專利名稱：超高壓液壓的伺服閥芯、伺服閥、單向及雙向加載系統(tǒng)的制作方法
超高壓液壓的伺服閥芯、伺服閥、單向及雙向加載系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于機(jī)械支撐領(lǐng)域，尤其涉及一種超高壓液壓的伺服閥芯、伺服閥、單向及雙向加載系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)液壓系統(tǒng)工作油壓超過32Mpa時(shí)，通常稱之為超高壓液壓系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱“超高壓系統(tǒng)”。其實(shí)際工作油壓63Mpa-125Mpa，甚至更高。
在千斤頂行業(yè)中，超高壓液壓技術(shù)應(yīng)用廣泛:例如在大型橋梁、塔臺(tái)、鋼架結(jié)構(gòu)件、發(fā)電機(jī)組、水利樞紐設(shè)備的安裝、移位和維修中都離不了各種樣式的千斤頂；交通事故中脫軌火車的復(fù)軌、汽車事故和自然災(zāi)害救援中，液壓剪、拉拔、擴(kuò)張、起升等眾多的液壓機(jī)具，都發(fā)揮了神奇的功效。實(shí)際上在冶金行業(yè)(軋鋼、動(dòng)、靜壓軸承)、材料行業(yè)(人造金剛石)、交通運(yùn)輸行業(yè)(橋梁、隧道建設(shè)、拉索張拉與錨固、起重等)、軍事工業(yè)(坑道建設(shè)、有關(guān)軍事裝備)、航空航天、工程施工、機(jī)械工業(yè)、檢測(cè)試驗(yàn)機(jī)行業(yè)(地下巖石滲透、有關(guān)試驗(yàn)機(jī))，使得超高壓液壓技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。
超高壓液壓系統(tǒng)油壓很高，但是流量較小，因此應(yīng)盡量提高容積效率，減少系統(tǒng)和控制閥件(溢流閥、換向閥等)的泄露。其油泵技術(shù)已日臻成熟，控制閥件有些滯后。為了減少泄露，超高壓閥件很少采用滑閥結(jié)構(gòu)，一般都采用球閥或錐閥。這樣使得閥口軸向力很大，如4MM通徑的球閥在63Mpa油壓情況下，其軸向力高達(dá)792N，而市售電磁鐵最大推力55N,當(dāng)用作電磁換向閥時(shí)，推力相差甚遠(yuǎn)，所以這種電磁換向閥的設(shè)計(jì)采用了杠桿力放大器，同時(shí)還采取了高壓油平衡措施，使得閥的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜、體積偏大。由于超高壓技術(shù)的元件有一定的難度，目前只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能生產(chǎn)SOMpa以下的泵、閥、缸、高壓膠管等元件系列產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)也只有少數(shù)幾個(gè)廠家能生產(chǎn)部分元件，而電磁球閥的生產(chǎn)引進(jìn)起步不久，從整體水平看，無(wú)論是閥的性能、結(jié)構(gòu)、品種、規(guī)格和技術(shù)水平都有待于進(jìn)一步提高。
在控制閥件技術(shù)滯后的情況下，目前國(guó)內(nèi)很多超壓系統(tǒng)采用了手動(dòng)錐閥控制油路的開關(guān)和換向，一套系統(tǒng)多個(gè)方位、多個(gè)程序手動(dòng)控制，很容易出錯(cuò)、甚至造成事故。
用超高壓液壓技術(shù)設(shè)計(jì)制作的及其和工具，結(jié)構(gòu)小巧，出力大，工作平穩(wěn)，噪音低。
在試驗(yàn)機(jī)行業(yè)也有所應(yīng)用(如鋼絞線錨固試驗(yàn)機(jī)，數(shù)千噸的拉、壓力試驗(yàn)機(jī)等)。但試驗(yàn)機(jī)對(duì)加載有嚴(yán)格的要求，通常是按變形(位移)、或應(yīng)力(載荷力)控制加載，用手動(dòng)閥控制是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，迫切需要一 種能承受超高壓油壓、并伺服控制加、卸載的伺服閥。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超高壓液壓的伺服閥芯，旨在解決無(wú)法承受超高壓液壓、伺服控制加、卸載的問題。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種超高壓液壓的伺服閥芯，該伺服閥芯包括節(jié)流錐閥芯、內(nèi)閥芯、隨動(dòng)閥，所述節(jié)流錐閥芯連接所述隨動(dòng)閥形成一剛體，所述內(nèi)閥芯設(shè)于所述隨動(dòng)閥內(nèi)形成間隙配合，所述隨動(dòng)閥內(nèi)面設(shè)有向外面凹陷的環(huán)形第一凹槽，所述內(nèi)閥芯表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的環(huán)形第二凹槽。