單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2d電液比例換向閥的制作方法
【專利摘要】單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥，單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥由2D閥、線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器和壓扭聯(lián)軸器三部分組成；2D閥的一端通過(guò)壓扭聯(lián)軸器和彈簧連接線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器；閥芯端部臺(tái)肩上各開設(shè)有一對(duì)高、低壓孔，第一高壓孔b和第二高壓孔c為通孔，分別通過(guò)孔a和閥芯內(nèi)孔k與P口相通，第一低壓孔d、第二低壓孔e分別通過(guò)閥芯端部臺(tái)肩內(nèi)側(cè)的溝槽與T口相通；在閥體內(nèi)孔壁上的兩端各開設(shè)有一對(duì)軸對(duì)稱的感受通道，分別與左右敏感腔相通；閥芯端部臺(tái)肩上的高壓孔、低壓孔分別與所述的感受通道之一相交，形成兩個(gè)微小的開口面積，串聯(lián)構(gòu)成液壓阻力半橋，兩端敏感腔的壓力分別受控于兩端的液壓阻力半橋。
【專利說(shuō)明】單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于流體傳動(dòng)及控制領(lǐng)域中的電液比例閥，尤其涉及一種電液比例換向閥。
【背景技術(shù)】
[0002]電液伺服控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合了流體傳動(dòng)控制技術(shù)與信息電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在航空航天、尖端武器、鋼鐵、電力發(fā)電等重要的國(guó)家戰(zhàn)略性軍工業(yè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，并迅速取得成功。但是電液伺服閥同時(shí)也存在著抗污染能力差，閥內(nèi)壓力損失大(7MPa)，制造成本及維護(hù)成本高，系統(tǒng)能耗損失大等缺陷。因?yàn)殡娨核欧y存在的諸多缺陷，使得其所具有的快速響應(yīng)性能在一般工業(yè)設(shè)備中無(wú)法廣泛使用。同時(shí)傳統(tǒng)的電液開關(guān)控制又不能滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)所需要的高質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求。因此，人們希望有一種生產(chǎn)及維護(hù)成本低、安全可靠、控制精度及響應(yīng)特性均能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)實(shí)際需求的電液控制技術(shù)。
[0003]基于上述原因，人們提出了電液比例技術(shù)。作為電液比例技術(shù)的代表，電液比例閥是在傳統(tǒng)工業(yè)用液壓閥的基礎(chǔ)上，采用可靠?jī)r(jià)廉的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器(比例電磁鐵等)和與之相應(yīng)的閥進(jìn)行設(shè)計(jì)。從而獲得對(duì)油質(zhì)要求與一般工業(yè)閥相同、閥內(nèi)壓力損失少、性能又能滿足大部分工業(yè)控制要求的比例控制元件。
[0004]由于電液比例閥能與電子控制裝置組合在一起，可以十分方便地對(duì)各種輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。同時(shí)它又具有抗污染、低成本以及響應(yīng)較快的優(yōu)點(diǎn)。在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，如陶瓷地板磚制坯壓力機(jī)、帶鋼軋的帶鋼恒張力控制、壓力容器疲勞壽命試驗(yàn)機(jī)、液壓電梯運(yùn)動(dòng)及控制系統(tǒng)、金屬切削機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)控制、軋鋼機(jī)壓力及控制系統(tǒng)、液壓沖床、彎管機(jī)、塑料注射成形機(jī)及各種工程機(jī)械等。
