【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于液压执行控制，具体来说涉及的是一种连续变量马达驱动机械直线执行器。
技术介绍
1、直线执行器作为机械设备中常见的并广泛使用的一种对负载进行运动驱动的重要部件，广泛应用于机床、注塑机、工程机械、农业机械、航空航天等诸多领域。其核心功能是将旋转运动转换为直线运动。实现执行机构直线驱动和运动控制，通常采用液压驱动系统和电-机械驱动系统。液压系统驱动活塞杆与电-机械系统驱动丝杠是广泛应用的两种不同驱动方案。传统的液压缸驱动活塞杆传递直线运动，液压缸执行器具有功率密度大、承载能力强等优点，但是常见液压缸以非对称缸为主，其两腔面积差所导致的流量不匹配问题制约了该装置的发展。随着电气自动化技术的发展，电机械执行器以电机搭配滚珠丝杠组成的电动缸的应用领域正不断拓展，电机械执行器不需要繁杂的液压管路和接头，有集成度和能效较高，维护方便、响应快、同步性好等特点。但电机械执行器功率密度小，承载能力弱，难以应用于大功率，大型工程机械场合。有些公司通过加大电机功率的途径来实现增加驱动负载能力，但电动机功重比低，大功率电机的安装空间需要较大，不适用于空间受限场合。中国专利cn201811204507 .3公开了一种直线驱动装置，该直线驱动装置在液压系统作用下具有承载力大的优点，但不具备调节马达排量的能力，难以应对不同大小的负载。在一些应用中，受到负载形式不同，负载的大小变化很大，用单一的定量泵/马达或者变量马达/泵无法达到合适的流量匹配，也会造成元件两侧油液压差过大的问题出现。
技术实现思路
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2、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、本专利技术在电动缸的基础上，采用多个液压马达代替电动缸上的伺服电机驱动滚珠丝杠，将伺服电机、液压泵等元件通过液压管路布置到远离缸体且空间足够的地方。工作时，液压泵将来自伺服电机的机械能转换成液压能驱动液压马达旋转，传动箱与滚珠丝杠一起变回转为直线运动，进而实现推杆的伸缩。
4、一种连续变量马达驱动机械直线执行器，包括动力源控制连接的滚珠丝杠传动组件ⅲ，还包括连续变量马达系统ⅰ、传动箱组件ⅱ、液压回路ⅳ，连续变量马达系统ⅰ和液压回路ⅳ组成动力源，连续变量马达系统ⅰ为若干马达同轴驱动连接传动箱组件ⅱ的输入轴，且多个马达设置于传动箱组件ⅱ的一侧，传动箱组件ⅱ输出端与滚珠丝杠传动组件ⅲ的驱动端连接，所述液压回路ⅳ包括双向泵和若干换向阀组成闭式回路，双向泵出口连接有并联设置的若干换向阀，各换向阀分别对应连接连续变量马达系统ⅰ的马达。
5、连续变量马达系统ⅰ中同轴连接的若干马达为若干定量液压马达和\或变量马达。
6、滚珠丝杠传动组件ⅲ的驱动端设置有多齿轮液压马达结构并内嵌入传动箱组件ⅱ中，所述多齿轮液压马达结构由独立的液压回路ⅳ控制连接。
7、多齿轮液压马达结构包括：在壳体中安装一个中心齿轮，在中心齿轮的周围均匀布置4个空转齿轮，中心齿轮同时与空转齿轮相啮合，多齿轮液压马达内每组啮合的齿轮均满足液压马达的形成条件，中心齿轮和周围三个空转齿轮分别构成一个液压马达，且各个马达独立工作，即此多齿轮液压马达在一个壳体内有4个排量相等且相互独立的子马达。
8、双向泵为定量泵或变量液压泵。
9、变量马达系统ⅰ是若干电动马达串联液压马达。
10、连续变量马达系统ⅰ是多齿轮马达或行星齿轮马达形式。
11、传动箱组件ⅱ设置有变速装置，变速装置为齿轮传动或者由皮带传动，并且是增速传动或减速传动。
12、双向泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
13、滚珠丝杠传动组件ⅲ设置有滚珠丝杠和螺母，滚珠丝杠和螺母为梯形丝杠副、行星滚柱丝杠副、滚珠丝杠副中的任意一种，滚珠丝杠还可以为滚柱丝杠。
14、本专利技术提供的一种连续变量马达驱动机械直线执行器与现有技术相比较，具有以下有益效果：
15、1. 本专利技术在结构上将多个马达应用于直线执行器上，通过控制多个马达进出油口的连接方式，可以改变实际工作的马达数量，不同马达排列组合形成连续变排量马达，以及采用多齿轮液压马达，实现连续无极调速，可应对不同负载下的排量要求。
16、2. 本专利技术的液压回路的电机、液压泵等元件通过液压管路布置到远离缸体且空间足够的地方，可节省直线执行器空间占用，以适用于安装尺寸受限的场合。
17、3. 本专利技术使用多个小排量马达共同作用，来替代大排量的变量马达/泵，大多数马达允许的回油压力很低，小排量马达两侧压差小，避免了单个大排量变量马达/泵两侧压差过大对元器件造成的压力损伤，从而压差问题得到了解决。