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:該伺服閥芯還包括平衡彈簧、軸用斯特封及密封環(huán)，所述軸用斯特封套設(shè)于所述節(jié)流錐閥芯上，所述密封環(huán)套設(shè)于所述內(nèi)閥芯底端，所述隨動(dòng)閥左右兩端各設(shè)有一空腔，所述空腔內(nèi)各設(shè)有一所述平衡彈簧。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述密封環(huán)的內(nèi)面設(shè)有向外面方向凹陷的第一環(huán)槽，所述密封環(huán)的外面設(shè)有向內(nèi)面方向凹陷的第二環(huán)槽，所述第一環(huán)槽、第二環(huán)槽內(nèi)設(shè)有密封圈。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述第一凹槽包括先導(dǎo)控制油入口凹槽、第一先導(dǎo)控制油出口凹槽及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽設(shè)于所述先導(dǎo)控制油入口凹槽兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽到所述先導(dǎo)控制油入口凹槽距離與所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽到所述先導(dǎo)控制油入口凹槽距離相等，所述第二凹槽包括第一油路出入口凹槽及第二油路出入口凹槽，所述第一油路出入口凹槽及第二油路出入口凹槽被所述先導(dǎo)控制油入口凹槽對(duì)應(yīng)所述內(nèi)閥芯上的中心滑環(huán)隔開，以所述中心滑環(huán)為中位將所述內(nèi)閥芯分為左右兩端，所述內(nèi)閥芯左端內(nèi)設(shè)有第一油路，所述第一油路一端連接所述隨動(dòng)閥的左端空腔，所述第一油路另一端與所述第一油路輸入口凹槽通過多個(gè)圓孔連通，所述內(nèi)閥芯右端內(nèi)設(shè)有第二油路，所述第二油路一端連接所述隨動(dòng)閥的右空腔，所述第二油路與所述第二油路出入口凹槽通過多個(gè)圓孔連通。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述隨動(dòng)閥上設(shè)有先導(dǎo)控制油入口、第一先導(dǎo)控制油出口及第二先導(dǎo)控制油出口，所述第一先導(dǎo)控制油出口及第二先導(dǎo)控制油出口設(shè)于所述先導(dǎo)控制油入口兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口與所述先導(dǎo)控制油入口距離與所述第二先導(dǎo)控制油出口與所述先導(dǎo)控制油入口距離相等。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有伺服閥芯的伺服閥，該伺服閥還包括左端蓋、主閥座、右端蓋、滾珠絲杠及步進(jìn)電機(jī)，所述伺服閥芯設(shè)于所述主閥座內(nèi)，所述左端蓋連接所述主閥座，所述主閥座連接所述右端蓋，所述右端蓋連接所述步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過所述滾珠絲杠連接所述伺服閥芯，所述滾珠絲杠設(shè)于所述右端蓋內(nèi)，所述主閥座上設(shè)有先導(dǎo)控制油輸入油路、先導(dǎo)控制油 輸出油路，超高壓輸入油路及超高壓輸出油路。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述左端蓋設(shè)有超高壓油路及節(jié)流錐閥密封座，所述超高壓油路一端連接所述主閥座的超高壓輸入油路，所述超高壓油路另一端連接所述主閥座的超高壓輸出油路，所述節(jié)流錐閥密封座連接所述節(jié)流錐閥芯。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述步進(jìn)電機(jī)通過緊定螺釘連接所述滾珠絲杠，所述右端蓋與所述內(nèi)閥芯接觸面設(shè)有凹陷的凹陷部，所述凹陷部?jī)?nèi)設(shè)有一導(dǎo)向鍵。