在行程控制閥塊內有行程控制閥塊油路；在直動缸的另一端連接有直動缸缸蓋，直動缸缸蓋位於直動缸與直線電機之間；直動缸缸蓋上開有通氣孔；在直動缸內有直動缸活塞，在直動缸活塞上連接有直動缸活塞杆，直動缸活塞杆與直線電機連接；所述的行程控制閥塊的油路與油箱、緩衝缸有杆腔油道、緩衝缸無杆腔油道和直動缸相通。

有益效果：本實用新型與現有技術相比，解決現有的緩衝器只能在其額定緩衝容量以下使用，無法滿足大跨度的衝擊緩衝與不確定性緩衝的問題。主要優點有：

1、緩衝容量跟隨衝擊載荷變化而變化，實現高效緩衝；

2、採用閉環控制系統實現緩衝行程與節流面積的自動調節；

3、實現衝擊載荷變化範圍較大的緩衝，既能夠緩衝小衝擊載荷，又能夠緩衝大衝擊載荷；

4、通過自動檢測控制系統，實現不確定衝擊載荷的緩衝

5、採用直線電機驅動直動缸提供調節行程的動力，有效減小動力源體積；

附圖說明：

圖1是本實用新型的結構圖。

圖2是本實用新型緩衝缸結構圖。

圖3是本實用新型的直動缸結構圖。

圖中，1、直線電機；2、直動缸；3、行程控制閥塊；4、有杆腔三位二通比例閥；5、無杆腔三位二通比例閥；6、步進電機；7、節流控制閥塊；8、採集處理器；9、控制器、10、壓力傳感器；11、緩衝缸；12、支撐杆；13、緩衝缸缸蓋；14、速度傳感器；15、緩衝缸活塞杆；16、位移傳感器；17、緩衝缸有杆腔管道；18、油箱；19、充液閥；20、緩衝缸無杆腔管道；21、回油管道；22、直動缸缸蓋；23、緩衝缸外缸；24、復位彈簧；25、緩衝缸內缸；26、緩衝缸活塞；27、堵頭；28、節流孔；29、聯軸器；30、絲杆；31、閥芯；32、緩衝缸復位活塞；33、直動缸活塞、34、行程控制閥塊油路；35、直動缸活塞杆；36、通氣孔。

具體實施方式

下面結構附圖對本實用新型的一個實施例作進一步的描述：

本實用新型的智能反饋式變節流包括緩衝系統，主要由直線電機1、直動缸2、行程控制閥塊3、步進電機6、節流控制閥塊7、採集處理器8、控制器9、壓力傳感器10、緩衝缸11、緩衝缸缸蓋13、速度傳感器14和位移傳感器16構成；

所述的直動缸2的一端與直線電機1連接，另一端與行程控制閥塊3連接，行程控制閥塊3通過管道與緩衝缸11連接；緩衝缸11的一端連接有節流控制閥塊7，另一端連接有緩衝缸缸蓋13；在緩衝缸缸蓋13上連接有速度傳感器14和位移傳感器16；在節流控制閥塊7上連接有採集處理器8、控制器9和壓力傳感器10；節流控制閥塊7上連接有與緩衝缸11同軸的步進電機6；控制器9的輸出端分別與各個比例控制閥、步進電機和直線電機1；壓力傳感器9、速度傳感器13和位移傳感器15的輸出端均與採集處理器8的輸入端相連接，控制器9依據採集處理器8的輸入信號，分別對各個閥或電機實施控制；所述的控制器為單片機控制器；或者是PLC控制器。

所述的緩衝缸包括：支撐杆12、緩衝缸活塞杆15、緩衝缸有杆腔管道17、油箱18、充液閥19、緩衝缸無杆腔管道20、回油管道21、緩衝缸外缸23、復位彈簧24、緩衝缸內缸25、緩衝缸活塞26和緩衝缸復位活塞32；

緩衝缸外缸23內套有緩衝缸內缸25，在緩衝缸外缸23和緩衝缸內缸25之間有復位彈簧23、絲杆29和緩衝缸復位活塞32；緩衝缸外缸23和緩衝缸內缸54的一端有緩衝缸缸蓋13，支撐杆12通過緩衝缸缸蓋13將緩衝缸外缸23和緩衝缸內缸25連接在節流控制閥塊7上；在緩衝缸內缸25內有緩衝缸活塞26，緩衝缸活塞杆15的一端與緩衝缸活塞26連接，緩衝缸活塞杆15的另一端穿出緩衝缸缸蓋13；在緩衝缸外缸23外一側有油箱18，在油箱18和行程控制閥塊3之間連接回油管道21；在行程控制閥塊3和節流控制閥塊7之間連接有緩衝缸無杆腔管道20；在行程控制閥塊3和緩衝缸缸蓋13之間連接有緩衝缸有杆腔管道17和充液閥19。

所述的節流控制閥塊7包括：堵頭27、節流孔28、聯軸器29、絲杆30和閥芯31；

節流控制閥塊7與步進電機6連接一端的中心順序連接有聯軸器29、絲杆30和閥芯31；節流控制閥塊7與緩衝缸11連接的一端順序連接有堵頭27和節流孔28，所述的節流孔一側與緩衝缸無杆腔相通，另一側與緩衝缸復位腔相通。