18、4. 本专利技术采用液压系统作为动力源＋滚珠丝杠的结构，专利技术结构巧妙避开了传统的单向液压缸活塞伸缩过程两侧油路存在的非对称性问题。以及纯电缸上需额外加装电机驱动，电缸承载弱、功重比低的缺点。在实现高速直线运动的同时，又保证了直线执行器具有高功率密度运行和能提供更大的驱动力，来应对冲击、重载、冲击场合。
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1.一种连续变量马达驱动机械直线执行器，包括动力源控制连接的滚珠丝杠传动组件Ⅲ，其特征在于，还包括连续变量马达系统Ⅰ、传动箱组件Ⅱ、液压回路Ⅳ，连续变量马达系统Ⅰ和液压回路Ⅳ组成动力源，连续变量马达系统Ⅰ为若干马达同轴驱动连接传动箱组件Ⅱ的输入轴，且多个马达设置于传动箱组件Ⅱ的一侧，传动箱组件Ⅱ输出端与滚珠丝杠传动组件Ⅲ的驱动端连接，所述液压回路Ⅳ包括双向泵和若干换向阀组成闭式回路，双向泵出口连接有并联设置的若干换向阀，各换向阀分别对应连接连续变量马达系统Ⅰ的马达。
2.根据权利要求1所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述连续变量马达系统Ⅰ中同轴连接的若干马达为若干定量液压马达和或变量马达。
3.根据权利要求2所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述滚珠丝杠传动组件Ⅲ的驱动端设置有多齿轮液压马达结构（27）并内嵌入传动箱组件Ⅱ中，所述多齿轮液压马达结构（27）由独立的液压回路Ⅳ控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述多齿轮液压马达结构（27）包括：在壳体中安装
5.根据权利要求3-4任意一项所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述双向泵为定量泵或变量液压泵。
6.根据权利要求1所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述变量马达系统Ⅰ是若干电动马达串联液压马达。
7.根据权利要求4所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述连续变量马达系统Ⅰ是多齿轮马达或行星齿轮马达形式。
8.根据权利要求5所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述传动箱组件Ⅱ设置有变速装置，变速装置为齿轮传动或者由皮带传动，并且是增速传动或减速传动。
9.根据权利要求5所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述双向泵为叶片泵、齿轮泵、轴向柱塞泵或径向柱塞泵。
10.根据权利要求4所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述滚珠丝杠传动组件Ⅲ设置有滚珠丝杠（9）和螺母（8），所述滚珠丝杠（9）和螺母（8）为梯形丝杠副、行星滚柱丝杠副、滚珠丝杠副中的任意一种，滚珠丝杠（9）还可以为滚柱丝杠。
...【技术特征摘要】
1.一种连续变量马达驱动机械直线执行器，包括动力源控制连接的滚珠丝杠传动组件ⅲ，其特征在于，还包括连续变量马达系统ⅰ、传动箱组件ⅱ、液压回路ⅳ，连续变量马达系统ⅰ和液压回路ⅳ组成动力源，连续变量马达系统ⅰ为若干马达同轴驱动连接传动箱组件ⅱ的输入轴，且多个马达设置于传动箱组件ⅱ的一侧，传动箱组件ⅱ输出端与滚珠丝杠传动组件ⅲ的驱动端连接，所述液压回路ⅳ包括双向泵和若干换向阀组成闭式回路，双向泵出口连接有并联设置的若干换向阀，各换向阀分别对应连接连续变量马达系统ⅰ的马达。
2.根据权利要求1所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述连续变量马达系统ⅰ中同轴连接的若干马达为若干定量液压马达和或变量马达。
3.根据权利要求2所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述滚珠丝杠传动组件ⅲ的驱动端设置有多齿轮液压马达结构（27）并内嵌入传动箱组件ⅱ中，所述多齿轮液压马达结构（27）由独立的液压回路ⅳ控制连接。
4.根据权利要求3所述的一种连续变量马达驱动机械直线执行器，其特征在于：所述多齿轮液压马达结构（27）包括：在壳体中安装一个中心齿轮（28），在中心齿轮的周围均匀布置4个空转齿轮（29），中心齿轮同时与空转齿轮相啮合，多齿轮液压马达内每组啮合的齿轮均满足液...
【专利技术属性】
技术研发人员：葛磊，刘乐凯，权龙，张佳瑞，郝云晓，乔舒斐，夏连鹏，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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