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有伺服閥的單向加載系統(tǒng)，該單向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組、兩位二通高壓電磁球閥、柱塞缸、位移傳感器、負(fù)載傳感器、控制計(jì)算機(jī)及溢流保護(hù)裝置，所述油泵機(jī)組輸出端連接所述伺服閥輸入端及溢流保護(hù)裝置，所述伺服閥輸出端連接柱塞缸輸入端，所述柱塞缸輸出端連接所述兩位二通高壓電磁球閥輸入端，所述兩位二通高壓電磁球閥輸出端連接所述油泵機(jī)組的輸入端，所述柱塞缸連接所述負(fù)載傳感器及位移傳感器，所述負(fù)載傳感器及位移傳感器輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)輸出端連接所述伺服閥的步進(jìn)電機(jī)輸入端。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有伺服閥的雙向加載系統(tǒng)，該雙向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組、第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥、活塞缸、位移傳感器、負(fù)載傳感器、控制計(jì)算機(jī)及溢流保護(hù)裝置，所述油泵機(jī)組連接所述溢流保護(hù)裝置及伺服閥，所述伺服閥分別連接所述第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥，所述第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥分別連接所述活塞缸，所述活塞缸分別連接所述位移傳感器及負(fù)載傳感器的輸入端，所述位移傳感器及負(fù)載傳感器的輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)輸出端連接所述伺服閥的步進(jìn)電機(jī)輸入端。
本發(fā)明的有益效果是:通過本發(fā)明設(shè)計(jì)的伺服閥芯和伺服閥能夠承受超高壓液壓，并且通過計(jì)算機(jī)的加入能夠?qū)崿F(xiàn)伺服控制加、卸載，而通過超高壓液壓技術(shù)設(shè)計(jì)制作的機(jī)器和工具，結(jié)構(gòu)小巧、出力大、工作平穩(wěn)、噪音低，解決了手動(dòng)錐閥控制油路的開關(guān)和換向，降低出錯(cuò)率，減少事故發(fā)生。本伺服閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、結(jié)構(gòu)小巧、成本低廉。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥芯剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥剖面結(jié)構(gòu)圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥的單向加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥的雙向加載系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖； 圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥的單向加載系統(tǒng)工作原理圖； 圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的超高壓液壓的伺服閥的雙向加載系統(tǒng)工作原理圖。
具體實(shí)施方式
附圖標(biāo)記:10_伺服閥11-先導(dǎo)控制油輸入油路 12-先導(dǎo)控制油輸出油路20-溢流保護(hù)裝置30-油泵機(jī)組40-兩位二通高壓電磁球閥50-柱塞缸 51-活塞缸60-負(fù)載傳感器 70-位移傳感器 80-控制計(jì)算機(jī) 90-第一兩位三通高壓電磁球閥91-第二兩位三通高壓電磁球閥100-伺服閥芯101-節(jié)流錐閥芯102-內(nèi)閥芯103-隨動(dòng)閥104-平衡彈簧105-軸用斯特封106-密封環(huán)107-螺堵108-第二環(huán)槽109-密封圈110-第一油路出入口 111-第一油路 113-第二油路出入口 114-第二油路 116-先導(dǎo)控制油入口 117-第一先導(dǎo)控 制油出口 118-空腔119-第二先導(dǎo)控制油出口 120-第一環(huán)槽 200-左端蓋201-超高壓油路入口 202-節(jié)流錐閥閥座203-超高壓油液油路204-超高壓油路出口 300-右端蓋301-平鍵303-內(nèi)六角螺釘304-緊定螺釘305-六角螺釘400-滾珠絲杠500-步進(jìn)電機(jī)1021-第一油路出入口凹槽1022-第二油路出入口凹槽1031-第一先導(dǎo)控制油出口凹槽1032-先導(dǎo)控制油入口凹槽1033-第二先導(dǎo)控制油出口凹槽 如圖1所示，本發(fā)明提供的超高壓液壓的伺服閥芯100，該伺服閥芯100包括節(jié)流錐閥芯101、內(nèi)閥芯102、隨動(dòng)閥103，所述節(jié)流錐閥芯101連接所述隨動(dòng)閥103形成一剛體，所述內(nèi)閥芯102設(shè)于所述隨動(dòng)閥103內(nèi)形成間隙配合，所述隨動(dòng)閥103內(nèi)面設(shè)有向外面凹陷的環(huán)形第一凹槽，所述內(nèi)閥芯102表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的環(huán)形第二凹槽。