[0005]在比例控制系統(tǒng)中，電液比例閥既是電-液壓轉(zhuǎn)換元件，同時(shí)也是功率放大元件。它對(duì)系統(tǒng)的性能起重要的作用，是比例控制系統(tǒng)的核心元件。
[0006]電液比例閥最顯著的特征和最成功之處在于采用比例電磁鐵作為電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。與動(dòng)圈式和動(dòng)鐵式力矩馬達(dá)相比，比例電磁鐵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、工藝性好、能輸出較大的力和位移以及使用維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。比例電磁鐵除用作驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥外，還可用作直接驅(qū)動(dòng)小功率的輸出級(jí)。比如，按照電磁鐵推力與彈簧力相平衡控制閥芯位置原理的直動(dòng)式比例閥，只適用于小流量場(chǎng)合，實(shí)際應(yīng)用的最大工作流量一般在15?40L/min以下。此外，為了實(shí)現(xiàn)軸向靜壓力的平衡，直動(dòng)式比例換向閥或流量閥皆采用滑閥結(jié)構(gòu)，容易受到摩擦力及油液污染的影響出現(xiàn)“卡滯”現(xiàn)象。
[0007]采用線性位移傳感器(LVDT)對(duì)閥芯位置進(jìn)行測(cè)量和閉環(huán)控制，構(gòu)成電反饋型直動(dòng)比例換向閥，可以在很大程度上提高閥芯的定位剛度和控制精度，同時(shí)，人們也在其模型、非線性及系統(tǒng)應(yīng)用方面進(jìn)行了大量的理論研究工作，最終使電反饋直動(dòng)比例閥可以像伺服閥那樣應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的閉環(huán)控制，但終因受到磁飽和限制，比例電磁鐵輸出力有限，無(wú)法從根本上解決高壓、大流量下液動(dòng)力的影響問(wèn)題，在高壓(壓差大)和大流量的工作狀態(tài)下仍然會(huì)出現(xiàn)流量飽和現(xiàn)象。[0008]消除液動(dòng)力影響、提高液壓閥的過(guò)流能力，最根本的辦法是采用導(dǎo)控(先導(dǎo)控制)技術(shù)。其基本思想是采用一通徑較小的導(dǎo)閥控制靜壓力，驅(qū)動(dòng)主閥芯運(yùn)動(dòng)，因該液壓推力比油液流經(jīng)閥口時(shí)所產(chǎn)生液動(dòng)力大得多，足以消除其對(duì)主閥芯運(yùn)動(dòng)與控制產(chǎn)生的不利影響。但是導(dǎo)控閥結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且閥的正常動(dòng)作依賴于導(dǎo)控壓力，且在零壓下無(wú)法工作。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0009]為了克服已有直動(dòng)式電液比例閥的受液動(dòng)力影響而無(wú)法實(shí)現(xiàn)大流量控制以及先導(dǎo)控制結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且油路失壓或壓力太低使整個(gè)閥無(wú)法正常工作的不足，本發(fā)明提供一種不僅具有普通的導(dǎo)控型電液比例閥流量大、工作壓力高等特點(diǎn)，而且在零壓(失壓)下也可以像直動(dòng)式比例閥那樣實(shí)現(xiàn)比例控制功能的單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥。
[0010]單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥由2D閥、線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器和壓扭聯(lián)軸器三部分組成；所述聯(lián)軸器13將線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的推桿和右滑楔15的m端進(jìn)行連接；
[0011]所述2D閥部分包括一個(gè)閥芯5和一個(gè)閥體4，閥芯5可轉(zhuǎn)動(dòng)并可軸向滑動(dòng)地設(shè)置在閥體4內(nèi)孔內(nèi)，閥芯5左右兩端各設(shè)有端部臺(tái)肩，所述的端部臺(tái)肩之間的閥體內(nèi)孔上依次開有T 口、A 口、P 口、B 口、T 口，其中P 口是進(jìn)液口，該處壓力是系統(tǒng)壓力；所述的端部臺(tái)肩之間的的閥芯5上設(shè)有兩個(gè)中部臺(tái)肩，兩個(gè)中部臺(tái)肩分別位于A 口和B 口 ；各臺(tái)肩與閥體內(nèi)孔可滑動(dòng)地密封配合；其特征在于:
[0012]2D閥的一端通過(guò)壓扭聯(lián)軸器和彈簧連接線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器；
[0013]閥芯端部臺(tái)肩、左端蓋2與閥體4之間形成左敏感腔h，閥芯端部臺(tái)肩、右端蓋10與閥體4之間形成右敏感腔j ；
[0014]閥芯端部臺(tái)肩上各開設(shè)有一對(duì)高、低壓孔，第一高壓孔b、第一低壓孔d和第二高壓孔C、第二低壓孔e ;第一高壓孔b和第二高壓孔c為通孔，分別通過(guò)孔a和閥芯內(nèi)孔k與P 口相通，第一低壓孔d、第二低壓孔e分別通過(guò)閥芯端部臺(tái)肩內(nèi)側(cè)的溝槽與T 口相通；
[0015]在閥體內(nèi)孔壁上的兩端各開設(shè)有一對(duì)軸對(duì)稱的感受通道(f\、f2和gl、g2)，分別與左敏感腔h和右敏感腔j相通；
[0016]閥芯端部臺(tái)肩上的高壓孔、低壓孔分別與所述的感受通道之一相交，形成兩個(gè)微小的開口面積，串聯(lián)構(gòu)成液壓阻力半橋，兩端敏感腔的壓力分別受控于兩端的液壓阻力半橋；
[0017]所述的壓扭聯(lián)軸器包括左滑楔16、右滑楔15、連接在閥芯5端部的第一橫向銷軸33上的第一滾動(dòng)軸承26、第二滾動(dòng)軸承32和第二橫向銷軸31上的第三滾動(dòng)軸承28、第四滾動(dòng)軸承30，所述的滑楔通過(guò)直線軸承可滑動(dòng)地套在平行于閥芯5的軸心線的銷釘上；左滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第一斜面和第二斜面，右滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第三斜面和第四斜面，所述的四個(gè)斜面各自沿平行于所述的軸心線的兩個(gè)對(duì)稱平面內(nèi)延伸，所述的第一斜面和第二斜面依照所述的軸心線反相對(duì)稱，所述的第三斜面和第四斜面也依照所述的軸心線反相對(duì)稱；所述的第一軸承和第二軸承分別滾動(dòng)在第一斜面和第二斜面上，所述的第三軸承和第四軸承分別滾動(dòng)在第三斜面和第四斜面上，以便閥芯在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)；左滑楔16與右滑楔15具有使閥芯5的扭轉(zhuǎn)角度與閥芯5沿所述的軸心線的位置具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的斜面配置方式；第一圓柱壓縮彈簧14安裝在右端蓋與右滑楔之間，第二圓柱壓縮彈簧17安裝在閥體與左滑楔之間，兩彈簧的預(yù)壓縮量略大于閥芯行程。
[0018]進(jìn)一步，左滑楔16與右滑楔15的斜面配合方式是:所述的位于所述的軸心線同側(cè)的左滑楔16上的斜面與右滑楔15上斜面分別從閥芯5的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)、退兩面分別抵靠第一橫向銷軸33和第二滾動(dòng)軸承32的同側(cè)的軸承。
[0019]所述壓扭聯(lián)軸器是實(shí)現(xiàn)線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為閥芯的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)過(guò)程中，可以充分利用2D閥液壓導(dǎo)控橋路壓力增益大(微小的轉(zhuǎn)角即可使敏感腔的壓力發(fā)生較大變化)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)壓扭聯(lián)軸器的合理設(shè)計(jì)，將驅(qū)動(dòng)閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)的扭轉(zhuǎn)力矩放大，使閥芯與閥芯孔之間的摩擦力等非線性因素對(duì)比例特性的不利影響降低到最小程度。
[0020]本發(fā)明的基本工作原理:線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器輸出的推力或拉力通過(guò)壓扭聯(lián)軸器使閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使閥敏感腔的壓力發(fā)生變化驅(qū)動(dòng)閥芯軸向移動(dòng)，在移動(dòng)的過(guò)程中閥芯反向轉(zhuǎn)動(dòng)，其敏感腔的壓力又逐漸恢復(fù)為原來(lái)的值，閥芯到達(dá)一個(gè)新的平衡位置，閥芯移動(dòng)的位移與比例電磁鐵的輸出力成比例關(guān)系。
