一种两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀及工作方法，属液压伺服控制技术领域。包括上端盖（4）、下端盖（26）、超磁致伸缩棒（14）、输出杆（21）、线圈骨架（8）、偏置磁场发生单元与驱动磁场发生单元。上述下端盖（26）具有以输出杆轴线为对称轴的左阀芯安装腔（45）和右阀芯安装腔（46），左阀芯安装腔（45）和右阀芯安装腔（46）内分别安装有一组阀芯组件，上述输出杆（21）与左、右阀芯接触处均构成楔形放大机构。该两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀压力增益大，响应快，驱动部分具有发热小，偏置磁场可调，智能化等显著特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超磁致伸缩材料的应用，属液压伺服控制
技术介绍
射流伺服阀的传统结构一般以力矩马达、射流管、喷嘴、双接受器等构成，力矩马达用于带动射流管偏转，射流管的偏转可改变双接收器中的压力和流量，其压力和流量变化可用于驱动滑阀或中小功率液压伺服系统中的液压执行元件，通过对力矩马达输出力和位移的控制便可实现对滑阀或液压执行元件的控制。文献1 (双相对置超磁致伸缩自传感力反馈二级伺服阀及控制方法，王新华，国家专利技术专利，专利申请号200710178688. 2)提出了一种超磁致伸缩电-机转换器驱动自传感型的二级喷嘴挡板式伺服阀。该伺服阀采用两个超磁致伸缩电-机转换器对称放置来驱动第一级阀芯，期望消除了磁致伸缩棒热膨胀对伺服阀性能的影响，采用柔性铰链放大机构对超磁致伸缩电-机转换器的输出位移进行了放大。超磁致伸缩电-机转换器采用双线圈驱动的方式，一组线圈为偏置线圈提供偏置磁场，一组线圈为驱动线圈，提供驱动磁场。此种伺服阀及其工作方法存在几处缺陷采用两个超磁致伸缩电-机转换器驱动，增加了结构复杂性、驱动的复杂性；需保证两个超磁致伸缩棒温度相等，热膨胀量才能相等，才能保证伺服阀受温度影响较小；采用通电线圈产生偏置磁场，由于偏置磁场强度在伺服阀工作时要求不变且偏置磁场强度较大，因此偏置线圈发热严重，且未进行冷却系统设计，不但造成能量损耗，而且会使伺服阀性能下降。文献2 (超磁致伸缩执行器驱动的单级直动式射流管伺服阀，朱玉川，国家专利技术专利，专利申请号200910(^6861. 6)公开了一种单级直动式射流管伺服阀的新型结构，以期应用于未来高响应、高可靠性电液伺服阀的驱动部分或直接驱动中小功率液压伺服系统。 该新型射流伺服阀具有响应快、驱动功率和控制流量大等显著特点。伺服阀工作原理是首先向偏置线圈输入直流电，用来保证超磁致伸缩棒工作在选择好的静态压力状态下，然后通过两个单向注油通道以及阀外溢流阀和液压泵向活塞缸体注入压力油液，为超磁致伸缩执行器施加预压力，并调整配流器处于零位。由于射流喷嘴和两个射流接受器固定在阀体上，而配流器处于中位，此时由液压泵提供的压力油液经射流喷嘴后流入配流器，配流器流出的油液均勻地流入两个接收器通过输出油道输出相等的油液压力。伺服阀正常工作时向两个超磁致伸缩执行器输入差动电流，使一个执行器输入电流增大而另一个执行器输入电流减小，因此输入差动电流后，一个执行器的超磁致伸缩棒伸长而另一个执行器超磁致伸缩棒缩短，其伸长量和缩短量保持相等。从而使得两侧输出油道产生压力差，该压力差可用于驱动多级伺服阀功率级滑阀也可用于驱动中小功率液压伺服系统执行元件。然而无论是偏转板式射流管伺服阀还是超磁致伸缩执行器驱动的单级直动式射流管伺服阀存在以下缺陷，即阀芯位移小，射流压力灵敏度小。