一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電液伺服閥是集機電液和控制技術(shù)于一體的復雜元件。在電液伺服閥系統(tǒng)中，電液伺服閥是將系統(tǒng)的電氣部分和液壓部分聯(lián)系起來的接口元件，它能夠?qū)⑤斎氲奈⑿‰姎庑盘栟D(zhuǎn)換為大功率的液壓信號(流量和壓力)輸出。電液伺服閥集中了電信號具有的傳遞快、線路連接方便、便于遙控、容易檢測、反饋、比較、校正等優(yōu)點，以及液壓動力具有的輸出功率大、慣性小、反應快的諸多優(yōu)點，作為電液伺服控制系統(tǒng)的一種關(guān)鍵控制元件，電液伺服閥的性能優(yōu)劣直接決定著控制系統(tǒng)系能的好壞。正是由于電液伺服閥具有輸入功率小、功率放大比高、動態(tài)性能好等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應用于航空、航天、化工和冶金等領(lǐng)域。隨著電液伺服控制系統(tǒng)應用范圍的拓展，許多工程機械、大型實驗設(shè)備以及國防工業(yè)領(lǐng)域等對電液伺服閥提出了更高的要求。在目前的液壓系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的兩級滑閥式電液伺服閥，雖然具有可靠性高、功率放大系數(shù)大等優(yōu)點，但是，由于滑閥閥芯摩擦力大、滯環(huán)大和動態(tài)響應慢，所以這樣的指標已很難滿足快速電液伺服系統(tǒng)的要求，因此，這就需要使用高響應的兩級電液伺服閥。
實用型新內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的在于提供一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置以及其伺服系統(tǒng)的控制方法，該裝置可以廣泛用于要求高精度、快響應等復雜情況下的場合。
[0004]設(shè)計由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥主要包括兩部分。第一部分是設(shè)計閉環(huán)控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)能夠有效實現(xiàn)良好的動態(tài)性能、定位精度以及穩(wěn)定性。第二部分是設(shè)計與有限轉(zhuǎn)角力矩電機相結(jié)合的二級滑閥式電液伺服閥，滿足實際應用過程中的性能要求。對于第一部分，閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計思路是將計算機發(fā)出的指令傳送給控制電路，控制電路再將驅(qū)動信號傳送給有限轉(zhuǎn)角力矩電機。有限轉(zhuǎn)角力矩電機收到驅(qū)動信號后，通過傳動桿，將電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)樗欧y閥芯的直線運動。為了能夠精確控制閥芯的位移和位置，傳動桿上安裝有位置傳感器。位置傳感器將伺服閥閥芯的位置時刻反饋給控制電路，對計算機指令作出修正，從而對伺服閥進行實時控制。
[0005]對于第二部分設(shè)計與有限轉(zhuǎn)角力矩電機相結(jié)合的二級滑閥式電液伺服閥，在電液伺服閥的各個環(huán)節(jié)中，由于磁滯性等原因，電-機械轉(zhuǎn)換器的響應速度最低，通常是整個電液伺服閥動態(tài)響應特性的主要延遲環(huán)節(jié)。電-機械轉(zhuǎn)換器性能的好壞將直接影響到電液伺服閥以及電液伺服系統(tǒng)的性能，有些指標甚至關(guān)系到伺服系統(tǒng)能否實現(xiàn)，特別是快速性指標。而傳統(tǒng)的電-機械轉(zhuǎn)換器很難滿足現(xiàn)代工業(yè)對電液伺服閥的要求，成為制約電液伺服閥進一步發(fā)展的障礙。
[0006]本實用新型的有益效果:通過閉環(huán)控制系統(tǒng)控制有限轉(zhuǎn)角力矩電機，利用閉環(huán)控制系統(tǒng)實時控制有限轉(zhuǎn)角電機的轉(zhuǎn)動，可以有效提高系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的良好的動態(tài)性能、定位精度及穩(wěn)定性。通過有限轉(zhuǎn)角力矩電機直接驅(qū)動二級電液伺服閥的發(fā)明設(shè)計，可以拓寬伺服閥的工作頻率范圍，提高響應速度。傳統(tǒng)的二級電液伺服閥是利用電磁感應原理將電信號轉(zhuǎn)換為機械信號后，再驅(qū)動前置級閥芯從而帶動伺服閥工作，但由于滑閥閥芯摩擦力大、滯環(huán)大和動態(tài)響應慢等原因，使電液伺服閥的工作頻寬較低。而有限轉(zhuǎn)角力矩電機具有輸出力矩大、能夠在限定角度內(nèi)精確定位、可靠性高頻帶寬等特點，用其直接驅(qū)動二級電液伺服閥，可有效提尚伺服閥的頻率響應。
【附圖說明】
[0007]圖1為實用新型由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為本實用新型的系統(tǒng)控制示意圖。
【具體實施方式】
[0009]圖1為由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥的整體結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示。主要包括有限轉(zhuǎn)角力矩電機⑴、閥體⑵、左固定節(jié)流孔(3)、右固定節(jié)流孔(4)、閥套