[0021]本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在:1、針對(duì)比例電磁鐵因磁飽和輸出推力有限，提出了壓扭放大驅(qū)動(dòng)技術(shù)，將比例電磁鐵對(duì)閥芯的驅(qū)動(dòng)力放大，有效地消除了閥芯和閥芯孔之間的摩擦力等非線性因素對(duì)比例特性所造成的不利影響；2、用閥芯的旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)的雙運(yùn)動(dòng)自由度實(shí)現(xiàn)導(dǎo)控型電液比例換向閥功能，由閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)使液壓阻力橋路輸出壓力發(fā)生變化，進(jìn)而產(chǎn)生靜壓力驅(qū)動(dòng)閥芯軸向運(yùn)動(dòng)，在高壓、大流量下可以有效地克服液動(dòng)力(伯努利力)所造成的不利影響，有效提高了閥芯的軸向定位(主閥開口)精度；3、將2D換向閥、壓扭聯(lián)軸器和比例電磁鐵三者共軸聯(lián)結(jié)，構(gòu)成結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、原理先進(jìn)的單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥，不僅具有普通的導(dǎo)控型電液比例閥流量大、工作壓力高特點(diǎn)，而且在零壓(失壓)下也可以像直動(dòng)式比例閥那樣實(shí)現(xiàn)比例控制功能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥的裝配圖。
[0024]圖3為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥的閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥的閥芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0026]圖5為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥閥體剖視圖。
[0027]圖6為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥的閥體側(cè)視圖。
[0028]圖7為單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥閥芯與滾動(dòng)軸承裝配體。
[0029]圖8為右滑楔的內(nèi)側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖9為右滑楔的外面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖10為左滑楔的內(nèi)側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖11為左滑楔的外面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖12為液壓導(dǎo)控全橋示意圖。?！揪唧w實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0035]參照?qǐng)D1~圖12，單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥包括螺釘1、7、20、23、左端蓋2、0型密封圈3、11、18、閥體4、閥芯5、銷釘6、19、直線軸承8、9、21、22、右端蓋10、線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器12、聯(lián)軸器13、圓柱壓縮彈簧14、17、右滑楔15、左滑楔16、鋼球24、緊釘螺釘25、滾動(dòng)軸承26、28、30、32、、套筒27、29、銷軸31、33。
[0036]單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥由2D閥、線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器和壓扭聯(lián)軸器三部分組成。
