電驅多邊溢流脈動衰減控制系統和多邊溢流系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及液壓系統領域，特別是一種電驅多邊溢流脈動衰減控制系統和多邊溢流系統。
【背景技術】
[0002]液壓系統以其功率密度大及抗負載剛性大等優點，在航空、航天、船舶等許多重要工業部門已得到了非常廣泛的應用。隨著液壓系統向高速、高壓、大功率方向發展，液壓能源管路系統的振動與噪聲問題日趨嚴重，已經成為制約液壓系統向高壓、低噪聲方向發展的瓶頸。
[0003]目前，液壓系統大多采用軸向柱塞栗來提供液壓能源，因為軸向柱塞栗具有輸出壓力高、工作效率高和可靠性高等優點。然而，軸向柱塞栗由于其自身的結構和工作原理必然會產生流體脈動。由于栗內部和管路系統中不可避免的存在液阻，流體脈動又會引起壓力脈動。壓力脈動對液壓能源管路系統的危害，通常以流固耦合振動的形式表現出來，即壓力脈動產生管道振動，管道振動反過來又影響壓力脈動。這種由于流固耦合產生的管道振動，易于使管道系統產生疲勞破壞和輻射噪聲。因此，液壓流體脈動是液壓能源管路系統結構振動和輻射噪聲的根本成因。
[0004]由于軸向柱塞栗的固有結構和工作原理，其吸油過程同樣存在著不連續性，這種不連續性就造成了液壓能源管路系統的吸油管內也存在著流體脈動，它所引起管路振動與輻射噪聲問題同樣不可忽略。因此，對液壓系統吸排油管路中的流體脈動進行同時抑制，具有非常重要的現實意義。
[0005]主動振動控制由于其自適應能力強等優點，已經成為管路系統流體脈動控制的重要發展方向。流體脈動的主動控制系統主要包括傳感器、控制器和作動器三個部分。根據作動器類型的不同，可以將目前國內外對管路系統流體脈動主動控制的研究分為三類:第一類是利用安裝在管壁外的智能材料作動器對管壁產生控制力，引起管壁的彈性變形，進而在管道內產生流體脈動波，與原有的流體脈動相互抵消；第二類是利用作用于流體的作動器直接產生流體脈動波，來抵消管路系統中原來的流體脈動;第三類是利用液壓閥產生溢流流量控制原有的流量脈動。
[0006]針對于第三種方法，總結其特點如下:
[0007]基于旁路溢流原理的流體脈動主動控制適用于高壓液壓系統的脈動主動控制，因為推動閥芯運動的智能材料只需要輸出很小的力來克服摩擦、閥芯慣性和液動力即可，不需要承載高壓流體引起的大負載;此外，由于節流公式可知，經過大的壓力放大之后，在液壓閥開口很小的情況下即可產生與液壓栗脈動流量相等的溢流流量。因此，與流體作動器相比，消振閥能耗更低、體積更小。但是，傳統的基于旁路溢流原理的主動控制方法要求壓電陶瓷消振閥的頻率要能跟得上流體脈動頻率，才能產生與液壓栗脈動流量相互抵消的溢流流量。眾所周知，柱塞栗所產生的流體脈動包含多種正弦頻率成分，其頻率分布在基頻及其高階倍頻上，這些頻率均與栗的轉速成正比。隨著液壓能源系統(特別是飛機液壓能源系統)向高壓、大流量方向發展，軸向柱塞栗的轉速變得越來越高，這就使得流體脈動的基頻已經達到了壓電陶瓷作動器的工作頻率極限，其高階倍頻更是遠遠地超出了壓電作動器的頻響范圍。因此，消振器頻寬無法滿足日益增加的液壓系統流體脈動頻率要求，成了傳統基于旁路溢流原理的流體脈動主動控制方法在高速液壓系統中應用的瓶頸。

【發明內容】

[0008]在下文中給出關于本申請的簡要概述，以便提供關于本申請的某些方面的基本理解。應當理解，這個概述并不是關于本申請的窮舉性概述。它并不是意圖確定本申請的關鍵或重要部分，也不是意圖限定本申請的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念，以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0009]本申請的一個主要目的在于提供一種電驅多邊溢流脈動衰減控制系統和多邊溢流系統，旨在解決如上所述的技術問題。
[0010]第一方面，本申請提供了一種電驅多邊溢流脈動衰減控制系統，包括壓力傳感器、控制器、執行機構和多邊溢流閥；其中，控制器用于基于壓力傳感器采集的流體壓力信號生成控制執行機構的控制指令;多邊溢流閥包括閥芯和閥芯套，閥芯上開設有m個通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套上開設有η個通孔以形成旁路溢流出口，閥芯與閥芯套同軸設置，且閥芯繞旋轉軸旋轉，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導通形成溢流通道;執行機構用于帶動閥芯繞旋轉軸旋轉和/或沿旋轉軸的方向往復運動。
[0011]在一些實施例中，控制器用于當壓力傳感器采集的流體壓力信號大于預設的壓力閾值時，生成控制指令，以控制執行機構帶動閥芯運動，使得至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導通形成至少一個溢流通道。