所述第一凹槽包括先導(dǎo)控制油入口凹槽1032、第一先導(dǎo)控制油出口凹槽1031及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽1033，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽1031及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽1033分別設(shè)于所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032左右兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽1031與所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032的距離與所述第二先導(dǎo)控制油出口凹槽1033與所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032的距離相等。所述第二凹槽包括第一油路出入口凹槽1021及第二油路出入口凹槽1022，當(dāng)所述內(nèi)閥芯102對(duì)正平衡時(shí)，所述第一油路出入口凹槽1021及第二油路出入口凹槽1022分別置于所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032對(duì)應(yīng)內(nèi)閥芯102位置的兩側(cè)、且不接觸所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032。所述第一油路111的左端頭部設(shè)有一螺堵107，所述第二油路114的右端頭部設(shè)有一螺堵107，螺堵107將油路封閉，按照預(yù)定設(shè)計(jì)的路線供回油。該伺服閥芯100還包括平衡彈簧104、軸用斯特封105及密封環(huán)106，所述軸用斯特封105套設(shè)于所述節(jié)流錐閥芯101上，所述密封環(huán)106套設(shè)于所述內(nèi)閥芯102底端，所述隨動(dòng)閥103左右兩端各設(shè)有一空腔，所述空腔內(nèi)各設(shè)有一所述平衡彈簧104。所述平衡彈簧104在步進(jìn)電機(jī)500推動(dòng)內(nèi)閥芯102運(yùn)動(dòng)靜止后起到對(duì)正內(nèi)閥芯102—直處于中位的作用。所述密封環(huán)106的內(nèi)面設(shè)有向外面方向凹陷的第一環(huán)槽120，在所述密封環(huán)106的外面設(shè)有向內(nèi)面方向凹陷的第二環(huán)槽108，所述第一環(huán)槽120及第二環(huán)槽108內(nèi)設(shè)有起到密封作用的密封圈109。以所述先導(dǎo)控制油入口凹槽1032對(duì)應(yīng)的所述內(nèi)閥芯102的位置為中位的中心滑環(huán)將所述內(nèi)閥芯102分為左右兩端，所述內(nèi)閥芯102左端內(nèi)設(shè)有第一油路111，所述第一油路111 一端連接所述隨動(dòng)閥103左端的空腔118，所述第一油路111與所述第一油路出入口凹槽1021通過多個(gè)圓孔連通，所述內(nèi)閥芯102右端內(nèi)設(shè)有第二油路114，所述第二油路114一端連接所述隨動(dòng)閥103右端的空腔118，所述第二油路與所述第二油路出入口凹槽1022通過多個(gè)圓孔連通。所述隨動(dòng)閥103上設(shè)有先導(dǎo)控制油入口 116、第一先導(dǎo)控制油出口 117及第二先導(dǎo)控制油出口 119，所述第一先導(dǎo)控制油出口 117及第二先導(dǎo)控制油出口 119設(shè)于所述先導(dǎo)控制油入口 116兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口 117與所述先導(dǎo)控制油入口 116距離與所述第二先導(dǎo)控制油出口 119與所述先導(dǎo)控制油入口 116距離相等。所述隨動(dòng)閥103上的第一先導(dǎo)控制油路與所述第二先導(dǎo)控制油路連通。