[0037]所述2D閥部分包括一個(gè)閥芯5和一個(gè)閥體4，閥芯5可轉(zhuǎn)動(dòng)并可軸向滑動(dòng)地設(shè)置在閥體4內(nèi)孔內(nèi)，閥芯5左右兩端各設(shè)有端部臺(tái)肩，所述的端部臺(tái)肩之間的閥體內(nèi)孔上依次開有T 口、A 口、P 口、B 口、T 口，其中P 口是進(jìn)液口，該處壓力是系統(tǒng)壓力；所述的端部臺(tái)肩之間的的閥芯5上設(shè)有兩個(gè)中部臺(tái)肩，兩個(gè)中部臺(tái)肩分別位于A 口和B 口 ；各臺(tái)肩與閥體內(nèi)孔可滑動(dòng)地密封配合；其特征在于:
[0038]2D閥的一端通過(guò)壓扭聯(lián)軸器和彈簧連接線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器；
[0039]閥芯端部臺(tái)肩、左端蓋2與閥體4之間形成左敏感腔h，閥芯端部臺(tái)肩、右端蓋10與閥體4之間形成右敏感腔j ；
[0040]如圖2、圖 3、圖4所示，閥芯端部臺(tái)肩上各開設(shè)有一對(duì)高、低壓孔(b、d和c、e)。其中，高壓孔b、c為通孔，分別通過(guò)孔a和閥芯內(nèi)孔k與P 口相通，低壓孔d、e不貫穿閥芯，軸對(duì)稱地布置于臺(tái)肩上，并分別通過(guò)閥芯端部臺(tái)肩內(nèi)側(cè)的溝槽與T 口相通；
[0041]如圖5、圖6所示，在閥體內(nèi)孔壁上的兩端各開設(shè)有一對(duì)軸對(duì)稱的的感受通道(f\、f2和g!、g2)，分別與左右敏感腔(h和j )相通;
[0042]如圖12所示，閥芯端部臺(tái)肩上的高、低壓孔與感受通道相交，形成兩個(gè)微小的開口面積，串聯(lián)構(gòu)成液壓阻力半橋，兩端敏感腔的壓力分別受控于兩端的液壓阻力半橋。
[0043]所述的壓扭聯(lián)軸器包括左滑楔16、右滑楔15、連接在閥芯5端部的第一橫向銷軸33上的第一滾動(dòng)軸承26、第二滾動(dòng)軸承32和第二橫向銷軸31上的第三滾動(dòng)軸承28、第四滾動(dòng)軸承30、安裝于左滑楔16的孔p2、q2內(nèi)的直線軸承8、22、安裝于右滑楔17的孔Pl、qi內(nèi)的直線軸承9、21、所述的兩個(gè)滑楔通過(guò)四個(gè)直線軸承可滑動(dòng)地套在平行于閥芯5的軸心線的銷釘6、19上，左滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第一斜面和第二斜面，右滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第三斜面和第四斜面，所述的四個(gè)斜面各自沿平行于所述的軸心線的兩個(gè)對(duì)稱平面內(nèi)延伸，所述的第一斜面和第二斜面依照所述的軸心線反相對(duì)稱，所述的第三斜面和第四斜面也依照所述的軸心線反相對(duì)稱；所述的第一軸承和第二軸承分別滾動(dòng)在第一斜面和第二斜面上，所述的第三軸承和第四軸承分別滾動(dòng)在第三斜面和第四斜面上，以便閥芯在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)；左滑楔16與右滑楔15具有使閥芯5的扭轉(zhuǎn)角度與閥芯5沿所述的軸心線的位置具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的斜面配置方式；圓柱壓縮彈簧14安裝在右端蓋與右滑楔之間，圓柱壓縮彈簧17安裝在閥體與左滑楔之間，兩彈簧的預(yù)壓縮量略大于閥芯行程。
[0044]具體地，左滑楔16與右滑楔15的斜面配合方式是:位于所述的軸心線同側(cè)的左滑楔16上的斜面與右滑楔15上斜面分別從閥芯5的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)、退兩面分別抵靠第一橫向銷軸33和第二滾動(dòng)軸承32的同側(cè)的軸承。這樣閥芯5的扭轉(zhuǎn)角度與閥芯5沿所述的軸心線的位置具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，也就是閥芯5的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與軸向直線運(yùn)動(dòng)建立函數(shù)關(guān)系O
[0045]所述O型密封圈3、18用來(lái)對(duì)左、右端蓋和閥體之間進(jìn)行密封；所述O型密封圈11用來(lái)對(duì)右端蓋和線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器之間進(jìn)行密封；所述聯(lián)軸器13用來(lái)將線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的推桿和右滑楔15的m端進(jìn)行連接。所述緊釘螺釘25將鋼球24頂在閥芯內(nèi)孔k的一個(gè)端面上，用來(lái)對(duì)閥芯內(nèi)孔k的一端進(jìn)行密封；所述套筒27、29的一端頂在閥芯上，另一端頂在滾動(dòng)軸承26、28的內(nèi)圈上，起到支撐軸承的作用。
