一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀制造技术

本发明专利技术属于气动阀领域，并公开了一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀。该气动伺服阀中设置有气浮式滑动副，其包括阀芯和阀套，阀芯设置在阀套中，阀芯的两端设置有气浮式阀肩，该气浮式阀肩呈圆柱状，中间设置有与阀芯的中心孔导通的盲孔，该气浮式阀肩沿圆周方向上设置有多个与盲孔连通的凹槽，每个凹糟与阀套的内壁形成静压支承腔，当阀芯的中心孔通入气体时，气体进入静压支承腔，通过该静压支承腔中气体的压力作用在阀芯上，使得阀芯悬浮在阀套中，以此减少阀芯横向运动时与阀套内壁的摩擦。通过本发明专利技术，解决现有气动伺服阀阀芯阀套滑动副之间的摩擦磨损导致的阀芯动作灵敏度低、寿命短的问题，同时提升气动伺服阀的控制精度和动态响应。

A pneumatic servo valve with air floating sliding pair

【技术实现步骤摘要】
一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀
本专利技术属于气动阀领域，更具体地，涉及一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀。
技术介绍
气动技术因其工作介质为压缩空气，具有低成本、能源清洁无污染、易操作等优点而广泛应用于现代工业的各个领域。气动伺服系统的性能很大程度上依赖于所使用的气动伺服阀的控制精度、动态以及静态性能，因此，提升气动伺服阀的参数和指标对改善气动系统性能至关重要。近十多年来，国内外对气动伺服阀的研究较少，特别是尚未有学者提出带有气浮式滑动副的气动伺服阀，气动伺服阀作为一种高响应、高精度的精密元器件，应用静压支承结构减小阀芯和阀套之间的摩擦磨损，提高气动伺服阀的阀芯动作灵敏度，增加气动伺服阀的使用寿命。气动伺服阀在控制精度与动态响应方面要求较高的控制领域有广阔的应用前景，尤其是航空航天与国防军事领域。气浮式滑动副主要采用静压支承结构。静压支承是靠外部的流体压力源向摩擦表面之间供给一定压力的流体，借助流体静压力来承载，减小摩擦阻尼。目前在冶金、电力、机械制造、航空、航天以及液压行业已广泛采用了静压支承这种结构，主要应用于精密超精密制造装备，如超精密机床、光刻机、高速主轴、微涡轮发动机、零重力模拟系统和医疗设备等。对于液压行业，静压支承主要应用于液压缸和柱塞泵。中国专利技术专利(CN108895056A)提出了一种静压腔支承导向装置液压缸，具有两个静压支承腔和两个阻尼孔以及两条泄漏槽，具有结构简单、低摩擦、高频响、长寿命、可靠性高、无外泄漏的特点。中国专利技术专利(CN105673478A)一种基于静压支承的滑靴副，滑靴副和斜盘之间形成充足的稳定的油膜，降低摩擦系数，减轻油压不稳定、结构不精确产生对滑靴副的磨损现象，解决了现有的轴向柱塞马达摩擦系数大导致能量损耗大、易磨损导致使用寿命短、机械效率低的技术缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，其通过在阀芯的两端设置气浮式阀肩，使得阀芯中在通入气体后，通过气浮式阀肩与阀套形成的静压支承腔将阀芯浮动在阀套中，避免与阀套的摩擦接触，解决现有气动伺服阀阀芯阀套滑动副之间的摩擦磨损导致的阀芯动作灵敏度低、寿命短的问题，同时提升气动伺服阀的控制精度和动态响应。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，该气动伺服阀中设置有气浮式滑动副，其中：所述气浮式滑动副包括阀芯和阀套，所述阀芯设置在所述阀套中，所述阀芯的两端设置有气浮式阀肩，该气浮式阀肩设置在所述阀套中，与所述阀套呈间隙式配合，该气浮式阀肩呈圆柱状，中间设置有与所述阀芯的中心孔导通的盲孔，该气浮式阀肩沿圆周方向上设置有多个与所述盲孔连通的凹槽，每个所述凹糟与阀套的内壁形成静压支承腔，当所述阀芯的中心孔中通入气体时，气体经过所述盲孔进入所述静压支承腔，所述气浮式阀肩和阀套的内壁之间形成气膜，所述静压支承腔中气体的压力作用在所述阀芯上，多个静压支承腔的配合使得所述阀芯悬浮在所述阀套中，以此减少所述阀芯横向运动时与所述阀套内壁的摩擦。进一步优选地，所述凹槽和所述盲孔之间设置有阻尼孔和加工孔，通过该阻尼孔和加工孔实现凹槽和盲孔的连通，所述阻尼孔用于保证所述静压支承腔的压力，所述加工孔用于连接所述阻尼孔和凹槽，同时方便加工所述阻尼孔。进一步优选地，所述凹槽的数量为偶数，当气体从所述凹槽中排出是保证所述阀芯各个方向的平衡。进一步优选地，所述凹槽的数量为4个，凹槽的宽度方向的端点与阀芯的圆心的连线形成的夹角的范围为20°～90°。进一步优选地，所述气动伺服阀为三位五通伺服阀或三位三通阀。进一步优选地，所述气动伺服阀还包括驱动单元和位移检测单元，所述驱动单元连接在所述阀芯的一端，用于驱动所述阀芯在所述阀套内横向运动，所述位移传感单元用于实时检测所述阀芯在横向的位移。进一步优选地，所述驱动单元和位移检测单元分别与控制器连接，所述位移传感单元将检测的结果传递给所述控制器，通过控制器调控所述驱动单元驱动所述阀芯的运动。