【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械液压，具体涉及一种锥面节流控制式电液伺服阀及工作方法。
技术介绍
1、电液伺服阀是精密液压控制元件，主要应用于液压伺服控制系统，广泛应用于航空航天领域。随着航空航天的大力发展，伺服阀需求量逐渐增大，伺服阀的重要作用越来越明显，升级换代的需求越来越强烈。目前主要的电液伺服阀形式为两级伺服阀，前置驱动级为喷嘴-挡板式、射流管式、偏导射流式，两级伺服阀前置级和滑阀级均存在泄漏，所以内漏较大；另外力矩马达属精密部分，现有力矩马达部分零件较多，通过多个零件的装配进而驱动挡板运动，装配难度大，且稳定性差；传统的喷嘴-挡板阀第一级节流通过固定节流孔进行节流，泄漏大，且不能产生变化的压差，仅能靠喷嘴-挡板部分产生压差驱动阀芯，从而阀芯驱动力小，喷嘴-挡板处压力增益小，阀芯部分抗污染能力差；传统喷嘴射出的油液垂直打到挡板，由于流体流速快，易产生气穴，从而传统伺服阀易产生振荡、啸叫等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的：
2、为解决现有的电液伺服阀内漏大、力矩马达结构繁杂、阀芯驱动力小、抗污染能力弱、啸叫等缺点，本专利技术提出了一种锥面节流控制式电液伺服阀及工作方法。
3、本专利技术的技术方案如下：
4、本专利技术一方面设计了一种锥面节流控制式电液伺服阀，该电液伺服阀包括直线力马达、第一传动铰链、第一级扭力杆、传动杆、第二连接铰链、第二级扭力杆、第二级右喷嘴、第二级挡板、第二级左喷嘴、反馈杆、阀套、阀芯、第一级左喷嘴、第一级挡板、第一级右喷嘴
5、直线力马达安装在阀体上，通过螺钉进行固定；直线力马达输出杆通过第一传动铰链作用到第一级扭力杆上，第一传动铰链通过传动杆链接第二连接铰链，进而将力矩传递至第二级扭力杆上；
6、第一级挡板与第一级扭力杆固定连接，第一级挡板左右分别设置第一级左锥台和第一级右锥台，第一级左喷嘴和第一级右喷嘴安装在壳体的对应孔内，分别在第一级左锥台左边和第一级右锥台右边；
7、第二级挡板、第二级扭力杆和反馈杆固定连接，形成衔铁组件，第二级挡板左右分别设置第二级左锥台和第二级右锥台，第二级左喷嘴和第二级右喷嘴安装在壳体的对应孔内，分别在第二级左锥台左边和第二级右锥台右边；
8、所述的阀套设置在喷嘴所在平面的下方，阀芯可滑动的设置在阀套中，反馈杆末端的设置小球，小球间隙插入到阀芯的环槽内。
9、进一步地，如上设计的电液伺服阀结构中，所述的第一级右喷嘴右侧与第二级左喷嘴左侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯的左端面相连；第一级左喷嘴左侧与第一级右喷嘴右侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯的右端面相连；供油压力ps通过油道连接至第一级挡板下侧；回油压力r通过油道连接至第二级挡板下侧。
10、进一步地，如上设计的电液伺服阀结构中，所述的传动铰链和连接铰链内部球面粗糙度优于ra0.1，球面与壳体的传动间隙为0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化处理,耐磨性强。
11、进一步地，如上设计的电液伺服阀结构中，所述的第一级扭力杆与第一级挡板通过过盈配合，并且在连接部位使用激光焊接进行固连，形成第一级衔铁组件；所述的第二级扭力杆与第一级第二级挡板、反馈杆通过过盈配合，并且在连接部位使用激光焊接进行固连，形成第二级衔铁组件。
12、进一步地，所述的第一级左喷嘴、第一级右喷嘴、第二级左喷嘴、第二级右喷嘴的喷嘴内孔长度l与孔径d的比值≤2，孔口保证圆角优于r0.003mm，孔口圆度优于0.01mm；长径比太大会影响输出线性度。
13、进一步地，所述的第二级左锥台、第二级右锥台、第一级左锥台、第一级右锥台锥角p范围为30～45，太大压力增益低，影响伺服阀整体的动态。锥台圆度优于0.01mm，锥面粗糙度优于ra0.1，锥台与挡板接触部分保证r0.1～0.3圆角。
14、进一步地，第一级左锥台的外锥面与第一级左喷嘴内孔同轴度优于0.01mm；其余三处锥台和喷嘴同轴度优于0.01mm。
15、进一步地，第一级左锥台、第一级右锥台与第一级挡板为组合加工，这样保证两个锥台加工的一致性。第二级左锥台、第二级右锥台与第二级挡板为组合加工。
