[實(shí)用新型]基于磁控形狀記憶合金的數(shù)控液壓動(dòng)力單元

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020206815.2
• 申請(qǐng)日: 2010-05-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201679801U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李侃
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): F15B21/08
• 分類(lèi)號(hào): F15B21/08
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 夏平;瞿網(wǎng)蘭

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種液壓裝置，尤其是一種能輸出高壓油的液壓動(dòng)力單元，具體地說(shuō)是一種基于磁控形狀記憶合金的數(shù)控液壓動(dòng)力單元。

背景技術(shù)

眾所周知，液壓動(dòng)力單元是液壓系統(tǒng)的“心臟”，是決定系統(tǒng)性能的關(guān)鍵元部件。目前液壓動(dòng)力單元主要是由電動(dòng)機(jī)(或內(nèi)燃機(jī))、聯(lián)軸器和液壓泵組成，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再通過(guò)聯(lián)軸器傳遞到液壓泵，然后由液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能輸出。因此，傳統(tǒng)液壓動(dòng)力單元在不同程度上存在如下問(wèn)題：(1)體積和重量較大；(2)變量機(jī)構(gòu)響應(yīng)慢、難于實(shí)現(xiàn)數(shù)控變量；(3)動(dòng)密封效果較差；(4)噪聲大；(5)組成復(fù)雜、效率低、可靠性低。

CN1168715A公開(kāi)了一種運(yùn)用形狀記憶合金的液壓泵。該液壓泵通過(guò)改變形狀記憶合金的溫度實(shí)現(xiàn)形狀記憶合金變形，從而推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)活塞腔體的吸排油。但是，該方法由于受溫度場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，其響應(yīng)頻率很低(1Hz左右)，很難滿(mǎn)足工業(yè)化要求。

公知磁控形狀記憶合金(Magnetic?Shape?Memory?Alloy，MSMA)是一類(lèi)新型的機(jī)敏功能材料，不但具有傳統(tǒng)形狀記憶合金受溫度場(chǎng)控制的熱彈性形狀記憶效應(yīng)，而且具有受磁場(chǎng)控制的磁性形狀記憶效應(yīng)(Magnetic?ShapeMemory?Effect，MSME)。因此，兼有大恢復(fù)應(yīng)變、大輸出應(yīng)力、高響應(yīng)頻率和可精確控制的綜合特性，使其可能在大功率水下聲吶、微位移器、震動(dòng)和噪聲控制、線(xiàn)性馬達(dá)、微波器件、機(jī)器人等領(lǐng)域有重要應(yīng)用，有望成為壓電陶瓷和磁致伸縮材料之后的新一代驅(qū)動(dòng)與傳感材料。目前，已發(fā)現(xiàn)的磁控形狀記憶合金主要包括：Ni系合金，Ni-Mn-Ga，Ni-Al-Mn，Ni-Co-Al等；Co系合金，Co-Mn，Co-Ni，Co-Ni-Ga等；Fe系合金，F(xiàn)e-Pd，F(xiàn)e-Mn-Si，F(xiàn)e-Ni-Co-Ti，F(xiàn)e-Pt，F(xiàn)e-C，F(xiàn)e-Cr-Ni-Mn-Si-Co等。其中，Ni-Mn-Ga合金是最早發(fā)現(xiàn)的MSMA，對(duì)它的研究也最為深入和最具代表性，并且已實(shí)現(xiàn)初步應(yīng)用。

傳統(tǒng)形狀記憶合金，如TiNi基，Cu基，F(xiàn)e基等，雖然具有較大的可逆恢復(fù)應(yīng)變和大的恢復(fù)力，但由于受溫度場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，其響應(yīng)頻率很低(1Hz左右)。與形狀記憶合金相比，壓電陶瓷和磁致伸縮材料雖然具有很高的響應(yīng)頻率(1000Hz左右)，但所能達(dá)到的最大應(yīng)變也只有0.2％，限制了材料在實(shí)際工程中的應(yīng)用。而MSMA則兼有大應(yīng)變和高響應(yīng)頻率，目前報(bào)道MSMA的最大磁致應(yīng)變?yōu)?.4％，最高響應(yīng)頻率可達(dá)5000Hz，在150Hz高頻交變磁場(chǎng)中仍能獲得高達(dá)1％的大磁致應(yīng)變，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)形狀記憶合金響應(yīng)頻率慢、壓電及磁致伸縮材料應(yīng)變小的不足，是一種較為理想的驅(qū)動(dòng)材料。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是現(xiàn)有的液壓動(dòng)力單元均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)存在體積大、響應(yīng)慢等一系列問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種體積小、重量輕、數(shù)控變量、響應(yīng)快、密封好、噪聲低、效率高、可靠性高的基于磁控形狀記憶合金的數(shù)控液壓動(dòng)力單元。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種基于磁控形狀記憶合金的數(shù)控液壓動(dòng)力單元，它主要由數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制器10和與之電氣連接的液壓動(dòng)力單元本體11組成，其特征是所述的液壓動(dòng)力單元本體11包括缸體3和與缸體3相連的后端蓋8和前端蓋9，缸體3至少設(shè)有兩個(gè)柱塞孔12，柱塞孔12中安裝有柱塞6，密封圈7套裝在柱塞6上，柱塞孔12的一端同時(shí)與高壓出油口和低壓進(jìn)油口相通，進(jìn)油單向閥4安裝在所述的低壓進(jìn)油口上，排油單向閥5安裝在所述的高壓出油口上，柱塞6的一端與安裝在柱塞孔12中的復(fù)位彈簧13相抵，柱塞6的另一端與磁控形狀記憶合金棒2的一端相連，磁控形狀記憶合金棒2的另一端與鉸軸14相連，鉸軸14鉸裝在前端蓋9上，前端后9和后端蓋8均與缸體3相連，在柱塞孔12的周?chē)⒋趴匦螤钣洃浐辖鸢?整個(gè)行程范圍內(nèi)覆蓋有磁場(chǎng)激勵(lì)裝置1，磁場(chǎng)激勵(lì)裝置1與數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制器10電氣連接。

所述的缸體3設(shè)有一個(gè)與各低壓進(jìn)油口相通的低壓油腔15，該低壓油腔15通過(guò)油管與油缸或液壓馬達(dá)的輸出端相連。

所述的數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制器2包括一個(gè)控制芯片、與柱塞個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的功率驅(qū)動(dòng)管、光耦隔離電路和穩(wěn)壓電路及輔助電路，每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)管對(duì)應(yīng)控制一個(gè)磁場(chǎng)激勵(lì)線(xiàn)圈電源的通斷，控制芯片根據(jù)控制指令與反饋信號(hào)解算出液壓動(dòng)力單元流量、壓力需求，控制各個(gè)功率驅(qū)動(dòng)管按照一定的頻率輪流導(dǎo)通使液壓動(dòng)力單元輸出所需流量、壓力的液體；根據(jù)控制指令與反饋信號(hào)控制高速換向閥4的方向切換；高速換向閥4、傳感器、磁場(chǎng)激勵(lì)線(xiàn)圈引線(xiàn)與數(shù)字驅(qū)動(dòng)控制器2之間通過(guò)電纜連接；控制芯片、傳感器、功率驅(qū)動(dòng)管由直流電源或地面交流變直流電源供電。