就其驱动方式而言，其驱动磁场通常由线圈、永磁体或两者的组合产生。其驱动形式也与压电和形状记忆合金等不同，一般分为两种双线圈式(即驱动线圈和偏置线圈的组合)和永磁单线圈式(即驱动线圈与永磁体的组合)。在双线圈式驱动(即驱动线圈和偏置线圈的组合)形式中，如参考文献1与2所述， 导磁体和GMIM棒组成闭合磁路，通过改变可控恒流源的输入电流，来调节GMM棒的磁化状态，以产生相应的输出位移，偏置磁场由偏置线圈产生。这种驱动方式的优点是结构简单、 成本低、偏置磁场和驱动磁场调节方便，磁场的非线性较小。缺点是由于偏置线圈的存在， 体积相对较大，发热现现象比较严重，由GMM棒热膨胀导致的GMA执行器输出位移精度大大下降，通常需要对其热变形进行抑制。在永磁单线圈驱动(即驱动线圈与永磁体的组合)形式中，偏置磁场由永磁体提供，这种驱动形式的优点是发热比较小、结构紧凑、体积较小。但磁路分析比较复杂，磁场的非线性较大，偏置场不可调，成本较高。此种驱动形式具体布置时根据驱动线圈、永磁体和 GMM棒的布置关系自外向内不同又分为3种布置形式，即MCG(永磁体、驱动线圈和GMM棒)， CGM (驱动线圈、GMM棒和永磁体)，CMG (驱动线圈、永磁体和GMM棒)。与GMC型相比，GCM 型布置方式特点是线圈用线少，磁场不均勻性小，磁场耦合效果好，因此GCM型布置方式为最常用的形式。MGC型GMM棒为空心的，其特点是要求更大的静态磁场，转换器体积较大，仅用于一些特殊场合。在现有的电液伺服阀用超磁致伸缩电-机转换器驱动方式中，双线圈驱动虽然具有驱动磁场调节方便但具有体积大、发热严重，GMA输出精度低等缺点，永磁单线圈驱动虽然具有发热小，结构紧凑，体积小等优点，但驱动磁场调节不便，尤其是由于永磁铁磁性下降导致的退磁现象无法及时调整以至影响GMA控制精度。综上所述，并基于以上背景，申请者提出了一种两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀，即采用楔形微位移放大机构对输出杆微位移放大，在射流伺服阀结构中增加一级射流喷嘴接受器结构，实现压力输出的放大，提高射流伺服阀压力灵敏度，并提供一种新型伺服阀用超磁致伸缩电-机转换器永磁双线圈驱动方式及其智能化实现措施，该新型驱动方式具有驱动部分结构紧凑，体积小，发热小等优点，同时其驱动磁场可在一定范围内正负调节，即可有效对转换器偏置磁场做增磁与减磁调节，对永磁体的退磁引起的精度下降可及时调整，并可实现执行器驱动零位的精密电子调节等优点，该驱动思想亦可广泛应用于其他电磁驱动的执行器与电控器件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现射流伺服阀压力增益小，响应速度慢，易于出现高频振荡等技术缺陷，提供一种压力增益大，响应快，驱动部分具有发热小，偏置磁场可调，智能化等显著特点的。一种两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀，其特征在于包括上端盖、下端盖、外罩，加工于上端盖轴线中心的内螺纹孔，以及分布于内螺纹孔两侧的回油口、线缆出口 ；加工于下端盖中心线两侧的左泄漏油道、右泄漏油道、左、右阀芯安装腔；上端盖与外罩通过连接螺钉固定，下端盖与外罩通过连接螺钉固定；调节螺钉安装于上端盖螺纹孔内且其下端面与滑块接触，通过扭转调节螺钉可推动滑块轴向运动，滑块上端安装有霍尔元件，滑块下端安装有超磁致伸缩棒，沿超磁致伸缩棒轴向，由上而下依次安装有内腔隙测温钼电阻、变形测试应变片与输出杆，超磁致伸缩棒径向依次安装有保护衬、线圈骨架，线圈骨架上安装有偏置磁场发生单元与驱动磁场发生单元；上述线圈骨架与保护衬之间留有内腔隙通道；上述线圈骨架与外罩之间留有外腔隙通道；上述外罩热膨胀系数与其长度的乘积相等于超磁致伸缩棒与其长度的乘积； 