16、进一步地，如上设计的电液伺服阀在装配时，先将衔铁组件进行安装，固定好第一级挡板，在第一级挡板下侧通液压油，然后安装第一级左喷嘴，缓慢推进，直至保证第一级左喷嘴与第一级左锥台形成的间隙达到设定流阻，即为第一级左喷嘴到达指定位置；另外三处喷嘴和锥台按同样方法调试。
17、本专利技术还提出了如上设计的电液伺服阀的具体工作方法，所述伺服阀采用如上设计的锥面节流控制式电液伺服阀，具体工作过程是：当直线力马达输入正向电流时，其内部衔铁产生向外伸出的电磁力，通过传动铰链将转矩传递至第一级扭力杆，同时通过传动杆、连接铰链将转矩传递至第二级扭力杆；第一级扭力杆带动第一级挡板、第一级左锥台、第一级右锥台向右运动，第二级扭力杆带动第二级挡板、第二级左锥台第二级右锥台向右运动；此时第一级左锥台与第一级左喷嘴形成的间隙增加、第一级右锥台与第一级右喷嘴形成的间隙减小，从而，第一级左喷嘴左侧压力增加、第一级右喷嘴右侧压力减小；第二级左锥台与第二级左喷嘴形成的间隙增大、第二级右锥台与第二级右喷嘴形成的间隙减小，第二级左喷嘴左侧压力减小、第二级右喷嘴右侧压力增加；进而，阀芯左侧压力减小、阀芯右侧压力增大，阀芯向左移动，阀芯位移通过反馈杆反馈至第二级扭力杆处，形成力反馈控制；最终阀芯输出位移与输入信号成正比，输出流量与输入阀芯位移成正比，表现为输出流量与输入信号成正比；同理，直线力马达输入负向电流时，伺服阀内部零件运动方向与上述相反。
18、与现有技术比相比，本专利技术有如下有益效果：
19、1)第一级液压放大级采用锥台和喷嘴孔可变节流方式，从而实现伺服阀对同一输入信号，可以实现第一级和第二级同时实现液压放大的作用，这样液压放大级部分压力增益大大提升，较单级液压放大的传统伺服阀，本伺服阀可使用小的驱动马达就能输出更大的功率级流量。另外较传统伺服阀，阀芯受到驱动力大1.5～2倍，剪切多余物的推力大，伺服阀抗污染能力大大提升。
20、2)第一级液压放大级采用锥台和喷嘴孔可变节流方式，缝隙小，第一级内泄漏小，避开了传统的伺服阀第一级为固定孔径节流孔带来的泄漏大问题。
21、3)采用直线力马达直接驱动扭力杆带动挡板运动方式，驱动方式简单，避开了传统伺服阀力矩马达零件多、装配难度大、易变形带来阀零位变化的问题。
22、4)可变液压放大级采用锥台和喷嘴节流控制方式，液压油在出喷嘴沿着锥台面运动，成一定角度喷射经过锥面和喷嘴形成的间隙，进而可以以较大角度撞击挡板，缓解了油液冲击程度，在挡板附近不易形成负压，进而减少形成气穴，伺服阀稳定性提高。解决了传统喷嘴射出的油液垂直打到挡板产生气穴，从而易产生振荡、啸叫等问题。
23、5)按照本结构设置的喷本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，包括直线力马达(1)、第一传动铰链(2)、第一级扭力杆(3)、传动杆(4)、第二连接铰链(5)、第二级扭力杆(6)、第二级右喷嘴(7)、第二级挡板(8)、第二级左喷嘴(9)、反馈杆(10)、阀套(11)、阀芯(12)、第一级左喷嘴(13)、第一级挡板(14)、第一级右喷嘴(15)、第二级左锥台(16)、第二级右锥台(17)、第一级左锥台(18)、第一级右锥台(19)；
2.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级右喷嘴(15)右侧与第二级左喷嘴(9)左侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯(12)的左端面相连；第一级左喷嘴(13)左侧与第一级右喷嘴(15)右侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯(12)的右端面相连；供油压力Ps通过油道连接至第一级挡板(14)下侧；回油压力R通过油道连接至第二级挡板(8)下侧。
3.根据权利要求2所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级左喷嘴(13)、第一级右喷嘴(15)、第二级左喷嘴(9)、第二级右喷嘴(7)的喷嘴内孔长度L与孔径
4.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的传动铰链(2)和连接铰链(5)内部球面粗糙度优于Ra0.1，球面与壳体的传动间隙为0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化处理,耐磨性强。