[0046]所述高、低壓孔形狀為圓形，如果要求閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有快速響應(yīng)能力，則可采用大面積梯度的矩形窗口。
[0047]所述線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器為雙向作動(dòng)(既能輸出推力又能輸出拉力)的濕式耐高壓型比例電磁鐵，也可選用其它雙向作動(dòng)的濕式耐高壓型線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器。
[0048]本實(shí)施例的工作原理:當(dāng)比例電磁鐵12不通電時(shí)，壓縮彈簧14對(duì)右滑楔15向左的推力通過(guò)右滑楔的兩個(gè)軸對(duì)稱的斜面與兩個(gè)滾動(dòng)軸承相接觸的位置傳遞至閥芯。由于斜面的作用，閥芯除承受向左的軸向推力外，還承受切向力的作用，兩個(gè)接觸位置的切向力大小相等、方向相反，構(gòu)成逆時(shí)針的力偶(從右向左看)。同理，壓縮彈簧17通過(guò)左滑楔16也對(duì)閥芯產(chǎn)生了一個(gè)向右的軸向推力和一個(gè)順時(shí)針的力偶。兩個(gè)滑楔對(duì)閥芯的軸向作用力和力偶大小相等方向相反，因而在平衡位置時(shí)，閥芯處于預(yù)拉與預(yù)扭的狀態(tài)。當(dāng)比例電磁鐵12通電，其產(chǎn)生的推力或者拉力作用于右滑楔時(shí)，不僅使閥芯的軸向力失去平衡，而且也使閥芯所受的扭矩失去平衡，閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)。例如比例電磁鐵通電產(chǎn)生向左的電磁推力時(shí)，右滑楔對(duì)閥芯的作用力增大，閥芯兩端所受的軸向力與扭矩皆失去平衡，閥芯受到向左的軸向驅(qū)動(dòng)力和逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩。軸向驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于直動(dòng)式比例閥的驅(qū)動(dòng)力，在高壓力大流量的工況下，由于存在液動(dòng)力和摩擦力無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)閥芯軸向運(yùn)動(dòng)。但是，通過(guò)合理地選擇較小的滑楔斜面角度和較大的滾動(dòng)軸承分布圓直徑，可以得到較大的切向力，使其足以克服閥芯的摩擦力驅(qū)動(dòng)閥芯逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。與此同時(shí)，兩個(gè)滑楔由于受到銷釘?shù)闹芟蚣s束，以銷釘為導(dǎo)向軸、以直線軸承為支承向左滑動(dòng)，彈簧14的壓縮量減小、彈簧17壓縮量增加，所產(chǎn)生額外的彈簧力平衡比例電磁鐵的推力。在這過(guò)程中，由于閥芯逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，閥左敏感腔h的壓力降低，右敏感腔j的壓力升高，閥芯在液壓力的作用下向左運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于其兩端的滾動(dòng)軸承受到兩端滑楔斜面的約束，閥芯在向右移動(dòng)的同時(shí)也往回轉(zhuǎn)動(dòng)(順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))，閥芯兩端敏感腔的壓力又重新恢復(fù)為穩(wěn)態(tài)的平衡值，閥芯到達(dá)一個(gè)與比例電磁鐵推力大小對(duì)應(yīng)的新平衡位置。需要特別指出的是，當(dāng)閥的P 口的壓力為零(與T 口壓力相等)，此時(shí)，無(wú)法通過(guò)兩端敏感腔壓力的變化驅(qū)動(dòng)閥芯軸向移動(dòng)，但由于閥腔內(nèi)無(wú)油液流動(dòng)，閥芯不受液動(dòng)力和卡緊力的作用，因而，比例電磁鐵通電后所產(chǎn)生的軸向推力可以直接驅(qū)動(dòng)閥芯運(yùn)動(dòng)，這時(shí)2D電液比例閥的工作原理與直動(dòng)式比例閥一致。