所述的堵頭是把閥塊在加工過程對外形成的油路與外界隔離，使油體不外洩。

所述的直動缸2包括：有杆腔三位二通比例閥4、無杆腔三位二通比例閥5、直動缸缸蓋22、直動缸活塞33、行程控制閥塊油路34、直動缸活塞杆35和通氣孔36；

與直動缸2連接的行程控制閥塊3上連接有有杆腔三位二通比例閥4和無杆腔三位二通比例閥5；在行程控制閥塊3內有行程控制閥塊油路34；在直動缸2的另一端連接有直動缸缸蓋22，直動缸缸蓋22位於直動缸2與直線電機1之間；直動缸缸蓋上開有通氣孔36；在直動缸2內有直動缸活塞33，在直動缸活塞33上連接有直動缸活塞杆35，直動缸活塞杆35與直線電機1連接；所述的行程控制閥塊34的油路與油箱18、緩衝缸有杆腔油道17、緩衝缸無杆腔油道20和直動缸2相通。

工作過程：

一、緩衝行程調節

位於緩衝缸頂部的速度傳感器14實時檢測衝擊物的速度，將速度信號傳遞給採集處理器8，採集處理器8將速度信號進行轉換和計算，採集處理器8將計算結果傳遞給控制器8，控制器9驅動直線電機1，直線電機1直接驅動直動缸活塞33運動，直動缸2輸出壓力油，通過無杆腔三位二通比例閥5和有杆腔三位二通比例閥4調節輸出液壓油的流量,調節輸出緩衝缸11到液壓油的速度,從而調節緩衝缸11行程，具體調節過程如下：速度傳感器14檢測到衝擊物速度，速度傳感器14將速度信號傳遞給採集處理器8，採集處理器8將速度信號進行轉換和計算，採集處理器8將計算結果傳遞給控制器8，控制器9計算出當前完成緩衝所需要的緩衝行程x，位於緩衝缸頂部的位移傳感器15檢測當前緩衝器行程x1，採集處理器8自動計算x-x1之間的差值。

若x>x1,即完成當前緩衝的行程大於當前緩衝器行程，需要增大緩衝缸11緩衝行程，無杆腔三位二通比例閥5將壓力油接入緩衝缸11無杆腔，有杆腔三位二通比例閥4將緩衝缸11的有杆腔接入油箱18，因此壓力油將緩衝缸活塞杆15向外推出，直到位移傳感器16檢測到達到能夠完成當前緩衝的行程s，這時控制器8將發出信號，使無杆腔三位二通比例閥5和有杆腔三位二通比例閥4回到中位，直線電機1停止運動，完成行程調節作用；

若sp1時，即完成當前緩衝需要的最佳初壓力p大於當前緩衝缸11內部壓力p1，需要將緩衝缸11內部壓力提高，從而才能最有效完成當前緩衝，控制器9控制直線電機1，直線電機1直接驅動直動缸活塞33運動，直動缸2輸出壓力油，無杆腔三位二通比例閥5接入壓力油，有杆腔三位二通比例閥4處於中位狀態，緩衝缸無杆腔的壓力油將復位彈簧32壓縮，直到緩衝缸11內部壓力傳感器10監測到使緩衝缸11內部壓力達到完成當前緩衝所需的最佳初壓力p，控制器9發出信號使直線電機1與所有控制閥回到中位；

當p>p1時，即完成當前緩衝需要的最佳初壓力p小於當前緩衝缸11內部壓力p1，需要將緩衝缸11內部壓力降低，從而才能最有效完成當前緩衝，控制器9控制直線電機1，直線電機1直接驅動直動缸活塞33運動，直動缸2從緩衝缸吸油，無杆腔三位二通比例閥5接入直動缸，有杆腔三位二通比例閥4處於中位狀態，緩衝缸無杆腔的壓力油將復位彈簧32被釋放，直到緩衝缸11內部壓力傳感器10監測到使緩衝缸11內部壓力達到完成當前緩衝所需的最佳初壓力p，控制器發出信號使直線電機1與所有控制閥回到中位；

三、節流面積調節

(1)衝擊物未接觸到緩衝缸活塞杆

位於緩衝缸頂部的速度傳感器14實時檢測衝擊物的速度，將速度信號傳遞給採集處理器8，採集處理器8將速度信號進行轉換和計算，採集處理器8將計算結果傳遞給控制器8，採集處理器8計算出完成當前緩衝所需要的最佳預節流面積s，當前緩衝器的節流面積為s1，採集處理器8自動計算出s-s1之間的差值，控制器9控制步進電機6，步進電機6通過絲槓30驅動閥芯31直線移動，使節流孔28面積達到完成當前緩衝的最佳預節流面積s，避免瞬間衝擊時調節量過大。

當s>s1時，即完成當前緩衝所需的最佳預節流面積大於當前節流面積，控制器9控制步進電機6，步進電機6通過絲槓30驅動閥芯31直線移動，使節流孔28減少被閥芯遮蓋的區域達到完成當前緩衝的最佳預節流面積s；

當s<s1時，即完成當前緩衝所需的最佳預節流面積小於當前節流面積，控制器9控制步進電機6，步進電機6通過絲槓30驅動閥芯31直線移動，使節流孔28增大被閥芯遮蓋的區域達到完成當前緩衝的最佳預節流面積s；

(2)衝擊物接觸到緩衝缸活塞杆

當衝擊物接觸到緩衝缸活塞杆15時，衝擊物的速度和緩衝腔內的壓力都會時刻發生變化，並且影響緩衝效率的關鍵因素是衝擊物的速度和緩衝腔內的壓力，通過檢測衝擊物的速度和緩衝腔內的壓力，從而控制節流面，可以使緩衝器的緩衝效率達到最高。