5.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级扭力杆(3)与第一级挡板(14)通过过盈配合，并且在连接部位使用激光焊接进行固连，形成第一级衔铁组件；所述的第二级扭力杆(6)与第一级第二级挡板(8)、反馈杆(10)通过过盈配合，并且在连接部位使用激光焊接进行固连，形成第二级衔铁组件。
6.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第二级左锥台(16)、第二级右锥台(17)、第一级左锥台(18)、第一级右锥台(19)锥角P范围为30～45，太大压力增益低，影响伺服阀整体的动态；锥台圆度优于0.01mm，锥面粗糙度优于Ra0.1，锥台与挡板接触部分保证R0.1～0.3圆角。
7.根据权利要求6所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，第一级左锥台(18)的外锥面与第一级左喷嘴(13)内孔同轴度优于0.01mm；其余三处锥台和喷嘴同轴度优于0.01mm。
8.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，第一级左锥台(18)、第一级右锥台(19)与第一级挡板(14)为组合加工，这样保证两个锥台加工的一致性；第二级左锥台(16)、第二级右锥台(17)与第二级挡板(8)为组合加工。
9.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，装配时，先将衔铁组件进行安装，固定好第一级挡板(14)，在第一级挡板(14)下侧通液压油，然后安装第一级左喷嘴(13)，缓慢推进，直至保证第一级左喷嘴(13)与第一级左锥台(18)形成的间隙达到设定流阻，即为第一级左喷嘴(13)到达指定位置；另外三处喷嘴和锥台按同样方法调试。
10.根据权利要求1～9任意一项所述锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，包括直线力马达(1)、第一传动铰链(2)、第一级扭力杆(3)、传动杆(4)、第二连接铰链(5)、第二级扭力杆(6)、第二级右喷嘴(7)、第二级挡板(8)、第二级左喷嘴(9)、反馈杆(10)、阀套(11)、阀芯(12)、第一级左喷嘴(13)、第一级挡板(14)、第一级右喷嘴(15)、第二级左锥台(16)、第二级右锥台(17)、第一级左锥台(18)、第一级右锥台(19)；
2.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级右喷嘴(15)右侧与第二级左喷嘴(9)左侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯(12)的左端面相连；第一级左喷嘴(13)左侧与第一级右喷嘴(15)右侧通过油道相连，并且通过油道与阀芯(12)的右端面相连；供油压力ps通过油道连接至第一级挡板(14)下侧；回油压力r通过油道连接至第二级挡板(8)下侧。
3.根据权利要求2所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级左喷嘴(13)、第一级右喷嘴(15)、第二级左喷嘴(9)、第二级右喷嘴(7)的喷嘴内孔长度l与孔径d的比值≤2，孔口保证圆角优于r0.003mm，孔口圆度优于0.01mm；长径比太大会影响输出线性度。
4.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的传动铰链(2)和连接铰链(5)内部球面粗糙度优于ra0.1，球面与壳体的传动间隙为0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化处理,耐磨性强。
5.根据权利要求1所述的一种锥面节流控制式电液伺服阀，其特征在于，所述的第一级扭力杆(3)与第一级挡板...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱占松，马小良，沈志琦，郭霁贤，周昕，朱力文，胡旭，
申请(专利权)人：中航工业南京伺服控制系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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