一种压力自适应充油舵机的制作方法

1.本发明属于水下航行器技术领域，具体涉及一种压力自适应充油舵机。


背景技术：

2.海洋占地球面积的71％，含有丰富的矿产资源，如石油、天然气、天然气水合物、多金属结核、富钻结壳块状热液硫化物矿床、多金属软泥、重晶石等。随着陆地资源的日益减少或渐趋枯竭，海洋资源的重要性越来越突出，人们开始更加重视海洋矿产资源的调查和开发。另外，随着海洋开发活动越来越频繁和深入，人类进行的海洋油气勘探与开采、海洋考察、海洋工程、海地管线、电缆的敷设与维修、海洋矿物的开采等涉海行为必将从浅海走向深海，深海装备很自然地成为人类进行海洋活动的必要工具。而针对目前对海洋监测、勘探与开发领域的深入，uuv扮演着越来越重要的角色，对其性能也提出了更高的要求。作为uuv控制部分核心部件，设计出能适用于更高环境压力的舵机，是研发深海uuv的重要部分。
3.适用于浅水的舵机仅需考虑其壳体的耐压性和外部的密封即可，但当到了深海，压力是浅水的数倍，仅考虑采用更高耐压性的壳体会给整个舵机增加数倍重量。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种压力自适应充油舵机，通过压力补偿调节不同水深下的适应性。
5.本发明所采用的技术方案是，一种压力自适应充油舵机，包括壳体，壳体内壁连接隔板，隔板将壳体内空间分为器械腔和充油腔，壳体上连接舵机盖，壳体位于器械腔内连接减速机构，减速机构连接控制电路板，壳体上位于充油腔开设进水口，壳体内位于进水口处连接圆柱筒，圆柱筒内壁贴合连接活塞盖，活塞盖远离进水口的一面连接活塞，活塞延伸至圆柱筒外部。
6.本发明的特点还在于：
7.减速机构包括连接在壳体内壁的电机，电机输出端依次连接联轴器、蜗杆，还包括连接在壳体内的u型架，u型架端口之间通过轴承d连接蜗杆两端，蜗杆通过三级减速齿轮连接舵机输出轴，舵机输出轴穿出壳体，电机连接控制电路。
8.三级减速齿轮包括壳体内垂直蜗杆长度方向通过轴承a连接的斜齿轮轴a，斜齿轮轴a上固定连接涡轮，还包括垂直蜗杆长度方向的斜齿轮轴b，斜齿轮轴b上通过轴承b连接壳体内，斜齿轮轴b上固定连接斜齿轮b，斜齿轮b啮合连接涡轮，斜齿轮b啮合连接斜齿轮c，斜齿轮c上固定连接舵机输出轴，输出轴通过轴承c连接壳体上。
9.壳体侧壁位于靠近输出轴处开设凹槽，壳体的凹槽内连接磁性舵角传感器，磁性舵角传感器连接控制电路板，输出轴上正对磁性舵角传感器位置处连接磁铁。
10.输出轴外正对壳体位置处依次套接、方形圈、o型圈，o型圈与壳体相互挤压。
11.还包括壳体上开设的充油口，壳体的充油口处连接充油管，充油管连通充油腔。
12.壳体位于充油腔侧壁开设排气口，壳体上排气口内连接单向排气阀。
13.活塞与圆柱筒之间连接o型密封圈b。
14.活塞盖外侧面通过开槽嵌接o型密封圈c，o型密封圈c两侧连接挡圈。
15.壳体上开设出线口。
16.本发明的有益效果是：
17.1)体积小、质量轻、结构紧凑，输出扭矩大，可适用于不同类型的深海航行器输出要求；
18.2)所设计的舵机采用蜗轮蜗杆减速器，可实现大传动比与反向自锁功能，增加了整体伺服机构的安全性；
19.3)适用于不同水深环境，可降低对壳体强度的设计要求，将壳体所需承受的深水压力转化为液压油的形变，承压范围大；
20.4)整个装置便于拆卸与更换，设置充油口与排气/出油口，用于更换填充介质，通过隔板将介质与齿轮等隔离，不影响舵机的正常控制。
附图说明
21.图1为本发明一种压力自适应充油舵机外观结构示意图；
22.图2为本发明压力自适应充油舵机底部示意图；
23.图3为本发明圆柱筒内部结构示意图；
24.图4为本发明一种压力自适应充油舵机内部结构示意图；
25.图5为本发明中磁性舵角传感器安装示意图；
26.图6为本发明中输出轴动密封示意图。
27.图中，1.舵机输出轴，2.舵机盖，3.外壳，4.单向排气阀，5.出线口，6.圆柱筒，7.充油管，8.斜齿轮b，9.轴承b，10.斜齿轮轴b，11.蜗轮，12.斜齿轮轴a，13.轴承a，14.轴承d，15.蜗杆，16.联轴器，17.电机，18.活塞，19.活塞盖，20.斜齿轮c，21.轴承c，22.进水口，23.o型圈a，24.方形圈，25.磁铁，26.磁性舵角传感器，27.o型圈b，28.挡圈，29.o型圈c。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