上述输出杆分别与左阀芯与右阀芯以楔形斜面接触；上述外罩内侧安装有外腔隙测温钼电阻，线圈骨架内侧安装有温度补偿应变片，超磁致伸缩棒外表面安装有内腔隙测温钼电阻和变形测试应变片；上述下端盖具有以输出杆轴线为对称轴的左阀芯安装腔和右阀芯安装腔，左阀芯安装腔和右阀芯安装腔内分别安装有一组阀芯组件，每组阀芯组件轴线均与输出杆垂直，每组阀芯组件由内向外由阀芯、预压弹簧、弹簧座组成，上述输出杆与左阀芯、右阀芯接触处均构成楔形面，构成楔形放大机构；上述左阀芯、右阀芯均具有配流锥口，下端盖分别具有与上述配流锥口对应的接受口， 接受口的中心线均在所对应的配流锥口中心线外侧。上述两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀的工作方法其特征在于包括以下过程预压本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种两级射流喷嘴串联式超磁致伸缩射流伺服阀，其特征在于：包括上端盖（４）、下端盖（２６）、外罩（６），加工于上端盖（４）轴线中心的内螺纹孔，以及分布于内螺纹孔两侧的回油口（３）、线缆出口（１）；加工于下端盖（２６）中心线两侧的左泄漏油道（２３）、右泄漏油道（２０）、左、右阀芯安装腔（４５、４６）；上端盖（４）与外罩（６）通过连接螺钉（７）固定，下端盖（２６）与外罩（６）通过连接螺钉（１５）固定；调节螺钉（２）安装于上端盖（４）螺纹孔内且其下端面与滑块（３２）接触，通过扭转调节螺钉（２）可推动滑块（３２）轴向运动，滑块（３２）上端安装有霍尔元件（３３），滑块（３２）下端安装有超磁致伸缩棒（１４），沿超磁致伸缩棒（１４）轴向，由上而下依次安装有内腔隙测温铂电阻（３１）、变形测试应变片（２８）与输出杆（２１），超磁致伸缩棒（１４）径向依次安装有保护衬（１３）、线圈骨架（８），线圈骨架（８）上安装有偏置磁场发生单元与驱动磁场发生单元；上述线圈骨架（８）与保护衬（１３）之间留有内腔隙通道（２９）；上述线圈骨架（８）与外罩（６）之间留有外腔隙通道（９）；上述外罩（６）热膨胀系数与其长度的乘积相等于超磁致伸缩棒（１４）与其长度的乘积；上述输出杆（２１）分别与左阀芯（２２）与右阀芯（１９）以楔形斜面接触；上述外罩（６）内侧安装有外腔隙测温铂电阻（３０），线圈骨架（８）内侧安装有温度补偿应变片（２７），超磁致伸缩棒（１４）外表面安装有内腔隙测温铂电阻（３１）和变形测试应变片（２８）；上述下端盖（２６）具有以输出杆轴线为对称轴的左阀芯安装腔（４５）和右阀芯安装腔（４６），左阀芯安装腔（４５）和右阀芯安装腔（４６）内分别安装有一组阀芯组件，每组阀芯组件轴线均与输出杆（２１）垂直，每组阀芯组件由内向外由阀芯、预压弹簧、弹簧座组成，上述输出杆（２１）与左阀芯（２２）、右阀芯（１９）接触处均构成楔形面，构成楔形放大机构；上述左阀芯（２２）、右阀芯（１９）均具有配流锥口，下端盖（２６）分别具有与上述配流锥口对应的接受口，接受口的中心线均在所对应的配流锥口中心线外侧。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉川，王传礼，李跃松，成奇峰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84
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