連通后可以通過一條油路將回油導(dǎo)回油箱。如圖2所示，本發(fā)明提供的一種具有伺服閥芯100的伺服閥10，該伺服閥10還包括左端蓋200、主閥座13、右端蓋300、滾珠絲杠400及步進(jìn)電機(jī)500，所述伺服閥10固設(shè)于所述主閥座13內(nèi)，所述左端蓋200連接所述主閥座13，所述主閥座13連接所述右端蓋300，所述右端蓋300連接所述步進(jìn)電機(jī)500，所述步進(jìn)電機(jī)500通過所述滾珠絲杠400連接所述伺服閥芯100，所述滾珠絲杠400設(shè)于所述右端蓋300內(nèi)，所述主閥座13上設(shè)有先導(dǎo)控制油輸出油路11、先導(dǎo)控制油輸入油路12，超高壓輸入油路201及超高壓輸出油路204。所述左端蓋200設(shè)有超高壓油路203及節(jié)流錐閥密封座202，所述超高壓油路203一端連接所述主閥座13的超 高壓輸入油路201，所述超高壓油路203另一端連接所述主閥座13的超高壓輸出油路204，所述節(jié)流錐閥密封座202連接所述節(jié)流錐閥芯101。所述步進(jìn)電機(jī)500通過緊定螺釘304連接所述滾珠絲杠400，所述右端蓋300與所述內(nèi)閥芯IOO接觸面設(shè)有凹陷的凹陷部，所述凹陷部?jī)?nèi)設(shè)有一導(dǎo)向鍵301。所述導(dǎo)向鍵301的加入，使得步進(jìn)電機(jī)500推動(dòng)伺服閥芯100運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)500做旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)動(dòng)，通過導(dǎo)向鍵301將力的方向給變成前進(jìn)或后退的力，這樣使得伺服閥能夠按照常規(guī)運(yùn)行。
所述左端蓋200連接所述主閥體13采用的是螺釘連接，所述螺釘至少四個(gè)，所述螺釘與所述左端蓋200之間設(shè)有一彈簧墊圈，所述螺釘為內(nèi)六角螺釘303。
所述主閥體13連接所述右端蓋300采用螺釘連接，所述螺釘至少四個(gè)，所述螺釘與所述右端蓋300之間設(shè)有一彈簧墊圈，所述螺釘為內(nèi)六角螺釘303。
所述右端蓋300采用螺釘連接所述步進(jìn)電機(jī)500，所述螺釘不少于四個(gè)，所述螺釘與所述步進(jìn)電機(jī)500之間設(shè)有一彈簧墊圈，所述螺釘為六角螺釘305。
如圖3所示，本發(fā)明提供的一種具有伺服閥10的單向加載系統(tǒng)，該單向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組30、兩位二通高壓電磁球閥40、柱塞缸50、位移傳感器70、負(fù)載傳感器60、控制計(jì)算機(jī)80及溢流保護(hù)裝置20，所述油泵機(jī)組30輸出端連接所述伺服閥10輸入端及溢流保護(hù)裝置20，所述伺服閥10輸出端連接柱塞缸50輸入端，所述柱塞缸50輸出端連接所述兩位二通高壓電磁球閥40輸入端，所述兩位二通高壓電磁球閥40輸出端連接所述油泵機(jī)組30的輸入端，所述柱塞缸50連接所述負(fù)載傳感器60及位移傳感器70，所述負(fù)載傳感器60及位移傳感器70輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)80輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)80輸出端連接所述伺服閥10的步進(jìn)電機(jī)500輸入端。步進(jìn)電機(jī)500帶動(dòng)滾珠絲杠400拖動(dòng)內(nèi)閥芯102，從而改變先導(dǎo)控制油的流向，達(dá)到控制節(jié)流錐閥芯101開口大小。
如圖4所不,本發(fā)明提供的一種具有伺服閥10的雙向加載系統(tǒng),該雙向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組30、第一兩位·三通高壓電磁球閥90、第二兩位三通高壓電磁球閥91、活塞缸51、位移傳感器70、負(fù)載傳感器60、控制計(jì)算機(jī)80及溢流保護(hù)裝置20，所述油泵機(jī)組30連接所述溢流保護(hù)裝置20及伺服閥10，所述伺服閥10分別連接所述第一兩位三通高壓電磁球閥90、第二兩位三通高壓電磁球閥91，所述第一兩位三通高壓電磁球閥90、第二兩位三通高壓電磁球閥91分別連接所述活塞缸51，所述活塞缸51分別連接所述位移傳感器70及負(fù)載傳感器60的輸入端，所述位移傳感器70及負(fù)載傳感器60的輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)80輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)80輸出端連接所述伺服閥10的步進(jìn)電機(jī)500輸入端。步進(jìn)電機(jī)500帶動(dòng)滾珠絲杠400拖動(dòng)內(nèi)閥芯102，從而改變先導(dǎo)控制油的流向，達(dá)到控制節(jié)流錐閥芯101開口大小。