(5)、主閥芯(6)、先導級閥芯(7)、右節(jié)流窗口(8)、右控制腔(9)、左控制腔(10)、左節(jié)流窗口(11)、傳動軸(12)、回位彈簧(13)。具體工作原理如下:當有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)靜止時，傳動軸(12)靜止，此時先導級閥芯處于中位，這時，壓力油經(jīng)左固定節(jié)流口(3)、左節(jié)流窗口(11)在左控制腔中的壓力與壓力油經(jīng)右固定節(jié)流口(4)、右節(jié)流窗口(8)在右控制腔中的壓力相等；當有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)轉(zhuǎn)動，帶動先導級閥芯(X)向右運動時，造成右節(jié)流窗口(8)變大，左節(jié)流窗口(11)變小，則左控制腔(10)中的壓力大于右控制腔(9)中的壓力，推動主閥芯(6)向右運動，當主閥芯(6)的位移與先導級閥芯(7)的位移相等時，主閥芯(6)停止運動；當有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)帶動傳動軸(12)向左運動時，先導級閥芯在回位彈簧(13)的作用下向左運動，造成右節(jié)流窗口(8)變小，左節(jié)流窗口(11)變大，則左控制腔(10)中的壓力小于右控制腔(9)中的壓力，推動主閥芯(6)向左運動。
[0010]圖2為傳動結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示。主要包括指令(14)、控制器(15)、驅(qū)動小球
(16)、電源(17)、反饋信號(18)、驅(qū)動信號(19)、位置傳感器(20)。具體工作原理如下:系統(tǒng)接通電源后，外接信號發(fā)出控制指令(14)，傳送給控制器(15)，經(jīng)過放大處理后發(fā)出驅(qū)動信號(19);有限轉(zhuǎn)角力矩電機收到驅(qū)動信號(19)后，電機軸轉(zhuǎn)動，通過偏心機構(gòu)連接在電機上的驅(qū)動小球(16)帶動傳動軸做往復直線運動；安裝在傳動軸上的位置傳感器(20)能夠?qū)崟r監(jiān)控傳動軸所處的位置，并且將位置以反饋信息(18)的形式傳送回控制器(15)，同原始指令(14)做比較，經(jīng)控制器(15)重新處理后傳送給有限轉(zhuǎn)角力矩電機，構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)直接驅(qū)動伺服閥的整個控制與運行過程。
【主權(quán)項】
1.一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置，由有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)、閥體(2)、左固定節(jié)流孔(3)、右固定節(jié)流孔(4)、閥套(5)、主閥芯(6)、先導級閥芯(7)、右節(jié)流窗口(8)、右控制腔(9)、左控制腔(10)、左節(jié)流窗口(11)、傳動軸(12)、回位彈簧(13)組成，其特征在于:有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)安裝在閥體(2)上，左固定節(jié)流孔(3)和右固定節(jié)流孔⑷分別安裝在閥體⑵內(nèi)部油路的左右兩側(cè)，閥套(5)也安裝在閥體(2)內(nèi)部，主閥芯(6)安裝在閥套(5)內(nèi)部，先導級閥芯(7)安裝在主閥芯(6)內(nèi)部，右節(jié)流口⑶和左節(jié)流口(11)安裝在先導級閥芯(7)上，右控制腔(9)和左控制腔(10)安裝在主閥芯(6)上，傳動軸(12)安裝在閥體(2)上與先導級閥芯(7)相接觸，回位彈簧(13)右側(cè)固定在閥體(2)上，左側(cè)固定在先導級閥芯(7)上，為了能夠精確控制閥芯的位移和位置，傳動軸上安裝有位置傳感器(20)，位置傳感器(20)將伺服閥閥芯的位置時刻反饋給控制電路，對計算機指令作出修正，能夠有效實現(xiàn)系統(tǒng)在有限轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)的良好動態(tài)性能、定位精度以及穩(wěn)定性，進而對伺服閥進行實時有效控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置，其特征在于先導級閥芯(7)由有限轉(zhuǎn)角力矩電機(I)驅(qū)動，拓寬了兩級電液伺服閥的工作頻率范圍，提高響應速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置，其特征在于將有限轉(zhuǎn)角力矩電機同兩級電液伺服閥相結(jié)合，使閥具有較低的滯環(huán)和較高的分辨率。
【專利摘要】一種由有限轉(zhuǎn)角電機直接驅(qū)動的二級電液伺服閥裝置具有輸出功率大、頻帶寬、反應快等諸多優(yōu)點，易于實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)字化控制與管理，在現(xiàn)代工業(yè)、軍事等領(lǐng)域具有十分廣闊的應用前景。本實用新型提出了利用有限轉(zhuǎn)角力矩電機直接驅(qū)動的二級滑閥式電液伺服閥裝置的整體結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)主要包括有限轉(zhuǎn)角力矩電機、兩級滑閥式電液伺服閥、控制器、位置傳感器和傳動軸這五部分組成。其中，傳動裝置采用了偏心機構(gòu)，可將有限轉(zhuǎn)角力矩電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)閭鲃虞S的直線運動，進而控制兩級滑閥式電液伺服閥的先導級閥芯；控制部分采用閉環(huán)控制，利用位置傳感器實時將反饋信息傳送給控制器，對閥芯的運動進行實時修正。另外，利用該裝置，取消了傳統(tǒng)的兩級電液伺服閥上易受漏磁、磁滯性等影響的力馬達，轉(zhuǎn)而使用有限轉(zhuǎn)角力矩電機驅(qū)動，既能繼承兩級電液伺服閥輸入功率小、功率放大、倍數(shù)高等諸多優(yōu)點，又能使閥具有較低的滯環(huán)和較高的分辨率，可拓寬兩級電液伺服閥的工作頻率范圍，提高響應速度。
【IPC分類】F15B13-02
【公開號】CN204344558
【申請?zhí)枴緾N201420613499
【發(fā)明人】蔣大偉, 劉健, 姜昆鵬, 陳冬冬
【申請人】鎮(zhèn)江四聯(lián)機電科技有限公司
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年10月9日