一种摆动式液压比例、伺服阀制造技术

一种摆动式液压比例、伺服阀，与摆动电机（３）及角位移传感器（１）配套，由控制芯片控制。阀体（５）前面开有供油孔（Ｐ）、回油孔（Ｔ），后面开有上升油孔（Ａ）、下降油孔（Ｂ），分别通过输油管（Ｌ）连通油箱，内部通过通油管腔（Ｎ）连通阀孔（Ｒ）。阀芯（６）为十字形芯轴，与阀体（５）配装组成三位四通阀。摆动电机（３）为双向输出轴结构，一端输出轴联接阀芯（６）的联接轴，另一端输出轴与角位移传感器（１）的中心轴相联接。控制芯片根据传感器反馈信息及时调节电机的输入电流和输出轴的转动角度，调整阀芯（６）摆动角度，改变油孔开口截面积，使液压流量、压力保持在设计值，可以实现无级调速，能够在摆动范围内任意位置停留，控制精度高，动态特性好，操作方便灵活，适用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及液压元器件，尤其涉及液压系统油缸的控制阀。
技术介绍
液压阀是液压传动中用来控制液体压力、流量和方向的元器件，其性能直接决定 液压系统整体功效。在各种液压流量、压力控制阀中，比例阀、伺服阀因为动态响应快、控制 精度高，在航空、航天、舰船、冶金、化工等领域中需求极大，如何改进比例阀和伺服阀的复 杂结构，是液压传动与控制领域研究的重点和难点。现有比例阀和伺服阀多采用滑阀和先 导阀结构，复杂的结构和高精度部件的加工要求极高，市场所需比例阀、伺服阀多为进口， 国内尚未完全掌握比例阀、伺服阀关键技术，生产维护能力不强，技术上存在一定差距。国 内伺服阀现有结构形式，如有限角度旋转式电流伺服阀(专利号200410004538. 6)，采用直 流无刷电机驱动转阀的阀芯转动，直流无刷电机采用三相绕组，并配有位置传感器(机械 式、光电式或是霍尔传感器等)。由于直流无刷电机需要三相桥功率放大电路，绕组采用 星形或三角形接法，对称两相无法同时通电，因此在平衡位置容易产生抖动，导致阀的工作 性能不稳定。现有的内置角度位置传感器，分为电位器、自整角机、旋转变压器和光电编码 器，电位器和自整角机的误差范围在1°左右，旋转变压器的误差影响使控制精度大为降 低；光电编码器可能会产生死区角度和非单值性误差，其反馈角度最小单位量值较大，反馈 角度值为离散型，控制精度难以提高。而且需要加工特定的鼓形开口型阀套，增加了装配难 度，提高了生产成本。再如一种数字式液压伺服转阀(专利号86107688)和数字直控伺服 阀(专利号98201967)，阀芯只能跟随步进电机在一定步距内转动，不能停在任意位置，目 前步进电机的最小步距角约为0.36度，控制精度不高。由于步进电机每次只能转动步距 角，使液压控制的设备无法确保停止在设定位置。当阀芯转动到零位附近时，存在不能完全 封闭阀口的情况，会导致压力油泄漏到工作腔。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是提供一种结构简单，液压流量、压力的控制精度高，可以实现 无级调速，频响高、动态特性好，安装使用方便，阀体易于清洗，寿命长，效率高，适用范围广 的液压控制阀。本专利技术的任务是这样完成的设计一种摆动式液压比例、伺服阀，由阀体内套装阀 芯，两端由阀盖、阀座封闭连接，与摆动电机及角位移传感器配套组合构成，由控制芯片控 制，阀体为立方体部件，开有垂直贯通阀孔装设阀芯，前面开有供油孔、回油孔，后面开有上 升油孔、下降油孔，分别通过内部通油管腔连通阀孔，顶面、底面分别用螺栓与阀盖、阀座连 接固定，阀芯为一端圆盘外带联接轴的十字形芯轴，与阀体配装组成三位四通阀，阀芯联接 轴穿出阀盖中心孔，通过联轴器联接摆动电机。阀体的中间阀孔内安装阀芯，阀体顶面和 底面上环绕阀孔分别开有环形槽，装设阀体密封圈，环形槽外圈同一圆周面上各开设8个 螺孔，分别用于装设螺栓与阀盖、阀座连接，在螺孔之间的平面上间隔开有两个定位销孔，在阀体的前面开有供油孔、回油孔，后面开有上升油孔、下降油孔，四面开有若干工艺孔，分 别通过相应的通油管腔连通，工艺孔的孔口装设螺塞封堵，供油孔、回油孔、上升油孔、下降 油孔的孔口分别配合装设管接头连接输油管。阀芯的十字形芯轴是在圆柱体截面上间隔 90°均勻开出四条轴向凹槽，相应形成四条凸圆棱面构成，两端保持圆盘结构，槽底为凹圆 弧形，槽顶为凸圆棱面，一端阀芯圆盘外面带有台阶式联接轴，轴颈部开有环形槽，装设芯 轴密封圈，轴端部开有键槽用于与联轴器联接固定。阀盖为正方形厚金属平板，中心开有轴 孔，与阀芯联接轴配套，在环绕中心轴孔的同一圆周面上开有8个台阶孔，与阀体顶面的螺 孔相对应，用于装设固定螺栓，在台阶孔之间的平面上开有两个定位销孔，与阀体顶面的定 位销孔相对应。