伺服閥10的主閥芯為節(jié)流錐閥芯101，與隨動(dòng)閥103的移動(dòng)而同步運(yùn)動(dòng)，隨動(dòng)閥由兩端平衡彈簧104支撐，始終處于內(nèi)閥芯102的中位，伺服閥10為四邊滑閥，平衡時(shí)伺服閥芯102處于隨動(dòng)閥103內(nèi)中位，先導(dǎo)控制油入口 116、先導(dǎo)控制油出口 117、第一油路出入口110及第二油路出入口全部封閉，因而節(jié)流錐閥開口保持不變。
由于超高壓達(dá)到了 125Mpa，因?yàn)?25Mpa/4=31.25 Mpa，為使先導(dǎo)系統(tǒng)油壓小于等于32 Mpa，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使隨動(dòng)閥103工作面積為節(jié)流錐閥口流通面積的4倍以上，SPD2-d2 彡 4dk2。
安裝在加載系統(tǒng)中的位移傳感器70或負(fù)載傳感器60將檢測(cè)到信號(hào)的變化，將檢測(cè)到的變化信號(hào)傳輸給控制計(jì)算機(jī)80進(jìn)行運(yùn)算，計(jì)算出偏差，利用PID (比列、積分、微分)放大技術(shù)，計(jì)算出新的控制量，并發(fā)送若干正、反脈沖信號(hào)給拖動(dòng)伺服閥的步進(jìn)電機(jī)500，步進(jìn)電機(jī)500根據(jù)脈沖信號(hào)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，改變伺服閥10的開口實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的伺服加載或卸載。如超高壓油出口壓力突然增大(或油缸運(yùn)動(dòng)速度加快或位移值增大)，加載系統(tǒng)中的位移傳感器70或負(fù)載傳感器60將檢測(cè)到信號(hào)的變化，經(jīng)控制計(jì)算機(jī)80運(yùn)算向步進(jìn)電機(jī)500發(fā)出反轉(zhuǎn)及步數(shù)指令時(shí)，滾珠絲杠400推動(dòng)伺服閥10的內(nèi)閥芯102左移，伺服閥10右位工作，先導(dǎo)控制油輸入口與第二油路出入口 1022連通，先導(dǎo)控制油通過第二油路114進(jìn)入隨動(dòng)閥103右端的空腔118，推動(dòng)隨動(dòng)閥103左移，減小主節(jié)流錐閥開口 ；同時(shí)隨動(dòng)閥103左端空腔內(nèi)油液通過第一油路111，第一油路111與第一先導(dǎo)控制油出口 117連通，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)閥103左端空腔118回油。隨動(dòng)閥103左移時(shí)，其內(nèi)部的凹槽跟著左移，伺服閥10的閥芯102又回到了中位，先導(dǎo)控制油入口 116、先導(dǎo)控制油出口、第一油路出入口 110及第二油路出入口 113再次封閉，超高壓油路出口恢復(fù)正常，系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。如超高壓油出口壓力突然減小(或油缸運(yùn)動(dòng)速度變慢或位移值減小)，加載系統(tǒng)中的位移傳感器70或負(fù)載傳感器60將檢測(cè)到信號(hào)的變化，經(jīng)控制計(jì)算機(jī)80運(yùn)算向步進(jìn)電機(jī)500發(fā)出正轉(zhuǎn)及步數(shù)指令時(shí)，滾珠絲杠400推動(dòng)伺服閥10的內(nèi)閥芯102右移，伺服閥10左位工作，先導(dǎo)控制油入口 116與第一油路出入口 110連通，先導(dǎo)控制油通過第一油路111進(jìn)入隨動(dòng)閥103左端的空腔118，推動(dòng)隨動(dòng)閥103右移，增大主節(jié)流錐閥開口 ；同時(shí)隨動(dòng)閥103右端空腔118內(nèi)油液通過第二油路114，第二油路114與第二先導(dǎo)控制油出口 119連通，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)閥103右端空腔118回油。隨動(dòng)閥103右移時(shí)，其內(nèi)部的凹槽跟著有移，伺服閥10的內(nèi)閥芯102又回到了中位，先導(dǎo)控制油入116 口、先導(dǎo)控制油出口、第一油路出入口 110及第二油路出入口 113再次封閉，超高壓油路出口恢復(fù)正常，系統(tǒng)達(dá)到新的平衡。