[發(fā)明專利]基于管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)的熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410062090.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-24
• 公開（公告）號(hào): CN103939406A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝壽生;田虎森;彭靖波;任立通;張馭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍空軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): F15B13/02
• 分類號(hào): F15B13/02;F15B21/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空、航天、航海等液壓機(jī)械的流體控制領(lǐng)域以及系統(tǒng)可靠性技術(shù)范疇，具體涉及一種基于管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)的熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

在液壓機(jī)械流體控制領(lǐng)域，為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，往往采用熱備份的雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)。然而，高可靠性的雙余度電液伺服閥，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高，我國(guó)在設(shè)計(jì)、制造、加工工藝等方面存在諸多困難，短時(shí)間難以克服。為了滿足航空、航天、航海等領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)高可靠性的要求，本專利提出利用兩個(gè)獨(dú)立的成熟電液伺服閥，通過(guò)轉(zhuǎn)接塊構(gòu)成管路并聯(lián)的熱備份雙余度電液伺服閥，再通過(guò)管路流體參數(shù)的設(shè)計(jì)與選配，實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓機(jī)械系統(tǒng)流體的流量和流量變化率的熱備份雙余度電液伺服閥控制。?

國(guó)內(nèi)目前無(wú)法自主制造熱備份雙余度電液伺服閥（尤其是雙余度射流管式電液伺服閥）產(chǎn)品的難題。?

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問(wèn)題?

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種基于管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)的熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)，其要解決的主要技術(shù)問(wèn)題，一是如何利用管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)和選配管路的最大流量，二是如何將兩個(gè)獨(dú)立的電液伺服閥構(gòu)建成熱備份雙余度的電液伺服閥，三是如何選定流量變化率滿足控制系統(tǒng)要求。?

技術(shù)方案?

一種基于管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)的熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)，包括柱塞泵、定壓活門和流體管路；其特征在于還包括由第一電液伺服閥、第二電液伺服閥組成的?雙余度電液伺服閥，定壓活門以及電液伺服閥控制器；所述雙余度電液伺服閥的第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的進(jìn)油口相并聯(lián)，出油口相并聯(lián)，回油口相并聯(lián)；雙余度電液伺服閥的輸入端連接定壓活門的管路輸出端，雙余度電液伺服閥的輸出端通過(guò)管路匹配連接燃油出口；雙余度電液伺服閥通過(guò)與其連接的電液伺服閥控制器，并受控于電液伺服閥控制器的旋鈕開關(guān)。?

并聯(lián)后的進(jìn)油口與出油口管路的管徑與系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的流量相匹配，定壓活門穩(wěn)定的進(jìn)口壓力、管路流體出口壓力與管路進(jìn)出口直徑參數(shù)取決于公式其中，Q為體積流量、C_i為流量系數(shù)、R為管道半徑、ρ為液體密度、ΔP為進(jìn)出口壓差。?

所述雙余度電液伺服閥是由第一電液伺服閥和第二電液伺服閥，通過(guò)轉(zhuǎn)接塊將它們連接在一起；第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的1號(hào)油路分別堵死，兩個(gè)電液伺服閥的P油路、T油路和2號(hào)油路，在轉(zhuǎn)接塊中分別相互并聯(lián)連接在一起，P油路與定壓活門的輸出管路相連，2號(hào)油路與燃油出口管路相連，T油路與燃油回油管路連接。?

有益效果?

本發(fā)明提出的一種基于管路流體參數(shù)設(shè)計(jì)的熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)，在電液伺服閥進(jìn)口設(shè)置定壓活門來(lái)保證進(jìn)出口流體壓差穩(wěn)定，根據(jù)進(jìn)出口流體壓差以及所要求的最大流量，選配進(jìn)出口管徑，同時(shí)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)接塊將兩個(gè)獨(dú)立的電液伺服閥管路相互并聯(lián)，構(gòu)建熱備份雙余度電液伺服閥控制系統(tǒng)。?

對(duì)于某些可靠性要求高的場(chǎng)合，可以通過(guò)兩個(gè)成熟的單余度電液伺服閥，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)接塊管路的并聯(lián)，組合成可靠性高的熱備份雙余度電液伺服閥，從而實(shí)現(xiàn)用簡(jiǎn)單成熟技術(shù)對(duì)高可靠性復(fù)雜系統(tǒng)的控制。?

對(duì)于確定的流體（即：流體的比重已知），通過(guò)限定管路的進(jìn)口流體壓力、出口流?體壓力以及管路的直徑，也就限定了流體的最大流量。選定的單個(gè)電液伺服閥的流量要大于管路的最大流量，當(dāng)電液伺服閥流通截面發(fā)生變化時(shí)，就可以控制流體的流量以及流量的變化率。?

流體經(jīng)過(guò)定壓活門穩(wěn)壓，流入管徑確定的并聯(lián)電液伺服閥，流體從兩個(gè)電液伺服閥出來(lái)后，再匯入管徑確定的下游管路，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的余度控制。通過(guò)在電液伺服閥進(jìn)口設(shè)置定壓活門，使流體經(jīng)過(guò)定壓活門后流體壓力保持穩(wěn)定；再根據(jù)管路應(yīng)通過(guò)的最大流量設(shè)置管徑。當(dāng)兩個(gè)電液伺服閥正常工作時(shí)，流體通過(guò)定壓活門的穩(wěn)壓、電液伺服閥的控制、管路后反壓的阻滯以及管徑限制，就可以獲得所需的流量及其流量變化速率。?

當(dāng)兩個(gè)電液伺服閥同時(shí)通電時(shí)，由于兩個(gè)電液伺服閥的性能相同，因此，在任意時(shí)刻通過(guò)每個(gè)電液伺服閥的流量是管路總流量的一半。當(dāng)一個(gè)電液伺服閥故障時(shí)（比如故障電液伺服閥卡在關(guān)閉位置），流體經(jīng)過(guò)定壓活門、另一個(gè)正常的電液伺服閥、轉(zhuǎn)接塊，流入管徑確定的下游管路。此時(shí)，流過(guò)管路的流量由正常的電液伺服閥控制，管路的流量變化率是兩個(gè)電液伺服閥都正常工作時(shí)的1/2。?