阀座为长方形厚金属平板，四个角上开有台阶孔，用于装设固定螺栓，环绕 阀座中心的同一圆周面上开有8个台阶孔，与阀体底面的螺孔相对应，用于装设固定螺栓， 在台阶孔之间的平面上开有两个定位销孔，与阀体底面定位销孔相对应。摆动电机为双向 输出轴结构，一端输出轴通过联轴器联接阀芯的联接轴，另一端输出轴通过联轴器与角位 移传感器的中心轴相联接，摆动电机和角位移传感器分别通过线束连接控制芯片。角位移 传感器选择电阻式连续型角位移传感器，随时将信息反馈回控制芯片，由控制芯片控制摆 动电机转子的摆动角度和频率，确定摆动电机各相的电流值。摆动电机带动阀芯在阀体的 阀孔中一定的角度范围内自由摆动，控制阀体油孔开口面积的大小。由于液压流量和压力 与开口面积有关，从而可以通过控制摆动电机的摆动角度控制液压流量和压力。若液压系 统对控制精度和动态响应要求不太高、允许存在一定的中位死区时，本专利技术可以用作比例 阀。此时不需外接反馈回路，比例阀工作时，预设定流量、压力的大小，控制芯片计算阀芯摆 动角度的大小，据此确定摆动电机各相的电流值，并根据电阻式连续型角位移传感器反馈 回的电阻值控制电流大小，使摆动电机的输出轴转动角度与预定值一致。若液压系统要求 控制阀具有较高的控制精度和较好的动态响应特性时，可在本专利技术结构外接反馈回路，形 成多路闭环系统，用作伺服阀。可以按照工作需要设定液压流量、压力的大小，由控制芯片 计算出阀芯摆动角度，确定摆动电机各相电流值。在工作过程中，当阀体的液压流量或压力 偏离设定值时，通过电机转轴角位移传感器和执行器位移传感器反馈信息，控制芯片根据 反馈值及时调节摆动电机的输入电流量和电机输出轴的转动角度，调整阀芯摆动角度，改 变阀体油孔开口面积，使液压流量、压力恢复设计值，满足精度要求。本专利技术由于采用了转 阀结构和摆动电机拖动，将液压阀的流量和压力控制转化为摆动电机各相电流控制，摆动 电机内部只有两相绕组，永磁材料电机转子在两相绕组之间摆动，而且两相绕组可以同时 通电，无需位置传感器，简化了控制方式，提高了控制精度。摆动电机为双向输出轴结构， 一端输出轴通过联轴器连接阀芯，另一端输出轴通过联轴器连接电阻式连续型角位移传感 器，能将角度位移转化为电阻值，输出角度值连续，控制精度高，能够实现无级调速。按照上述设计方案制作、试验，证明本专利技术的设计合理，结构紧凑，性能稳定，阀体 油孔开口面积可调，便于清洗，可以实现无级调速，并可在摆动范围内任意位置停留，控制 精度高，液压阀输出流量和压力精确、可调，频响高、动态特性好，操作方便灵活，成本低、效 率高，使用寿命长，适用范围广，较好地达到了预定目的。附图说明图1是本专利技术的装配结构剖面示意图2是本专利技术的阀盖⑷的仰视结构示意图；图3是图2的E-E剖面示意图；图4是图2的V-V剖面示意图；图5是本专利技术的阀座(7)的仰视结构示意图；图6是图5的G-G剖面示意图；图7是图5的H-H剖面示意图；图8是图1中的阀体(5)的D向结构示意图；图9是图8的K-K剖面示意图；图10是图8的F向俯视图；图11是本专利技术的阀芯(6)的正视结构示意图；图12是图11的Y-Y剖面示意图；图13是图8的B-B剖面示意图；图14是图8的P-P剖面示意图；图15是图8的T-T剖面示意图；图16是图8的A-A剖面示意图；图17是本专利技术的三位四通阀原理图；图18是图1中阀芯(6)在阀体(5)内中位状态剖面示意图；图19是图18的阀芯(6)顺时针摆动状态示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摆动式液压比例、伺服阀，其特征在于是由阀体（５）内套装阀芯（６），两端由阀盖（４）、阀座（７）封闭连接，与摆动电机（３）及角位移传感器（１）配套组合构成，由控制芯片控制，阀体（５）为立方体部件，开有垂直贯通阀孔（Ｒ）装设阀芯（６），前面开有供油孔（Ｐ）、回油孔（Ｔ），后面开有上升油孔（Ａ）、下降油孔（Ｂ），分别通过内部通油管腔（Ｎ）连通阀孔（Ｒ），顶面、底面分别用螺栓与阀盖（４）、阀座（７）连接固定，阀芯（６）为一端圆盘外带联接轴的十字形芯轴，与阀体（５）配装组成三位四通阀，阀芯（６）联接轴穿出阀盖（４）中心孔，通过联轴器（２）联接摆动电机（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄健，于德弘，陈振国，于新堂，
申请(专利权)人：山东通亚机械有限公司，
类型：发明
国别省市：37