29.本发明一种压力自适应充油舵机，如图1所示，包括壳体3，壳体3上连接舵机盖2，壳体3与舵机盖2形成一个腔体，壳体3内壁连接隔板，隔板将壳体3内空间分为器械腔和充油腔，壳体3位于器械腔内连接减速机构，减速机构连接控制电路板，如图2所示，壳体3上位于充油腔开设进水口22，如图3所示，壳体3内位于进水口22处连接圆柱筒6，充油腔与圆柱筒6相通，充油腔内填充介质油，圆柱筒6内壁贴合连接活塞盖19，活塞盖19远离进水口22的一面连接活塞18，活塞18延伸至圆柱筒6外部，在活塞18承受不同的压力时，自行调节活塞18的位置，以使活塞18受力平衡。
30.如图4所示，减速机构包括连接在壳体3内壁的电机17，电机17输出端依次连接联轴器16、蜗杆15，还包括连接在壳体3内的u型架，u型架端口之间通过轴承d14连接蜗杆15两端，蜗杆15通过三级减速齿轮连接舵机输出轴1，舵机输出轴1穿出壳体3，电机17连接控制电路，通过控制电路控制电机17转动，依次带动舵机输出轴1、联轴器16、蜗杆15、三级减速齿轮，通过三级减速齿轮控制充油舵机的输出偏转。
31.三级减速齿轮包括壳体3内垂直蜗杆15长度方向通过轴承a13连接的斜齿轮轴a12，斜齿轮轴a12上固定连接涡轮11，还包括垂直蜗杆15长度方向的斜齿轮轴b10，斜齿轮轴b10上通过轴承b9连接壳体3内，斜齿轮轴b10上固定连接斜齿轮b8，斜齿轮b8啮合连接涡轮11，斜齿轮b8啮合连接斜齿轮c20，斜齿轮c20上固定连接舵机输出轴1，输出轴1通过轴承c21连接壳体3上，当蜗杆15转动时，依次带动涡轮11、斜齿轮b8、斜齿轮c20、输出轴1，通过控制电路实现输出轴1偏转角度控制。
32.如图5所示，壳体3侧壁位于靠近输出轴1处开设凹槽，壳体3的凹槽内连接磁性舵角传感器26，磁性舵角传感器26连接控制电路板，输出轴1上正对磁性舵角传感器26位置处连接磁铁25，当输出轴1转动时，带动磁铁25转动，通过磁性舵角传感器26检测磁铁25转动角度，进而实现对输出轴1转动角度的检测。
33.如图6所示，输出轴1外正对壳体3位置处依次套接方形圈24、o型圈23，o型圈23与壳体3相互挤压，当输出轴1转动时，能够与壳体3相对且密封转动，能够保证输出轴1转动时的密封性。
34.还包括壳体3上开设的充油口，壳体3的充油口处连接充油管7，充油管7连通充油腔，能够对充油腔内填充介质，充油管7靠近充油口的一端连接能够单向自动锁紧的母接头，在充油时，与外部的公接头配合使用，充油结束后直接拔出公头，母接头能够自动锁紧，防止壳体3内的介质油泄漏。
35.壳体3位于充油腔侧壁开设排气口，壳体3上排气口内连接单向排气阀4，能够将壳体3内的由于温度变化产生的气体或介质油排出。
36.活塞18与圆柱筒6之间连接o型密封圈b27，能够防止外部的海水进入壳体3内。
37.活塞盖19外侧面通过开槽嵌接o型密封圈c29，o型密封圈c29两侧连接挡圈28，挡圈28能够防止o型密封圈c29脱落。
38.壳体3上开设出线口5，能够将内部的控制电路板与外部电路连通。
39.本发明一种压力自适应充油舵机使用方法为：
40.舵机主体为壳体3与舵机盖2形成的箱式结构，输出轴1通过舵机盖2预留口伸出，舵机底部设有定位法兰凸缘，可用于固定安装于载体上。
41.本发明一种压力自适应充油舵机在不充油状态下能够作为陆上伺服机构使用；用于水下时，通过充油管7的对充油腔进行充油；当要拆解舵机或换油时，打开单向排气阀4，可用辅助抽吸装置从此处将液压油排出。当舵机工作水深变深时，海水通过底部的进水口22涌入，活塞18受到水压产生位移，另一侧液压油受压，由于液体的可压缩性，受压后腔体内部液压油体积变小，当航行深度变小时，海水压力变小，腔体内部压力大于海水压力。在变航深工况下，活塞18两侧受力保持着动态平衡以实现压力补偿。
42.通过上述方式，本发明一种压力自适应充油舵机对舵机整体做了一体化设计，利用液压油的可压缩性，克服仅考虑提高壳体耐受性的抗压方法，设计出一种压力自适应的伺服舵机，可作为一个独立的伺服机构供水下航行器使用。