[0012]在一些實施例中，控制指令包括軸向運動控制指令和旋轉運動控制指令;執行機構包括電磁作動器和電動機；電磁作動器用于基于軸向運動控制指令生成帶動閥芯沿旋轉軸方向往復運動的力；電動機用于基于旋轉運動控制指令生成帶動閥芯繞旋轉軸旋轉的轉矩。
[0013]在一些實施例中，閥芯繞旋轉軸周期性旋轉，且在每個運動周期內，各旁路溢流入口與各旁路溢流出口配合導通一次。
[0014]在一些實施例中，閥芯和閥芯套均為中空的圓柱體，閥芯的外壁與閥芯套的內壁相配合。
[0015]在一些實施例中，各旁路溢流出口與油箱連接，以使進入旁路溢流通道的油液流入油箱中。
[0016]第二方面，本申請還提供了一種多邊溢流系統，包括主油液通道以及如上所述的電驅多邊溢流脈動衰減控制系統;其中，壓力傳感器設置于主油液通道內，用于采集主油液通道內的油液壓力作為油液壓力信號。
[0017]采用本申請的電驅多邊溢流脈動衰減控制系統和多邊溢流系統，在閥芯套上開設有多個溢流出口且在閥芯上開設有多個溢流入口，通過控制閥芯的運動使得溢流入口和溢流出口相配合形成溢流通道，可以至少一部分地抵消主管道中產生的流量脈動。
[0018]此外，在本申請的一些實施例中，控制器可控制閥芯周期性地運動，在一個運動周期內，多邊溢流閥的閥芯和閥芯套之間可形成多個溢流通道，使得在閥芯的運動頻率較低的情況下也能在一個運動周期內釋放較多的流量脈動引發的液體流量。
[0019]此外，在本申請的一些實施例中，控制器還可控制閥芯與閥芯套之間的相對位置關系從而控制進入溢流通道的油液的量。
【附圖說明】
[0020]參照下面結合附圖對本申請實施例的說明，會更加容易地理解本申請的以上和其它目的、特點和優點。附圖中的部件只是為了示出本申請的原理。在附圖中，相同的或類似的技術特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。
[0021]圖1為本申請的電驅多邊溢流脈動衰減控制系統的一個實施例的示意性結構圖；
[0022]圖2為圖1中的多邊溢流閥沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖；
[0023]圖3為本申請的多邊溢流閥在一個周期的不同時刻的油液流向示意圖；
[0024]圖4為本申請的多邊溢流閥在一個周期內產生的溢流流量的示意性曲線圖。
【具體實施方式】
[0025]下面參照附圖來說明本申請的實施例。在本申請的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或實施方式中示出的元素和特征相結合。應當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本申請無關的、本領域普通技術人員已知的部件和處理的表示和描述。
[0026]參見圖1所示，為本申請的電驅多邊溢流脈動衰減控制系統的一個實施例的結構圖1OO0
[0027]本實施例的多邊溢流脈動衰減控制系統包括壓力傳感器110、控制器120、執行機構130和多邊溢流閥140。
[0028]其中，控制器120用于基于壓力傳感器110采集的流體壓力信號生成控制執行機構130的控制指令。
[0029]多邊溢流閥140包括閥芯142和閥芯套141。閥芯141上開設有m個通孔以形成旁路溢流入口，閥芯套142上開設有η個通孔以形成旁路溢流出口，閥芯與閥芯套同軸設置，且閥芯141繞旋轉軸旋轉，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導通形成溢流通道。
[0030]執行機構130用于帶動閥芯141繞旋轉軸旋轉和/或沿旋轉軸的方向往復運動。
[0031]參見圖2所示，為本申請的多邊溢流脈動衰減控制系統中，多邊溢流閥的沿軸線方向的剖面圖和垂直于軸線方向的剖面圖。
[0032]本實施例的多邊溢流閥中，閥芯210上開設有m個通孔211以形成旁路溢流入口，閥芯套220上開設有η個通孔221以形成旁路溢流出口。閥芯210與閥芯套220同軸設置，并繞旋轉軸旋轉，以使至少一個的旁路溢流入口與至少一個的旁路溢流出口導通形成溢流通道。在這里，m為正整數，η為大于I的正整數。
[0033]當閥芯210上的其中一個旁路溢流入口與閥芯套220上的旁路溢流出口導通形成溢流通道時，油液可以自旁路溢流入口流入溢流通道，并經與該旁路溢流入口配合導通的旁路溢流出口流出。
[0034]需要說明的是，盡管圖1僅示意性地示出了I個旁路溢流入口(S卩m=l)和4個旁路溢流出口(即n = 4)的情形。但該旁路溢流入口和旁路溢流出口的數量僅是示意性的。本領域技術人員在得到本申請實施例的多邊溢流閥的技術方案后，可以根據實際應用場景來具體設置旁路溢流入口的數量從而達到相應的溢流流量以抵消流量脈動。因此，無論在閥芯上設置的旁路溢流入口的數量多少，也無論在閥芯套上設置的旁