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。1、本专利技术中通过在阀芯上设置气浮式阀肩，通过在气浮式阀肩的圆周上设置多个凹槽，凹槽与阀套的内壁形成腔体，即静压支承腔，当阀芯中通入气体，气体进入凹槽与阀套形成的腔体中对阀芯进行静压支撑，阀肩和阀套之间形成由气体组成的气膜，以此使得阀芯不与阀套的内壁直接接触，减小阀芯在横向运动时的摩擦力，降低摩擦阻尼，减轻阀芯与阀套的磨损现象，提升了阀芯动作的灵敏度，提高气动伺服阀的使用寿命和可靠性；2、本专利技术中通过将凹槽的数量设定为4个，凹槽的宽度方向的端点与圆心的连线形成的夹角的范围为20°～90°，一方面将孔的数量控制在一定数量内降低加工的复杂度，另一方面保证在该夹角范围内气体对阀芯的静压支承作用；3、本专利技术中通过设定阻尼孔，该阻尼孔的直径大小与阀体、阀芯和阀套有关，其主要用于保证静压支承腔中的压力，该阻尼孔的直径既不能太大也不能太小，太大静压支承腔中的压力不能保证，太小静压支承腔中的压力过大直接将阀芯顶起，不能实现静压平衡。附图说明图1是按照本专利技术的优选实施例所构建的气浮式阀肩立体剖视图；图2是按照本专利技术的优选实施例所构建的气浮式阀肩在阀套中的俯视剖面图；图3是按照本专利技术的优选实施例所构建的气浮式阀肩在阀套中的结构示意图；图4是按照本专利技术的优选实施例所构建的气浮式阀肩在阀套中的剖面示意图；图5是按照本专利技术的优选实施例所构建的气浮式阀肩剖面图；图6是按照本专利技术的优选实施例所构建的气动伺服阀的结构示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-位移传感器，2-紧固螺母，3-位移传感器安装座、4-位移传感器定位板，5-阀芯，6-阀套，7-O型密封圈，8-阀体，9-电机定位套筒，10-驱动单元，11-控制器，12-凹槽，13-阻尼孔，14-盲孔，15-加工孔，16-进气孔，17-阀腔,18-气浮式阀肩。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1和2所示，一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，该气动伺服阀中设置有气浮是滑动副，其中：所述气浮式滑动副包括阀芯5和阀套6，所述阀芯5设置在所述阀套6中，所述阀芯5的两端设置有气浮式阀肩18，该气浮式阀肩设置在所述阀套6中，与所述阀套呈间隙式配合，该气浮式阀肩18呈圆柱状，中间设置有与所述阀芯的中心孔导通的盲孔14，该气浮式阀肩沿圆周方向上设置有多个与所述盲孔14连通的凹槽12，每个所述凹糟12与阀套6的内壁形成静压支承腔，当所述阀芯的中心孔中通入气体时，气体经过所述盲孔进入所述静压支承腔，所述气浮式阀肩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，其特征在于，该气动伺服阀中设置有气浮式滑动副，其中：/n所述气浮式滑动副包括阀芯(5)和阀套(6)，所述阀芯(5)设置在所述阀套(6)中，所述阀芯(5)的两端设置有气浮式阀肩(18)，该气浮式阀肩设置在所述阀套(6)中，与所述阀套呈间隙式配合，该气浮式阀肩(20)呈圆柱状，中间设置有与所述阀芯的中心孔导通的盲孔(14)，该气浮式阀肩沿圆周方向上设置有多个与所述盲孔(14)连通的凹槽(12)，每个所述凹糟(14)与阀套(6)的内壁形成静压支承腔，当所述阀芯的中心孔中通入气体时，气体经过所述盲孔进入所述静压支承腔，所述气浮式阀肩和阀套的内壁之间形成气膜，所述静压支承腔中气体的压力作用在所述阀芯上，多个静压支承腔的配合使得所述阀芯悬浮在所述阀套中，以此减少所述阀芯横向运动时与所述阀套内壁的摩擦。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，其特征在于，该气动伺服阀中设置有气浮式滑动副，其中：
所述气浮式滑动副包括阀芯(5)和阀套(6)，所述阀芯(5)设置在所述阀套(6)中，所述阀芯(5)的两端设置有气浮式阀肩(18)，该气浮式阀肩设置在所述阀套(6)中，与所述阀套呈间隙式配合，该气浮式阀肩(20)呈圆柱状，中间设置有与所述阀芯的中心孔导通的盲孔(14)，该气浮式阀肩沿圆周方向上设置有多个与所述盲孔(14)连通的凹槽(12)，每个所述凹糟(14)与阀套(6)的内壁形成静压支承腔，当所述阀芯的中心孔中通入气体时，气体经过所述盲孔进入所述静压支承腔，所述气浮式阀肩和阀套的内壁之间形成气膜，所述静压支承腔中气体的压力作用在所述阀芯上，多个静压支承腔的配合使得所述阀芯悬浮在所述阀套中，以此减少所述阀芯横向运动时与所述阀套内壁的摩擦。


2.如权利要求1所述的一种带有气浮式滑动副的气动伺服阀，其特征在于，所述凹槽(12)和所述盲孔(14)之间设置有阻尼孔(13)和加工孔(15)，通过该阻尼孔和加工孔实现凹槽和盲孔的连通，所述阻尼孔用于保证所述静压支承腔的压力，所述加工孔用于连接所述阻尼孔和凹...

【专利技术属性】
技术研发人员：高隆隆，李宝仁，张迪嘉，傅晓云，杜经民，杨钢，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42