一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的製作方法
2023-12-04 01:10:11
本發明為一種電伺服作動裝置，特別是應用於高壓環境下潛艇和水下裝置舷外的伺服控制系統；屬於水利和海洋技術領域。
背景技術：
目前潛艇、水下機器人等的多電化是其重要發展趨勢，功率電傳作動系統已成為航空航天海洋水利領域研究的熱點之一，它通過電能量的傳遞方式完成二次能源系統到各執行機構之間的功率傳輸。與傳統液壓作動系統相比，它屬於綠色能源，靈活性強、安全性好、效率高、可靠性高而且便於維護。
作動系統及裝置是海洋和水下裝備的重要組成，這些裝備都是靠作動系統相互配合驅動運動部件完成各項任務的。隨著裝備水平的發展和「深海空間站」重大專項的提出，對伺服作動裝置的安裝空間和重量要求越來越苛刻，進而對作動系統的功重比及效率指標提出了更高的要求。
現今作動系統有兩種動力源，一種是液壓能源供給，應用傳統液壓伺服作動器，即通過高低壓油的轉換而做功輸出直線運動，從而改變舵面的姿態，這種舵機適用於大輸出力場合，而且體積和重量都比較大；另一種是電能供給的功率電傳作動器，即採用機電伺服的機構驅動液壓缸或絲槓副，這種新型機電方式採用綠色能源可應用於大轉矩、大功率場合，但結構複雜。上述兩種結構都無法滿足深水高壓環境對機電伺服機構提出的功重比高、承載能力強、安裝空間小的需求。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的是提供一種功重比高、承載力強的新型高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，用於高壓環境下的水下裝置舷外伺服控制系統。
一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，包括：伺服電機、行星滾柱絲槓副、減速器、活塞、直線位移傳感器、溫度傳感器、殼體及導向塊等配套裝置。該裝置通過活塞缸上的耳軸與基座相連，活塞缸與主殼體通過八根後端螺柱固連，主殼體與前殼體、前端蓋通過八根前端螺柱固連；缸體內部充滿油液，活塞可在活塞缸內自由移動；伺服電機與減速器串聯，通過螺柱連接到主殼體上，伺服電機後端通過支撐塊進行支撐；絲槓末端與減速器通過鍵連接，螺母與絲槓嚙合並將絲槓的旋轉運動轉化為直線運動；輸出杆與螺母固連，並由螺母推動輸出杆輸出直線運動，進而改變舵面姿態；前殼體內部切削有導向槽，用於安裝導向塊；深溝球軸承通過止動墊圈安裝在輸出杆上，隨輸出杆一起直線往復運動；直線位移傳感器安裝在主殼體的截面上，磁環安裝在導向塊上並隨深溝球軸承一起直線往復運動；溫度傳感器安裝在伺服電機上；主殼體上留有通油孔保證主殼體與前殼體內油液流動暢通；前殼體採用高低唇密封(防塵圈+y型圈)，其它殼體連接部分採用靜密封，防止內外液體混合；前殼體安裝銅套對輸出杆起到導向作用，並與絲槓末端角接觸球軸承一同保證傳動部件的同軸度。
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，末端安裝有活塞缸，活塞可以在活塞缸中自由運動，以此來平衡缸體內油液與外界環境的壓力差，使設備能在高壓環境下正常工作；
所述的主殼體上留有通油孔，保證主殼體與前殼體內油液流動暢通，不產生壓力差，同時可以用於直線位移傳感器走線；
所述的殼體將伺服電機和減速器密封在內部油液裡，防止伺服電機與減速器受到外界海水的壓力和腐蝕，減小製造成本；
所述的絲槓副為行星滾柱絲槓副，絲槓轉動帶動螺母推動輸出杆，驅動負載作直線運動，承載能力強，可靠性高，提高了該裝置的功重比；
所述的直線位移傳感器安裝在主殼體的截面上，磁環安裝在導向塊上，導向塊在導向槽內滑動進而帶動磁環隨輸出杆直線往復運動；
所述的動密封採用高低唇密封(防塵圈+y型圈)，其它殼體連接部分採用靜密封，防止內外液體混合；
所述的伺服電機與減速器串聯，通過螺柱連接到主殼體上，伺服電機後端通過支撐塊進行支撐；
所述的角接觸球軸承，用於支撐固定絲槓，並起到卸荷作用；
所述的深溝球軸承安裝在輸出杆上，便於裝配過程中輸出杆的安裝。
本發明與現有技術相比有以下優點：
(1)本發明末端安裝有活塞缸，主殼體上留有通油孔，保證主殼體與前殼體內油液流動暢通，使殼體內部不產生壓力差，活塞可以在活塞缸中自由運動，以此來平衡缸體內油液與外界環境的壓力差，進而保證設備能在高壓環境下正常工作；
(2)本發明採用殼體將伺服電機和減速器密封在內部油液裡，防止伺服電機與減速器受到外界海水等液體的壓力和腐蝕，減小了製造成本；
(3)本發明採用了行星滾柱絲槓作為主要傳動部件，行星滾柱絲槓副在傳動過程中螺母內滾柱與絲槓螺紋線接觸，因此在尺寸相同的情況下，行星滾柱絲槓的承載能力遠大於滾珠絲槓的承載力，提高了該裝置的功重比，並減小了運動過程中絲槓卡死的機率；
(4)本發明動密封採用高低唇密封(防塵圈+y型圈)的密封方式，使動密封效果更佳，防止外界液體等雜質進入缸體內部。
附圖說明
圖1為一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的三維剖切圖；
圖2為一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的俯視圖；
圖3為一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的主剖視圖；
圖4為一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的側面剖視圖；