整個(gè)控制過程中就是上述不斷采集、不斷比較、不斷計(jì)算、不斷發(fā)出新的控制脈沖指令，不斷循環(huán)的過程，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)值與實(shí)際值誤差最小，即所謂閉環(huán)伺服加載。實(shí)現(xiàn)一個(gè)全數(shù)字測(cè)控的過程。在加載過程中可以選擇力值或應(yīng)力來進(jìn)行控制，也可選擇位移或應(yīng)變來進(jìn)行控制，他們之間可以平滑無(wú)沖擊切換，選擇控制方式應(yīng)由加載的性質(zhì)和要求來決定。通過本發(fā)明設(shè)計(jì)的伺服閥芯和伺服閥能夠承受超高壓液壓，并且通過計(jì)算機(jī)的加入能夠?qū)崿F(xiàn)伺服控制加、卸載，而通過超高壓液壓技術(shù)設(shè)計(jì)制作的機(jī)器和工具，結(jié)構(gòu)小巧、出力大、工作平穩(wěn)、噪音低，解決了`手動(dòng)錐閥控制油路的開關(guān)和換向，降低出錯(cuò)率，減少事故發(fā)生。本伺服閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、結(jié)構(gòu)小巧、成本低廉。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種超高壓液壓的伺服閥芯，其特征在于:該伺服閥芯包括節(jié)流錐閥芯、內(nèi)閥芯、隨動(dòng)閥，所述節(jié)流錐閥芯連接所述隨動(dòng)閥形成一剛體，所述內(nèi)閥芯設(shè)于所述隨動(dòng)閥內(nèi)形成間隙配合，所述隨動(dòng)閥內(nèi)面設(shè)有向外面凹陷的環(huán)形第一凹槽，所述內(nèi)閥芯表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的環(huán)形第二凹槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服閥芯，其特征在于:該伺服閥芯還包括平衡彈簧、軸用斯特封及密封環(huán)，所述軸用斯特封套設(shè)于所述節(jié)流錐閥芯上，所述密封環(huán)套設(shè)于所述內(nèi)閥芯底端，所述隨動(dòng)閥左右兩端各設(shè)有一空腔，所述空腔內(nèi)各設(shè)有一所述平衡彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服閥芯，其特征在于:所述密封環(huán)的內(nèi)面設(shè)有向外面方向凹陷的第一環(huán)槽，所述密封環(huán)的外面設(shè)有向內(nèi)面方向凹陷的第二環(huán)槽，所述第一環(huán)槽、第二環(huán)槽內(nèi)設(shè)有密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服閥芯，其特征在于:所述第一凹槽包括先導(dǎo)控制油入口凹槽、第一先導(dǎo)控制油出口凹槽及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽及第二先導(dǎo)控制油出口凹槽設(shè)于所述先導(dǎo)控制油入口凹槽兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽到所述先導(dǎo)控制油入口凹槽距離與所述第一先導(dǎo)控制油出口凹槽到所述先導(dǎo)控制油入口凹槽距離相等，所述第二凹槽包括第一油路出入口凹槽及第二油路出入口凹槽，所述第一油路出入口凹槽及第二油路出入口凹槽被所述先導(dǎo)控制油入口凹槽對(duì)應(yīng)所述內(nèi)閥芯上的中心滑環(huán)隔開，以所述中心滑環(huán)為中位將所述內(nèi)閥芯分為左右兩端，所述內(nèi)閥芯左端內(nèi)設(shè)有第一油路，所述第一油路一端連接所述隨動(dòng)閥的左端空腔，所述第一油路另一端與所述第一油路輸入口凹槽通過多個(gè)圓孔連通，所述內(nèi)閥芯右端內(nèi)設(shè)有第二油路，所述第二油路一端連接所述隨動(dòng)閥的右空腔，所述第二油路與所述第二油路出入口凹槽通過多個(gè)圓孔連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的伺服閥芯，其特征在于:所述隨動(dòng)閥上設(shè)有先導(dǎo)控制油入口、第一先導(dǎo)控制油出口及第二先導(dǎo)控制油出口，所述第一先導(dǎo)控制油出口及第二先導(dǎo)控制油出口設(shè)于所述先導(dǎo) 控制油入口兩側(cè)，所述第一先導(dǎo)控制油出口與所述先導(dǎo)控制油入口距離與所述第二先導(dǎo)控制油出口與所述先導(dǎo)控制油入口距離相等。