[0049]上述【具體實(shí)施方式】用來(lái)解釋本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥，單端式預(yù)拉-預(yù)扭型全橋式2D電液比例換向閥由2D閥、線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器和壓扭聯(lián)軸器三部分組成；所述聯(lián)軸器13將線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的推桿和右滑楔15的m端進(jìn)行連接； 所述2D閥部分包括一個(gè)閥芯5和一個(gè)閥體4，閥芯5可轉(zhuǎn)動(dòng)并可軸向滑動(dòng)地設(shè)置在閥體4內(nèi)孔內(nèi)，閥芯5左右兩端各設(shè)有端部臺(tái)肩，所述的端部臺(tái)肩之間的閥體內(nèi)孔上依次開有T 口、A 口、P 口、B 口、T 口，其中P 口是進(jìn)液口，該處壓力是系統(tǒng)壓力；所述的端部臺(tái)肩之間的的閥芯5上設(shè)有兩個(gè)中部臺(tái)肩，兩個(gè)中部臺(tái)肩分別位于A 口和B 口 ；各臺(tái)肩與閥體內(nèi)孔可滑動(dòng)地密封配合；其特征在于: 2D閥的一端通過(guò)壓扭聯(lián)軸器和彈簧連接線性電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器； 閥芯端部臺(tái)肩、左端蓋2與閥體4之間形成左敏感腔h，閥芯端部臺(tái)肩、右端蓋10與閥體4之間形成右敏感腔j ； 閥芯端部臺(tái)肩上各開設(shè)有一對(duì)高、低壓孔，第一高壓孔b、第一低壓孔d和第二高壓孔C、第二低壓孔e ;第一高壓孔b和第二高壓孔c為通孔，分別通過(guò)孔a和閥芯內(nèi)孔k與P 口相通，第一低壓孔d、第二低壓孔e分別通過(guò)閥芯端部臺(tái)肩內(nèi)側(cè)的溝槽與T 口相通； 在閥體內(nèi)孔壁上的兩端各開設(shè)有一對(duì)軸對(duì)稱的感受通道(f\、f2和gl、g2)，分別與左敏感腔h和右敏感腔j相通； 閥芯端部臺(tái)肩上的高壓孔、低壓孔分別與所述的感受通道之一相交，形成兩個(gè)微小的開口面積，串聯(lián)構(gòu)成液壓阻力半橋，兩端敏感腔的壓力分別受控于兩端的液壓阻力半橋； 所述的壓扭聯(lián)軸器包括左滑楔16、右滑楔15、連接在閥芯5端部的第一橫向銷軸33上的第一滾動(dòng)軸承26、第二滾動(dòng)軸承32和第二橫向銷軸31上的第三滾動(dòng)軸承28、第四滾動(dòng)軸承30，所述的滑楔通過(guò)直線軸承可滑動(dòng)地套在平行于閥芯5的軸心線的銷釘上；左滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第一斜面和第二斜面，右滑楔上設(shè)有分別位于所述的軸心線的兩側(cè)的第三斜面和第四斜面，所述的四個(gè)斜面各自沿平行于所述的軸心線的兩個(gè)對(duì)稱平面內(nèi)延伸，所述的第一斜面和第二斜面依照所述的軸心線反相對(duì)稱，所述的第三斜面和第四斜面也依照所述的軸心線反相對(duì)稱；所述的第一軸承和第二軸承分別滾動(dòng)在第一斜面和第二斜面上，所述的第三軸承和第四軸承分別滾動(dòng)在第三斜面和第四斜面上，以便閥芯在軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生扭轉(zhuǎn)；左滑楔16與右滑楔15具有使閥芯5的扭轉(zhuǎn)角度與閥芯5沿所述的軸心線的位置具有確定的對(duì)應(yīng)關(guān)系的斜面配置方式；第一圓柱壓縮彈簧14安裝在右端蓋與右滑楔之間，第二圓柱壓縮彈簧17安裝在閥體與左滑楔之間，兩彈簧的預(yù)壓縮量略大于閥芯行程。
2.如權(quán)利要求1所述的比例換向閥，其特征在于:位于所述的軸心線同側(cè)的左滑楔16上的斜面與右滑楔15上斜面分別從閥芯5的旋轉(zhuǎn)方向的進(jìn)、退兩面分別抵靠第一橫向銷軸33和第二滾動(dòng)軸承32的同側(cè)的軸承。
3.如權(quán)利要求1所述的比例換向閥，其特征在于:套筒27、29的一端頂在閥芯上，另一端頂在滾動(dòng)軸承26、28的內(nèi)圈上以支撐軸承。
4.如權(quán)利要求1所述的比例換向閥，其特征在于:所述高、低壓孔采用大面積梯度的矩形窗口以便閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)具有快速響應(yīng)能力。
【文檔編號(hào)】F16K11/078GK103711945SQ201310424259
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】李勝, 勵(lì)偉, 阮健, 孟彬, 陳瑩 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)