圖5為一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置的滾柱絲槓副圖；
圖中：1為前端蓋；2為前端螺柱；3為前殼體；4為主殼體；5為航插頭；6為後端螺柱；7為活塞缸；8為耳軸；9為輸出杆；10為銅套；11為直線位移傳感器；12為磁環；13為角接觸球軸承；14為減速器；15為溫度傳感器；16為伺服電機；17為支撐塊；18為活塞；19為行星滾柱絲槓副；20為深溝球軸承；21為高低唇密封；22為導向塊；23為連接塊；24為通油孔。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進一步詳細的描述：
本發明的目的在於克服現有技術上的不足，提供一種功重比高、承載力強的一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置。
參閱圖2、3、4、5，一種高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，包括：前端蓋(1)；前端螺柱(2)；前殼體(3)；主殼體(4)；航插頭(5)；後端螺柱(6)；活塞缸(7)；耳軸(8)；輸出杆(9)；銅套(10)；直線位移傳感器(11)；磁環(12)；角接觸球軸承(13)；減速器(14)；溫度傳感器(15)；伺服電機(16)；支撐塊(17)；活塞(18)；螺母(19-1)；絲槓(19-2)；深溝球軸承(20)；高低唇密封(21)；導向塊(22)；連接塊(23)；通油孔(24)。
該裝置通過活塞缸(7)上的耳軸(8)與基座相連，活塞缸(7)與主殼體(4)通過八根後端螺柱(6)固連，主殼體(4)與前殼體(3)、前端蓋(1)通過八根前端螺柱(2)固連；缸體內部充滿油液，活塞(18)可在活塞缸(7)內自由移動；伺服電機(16)與減速器(14)串聯，通過螺柱連接到主殼體(4)上，伺服電機(16)後端通過支撐塊(17)進行支撐；絲槓(19-2)末端與減速器(14)通過鍵連接，螺母(19-1)與絲槓(19-2)嚙合並將絲槓(19-2)的旋轉運動轉化為直線運動；輸出杆(9)與螺母(19-1)固連，並由螺母(19-1)推動輸出杆(9)輸出直線運動，進而改變舵面姿態；前殼體(3)內部切削有導向槽，用於安裝導向塊(22)；深溝球軸承(20)通過止動墊圈安裝在輸出杆(9)上，隨輸出杆(9)一起直線往復運動；直線位移傳感器(11)安裝在主殼體(3)的截面上，磁環(12)安裝在導向塊(22)上並隨深溝球軸承(20)一起直線往復運動；溫度傳感器(15)安裝在伺服電機(16)上；主殼體(4)上留有通油孔(24)保證主殼體(4)與前殼體(3)內油液流動暢通；前殼體(3)採用高低唇密封(防塵圈+y型圈)(21)，其它殼體連接部分採用靜密封，防止內外液體混合；前殼體(3)安裝銅套(10)對輸出杆(9)起到導向作用，並與絲槓(19-2)末端角接觸球軸承(13)一同保證傳動部件的同軸度。
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，末端安裝有活塞缸(7)，活塞(18)可以在活塞缸(7)中自由運動，以此來平衡缸體內油液與外界環境的壓力差，使設備能在高壓環境下正常工作；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，主殼體(4)上留有通油孔(24)，保證主殼體(4)與前殼體(3)內油液流動暢通，不產生壓力差，同時可以用於直線位移傳感器(11)走線；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，殼體將伺服電機(16)和減速器(14)密封在內部油液裡，防止伺服電機(16)與減速器(14)受到外界海水的壓力和腐蝕，減小製造成本；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，採用的絲槓副為行星滾柱絲槓副(19)，絲槓(19-2)轉動帶動螺母(19-1)推動輸出杆(9)，驅動負載作直線運動，承載能力強，可靠性高，提高了該裝置的功重比；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，直線位移傳感器(11)安裝在主殼體(4)的截面上，磁環(12)安裝在導向塊(22)上，導向塊(22)在導向槽內滑動進而帶動磁環(12)隨輸出杆(9)直線往復運動；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，動密封採用高低唇密封(防塵圈+y型圈)(21)，其它殼體連接部分採用靜密封，防止內外液體混合；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，伺服電機(16)與減速器(14)串聯，通過螺柱連接到主殼體(4)上，伺服電機(16)後端通過支撐塊(17)進行支撐；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，兩對角接觸球軸承(13)用於支撐固定絲槓(19-2)，並起到卸荷作用；
所述的高壓環境下壓力自平衡式機電伺服作動裝置，深溝球軸承(20)安裝在輸出杆(9)上，便於裝配過程中輸出杆的安裝。
綜上所述，以上僅為本發明較佳的實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所作出的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。