6.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的伺服閥芯的伺服閥，其特征在于:該伺服閥還包括左端蓋、主閥座、右端蓋、滾珠絲杠及步進(jìn)電機(jī)，所述伺服閥芯設(shè)于所述主閥座內(nèi)，所述左端蓋連接所述主閥座，所述主閥座連接所述右端蓋，所述右端蓋連接所述步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)通過所述滾珠絲杠連接所述伺服閥芯，所述滾珠絲杠設(shè)于所述右端蓋內(nèi)，所述主閥座上設(shè)有先導(dǎo)控制油輸入油路、先導(dǎo)控制油輸出油路，超高壓輸入油路及超高壓輸出油路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的伺服閥，其特征在于:所述左端蓋設(shè)有超高壓油路及節(jié)流錐閥密封座，所述超高壓油路一端連接所述主閥座的超高壓輸入油路，所述超高壓油路另一端連接所述主閥座的超高壓輸出油路，所述節(jié)流錐閥密封座連接所述節(jié)流錐閥芯。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的伺服閥，其特征在于:所述步進(jìn)電機(jī)通過緊定螺釘連接所述滾珠絲杠，所述右端蓋與所述內(nèi)閥芯接觸面設(shè)有凹陷的凹陷部，所述凹陷部?jī)?nèi)設(shè)有一導(dǎo)向鍵。
9.一種具有權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的伺服閥的單向加載系統(tǒng)，其特征在于:該單向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組、兩位二通高壓電磁球閥、柱塞缸、位移傳感器、負(fù)載傳感器、控制計(jì)算機(jī)及溢流保護(hù)裝置，所述油泵機(jī)組輸出端連接所述伺服閥輸入端及溢流保護(hù)裝置，所述伺服閥輸出端連接柱塞缸輸入端，所述柱塞缸輸出端連接所述兩位二通高壓電磁球閥輸入端，所述兩位二通高壓電磁球閥輸出端連接所述油泵機(jī)組的輸入端，所述柱塞缸連接所述負(fù)載傳感器及位移傳感器，所述負(fù)載傳感器及位移傳感器輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)輸出端連接所述伺服閥的步進(jìn)電機(jī)輸入端。
10.一種具有權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的伺服閥的雙向加載系統(tǒng),其特征在于:該雙向加載系統(tǒng)還包括油泵機(jī)組、第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥、活塞缸、位移傳感器、負(fù)載傳感器、控制計(jì)算機(jī)及溢流保護(hù)裝置，所述油泵機(jī)組連接所述溢流保護(hù)裝置及伺服閥，所述伺服閥分別連接所述第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥，所述第一兩位三通高壓電磁球閥、第二兩位三通高壓電磁球閥分別連接所述活塞缸，所述活塞缸分別連接所述位移傳感器及負(fù)載傳感器的輸入端，所述位移傳感器及負(fù)載傳感器的輸出端分別連接所述控制計(jì)算機(jī)輸入端，所述控制計(jì)算機(jī)輸出端連接所述伺服閥的步進(jìn)電機(jī)輸入 端。
全文摘要
本發(fā)明適用于機(jī)械支撐領(lǐng)域，提供了一種超高壓液壓的伺服閥芯，該伺服閥芯包括節(jié)流錐閥芯、內(nèi)閥芯、隨動(dòng)閥，所述節(jié)流錐閥芯連接所述隨動(dòng)閥形成一剛體，所述內(nèi)閥芯設(shè)于所述隨動(dòng)閥內(nèi)形成間隙配合，所述隨動(dòng)閥內(nèi)面設(shè)有向外面凹陷的環(huán)形第一凹槽，所述內(nèi)閥芯表面設(shè)有向內(nèi)凹陷的環(huán)形第二凹槽。通過本伺服閥芯和伺服閥能夠承受超高壓液壓，并且通過計(jì)算機(jī)的加入能夠?qū)崿F(xiàn)伺服控制加、卸載，而通過超高壓液壓技術(shù)設(shè)計(jì)制作的機(jī)器和工具，結(jié)構(gòu)小巧、出力大、工作平穩(wěn)、噪音低，解決了手動(dòng)錐閥控制油路的開關(guān)和換向，降低出錯(cuò)率，減少事故發(fā)生。本伺服閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝、結(jié)構(gòu)小巧、成本低廉。
文檔編號(hào)F15B13/02GK103244497SQ20131017473
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月13日
發(fā)明者成亞軍, 張郁沫 申請(qǐng)人:深圳市瑞格爾儀器有限公司