一種負載口獨立控制的組合式數(shù)字閥及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種負載口獨立控制的組合式數(shù)字閥及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電液比例控制技術(shù)是電液控制技術(shù)的一個重要分支，在近30年來得到了飛速發(fā)展，在民用、工業(yè)及軍用等機械行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。但是電液比例閥控制復(fù)雜，需要對死區(qū)進行補償，滯環(huán)大、頻響較低;傳統(tǒng)的電液比例閥采用一根閥芯控制，閥的進口與出口的閥口開度有著連動的關(guān)系。對于不需要回油背壓的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的比例閥無法獨立的調(diào)節(jié)閥的進口和出口的壓力，造成了能源的浪費。而負載口獨立技術(shù)作為一種新興的液壓技術(shù)，通過對負載端口的獨立控制，提高單執(zhí)行動作時系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，降低工況切換時壓力沖擊現(xiàn)象，解決多執(zhí)行器復(fù)合控制時流量分配以及栗流量達到飽和時的流量分配問題。使得系統(tǒng)更加靈活，更加節(jié)能。
[0003]高速開關(guān)閥是由開關(guān)量來控制，一直在全開或全閉的狀態(tài)下工作，因此，壓力損失小、能耗低、對污染不敏感、工作比伺服閥可靠、結(jié)構(gòu)簡單且廉價。
[0004]實際運用中，很多場合對流量的輸出精度要求較高，常規(guī)的開關(guān)閥因為只有開和關(guān)兩種狀態(tài)，所以流量分辨率較低，無法滿足對流量分辨率要求較高的場合。高速開關(guān)閥“開”和“閉”兩種狀態(tài)可以等效成2進制下每個位上的“I”和“O”，通過對二進制下每個位的數(shù)值的調(diào)整來等效任何10進制的數(shù)值是一種非常有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種負載口獨立控制的組合式數(shù)字閥及其方法
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明提供一種負載口獨立控制的組合式數(shù)字閥包括閥塊、多個開關(guān)閥、負載口壓力傳感器A、負載口壓力傳感器B，所述開關(guān)閥以螺紋連接形式插裝在閥塊上；閥塊四面各開有一個螺紋孔，其中螺紋孔P和螺紋孔T相對設(shè)置，螺紋孔A和螺紋孔B相對設(shè)置，
[0008]所述開關(guān)閥均分為四組開關(guān)閥組，每組開關(guān)閥組的開關(guān)閥數(shù)量為k*k個，所述開關(guān)閥呈正方形均勻布置在閥塊上，k為自然數(shù)，
[0009]所述閥塊內(nèi)開設(shè)有四個油道，四個油道分別與4個螺紋孔相連，其中與螺紋孔P相連的油道連接靠近P側(cè)的兩組開關(guān)閥組的進油口，與螺紋孔T相連的油道連接靠近T側(cè)兩組開關(guān)閥組的出油口，與螺紋孔A相連的油道連接靠近A側(cè)兩組開關(guān)閥組的剩余油口，與螺紋孔B相連的油道連接靠近B側(cè)兩組開關(guān)閥組的剩余油口，
[0010]負載口壓力傳感器A和螺紋孔A相連的油道相連，負載口壓力傳感器B和螺紋孔B相連的油道相連。
[0011]作為優(yōu)選的，所述的開關(guān)閥為二位二通結(jié)構(gòu)的常閉式開關(guān)閥;包括螺塞組件、鋼球座、鋼球、推桿、推桿導(dǎo)套、閥套、電磁鐵連接螺母、線圈、銜鐵，所述螺塞組件以螺紋形式安裝在閥套上，對進入開關(guān)閥的油液進行過濾;所述鋼球座在閥套內(nèi)，兩者成過盈配合;所述推桿一端安裝在銜鐵內(nèi)，另一端在電磁鐵通電時頂住鋼球;所述推桿導(dǎo)套安裝在閥套內(nèi)，對推桿起到支撐作用，所述電磁鐵連接螺母以螺紋形式安裝在閥套上，并通過密封圈密封;電磁鐵通電時，銜鐵帶動推桿運動，推桿推動鋼球運動，實現(xiàn)開關(guān)閥的閥口開啟。
[0012]進一步的所述的每組開關(guān)閥組內(nèi)的開關(guān)閥閥口過流面積均不同。
[0013]更進一步的，所述每組開關(guān)閥組內(nèi)的開關(guān)閥按閥口過流面積大小排序，其過流面積大小依次為η，2η，4η，…，2(t-l )n，其中η為過流面積最小的開關(guān)閥的閥口過流面積，t為每組開關(guān)閥組內(nèi)的開關(guān)閥個數(shù)。
[0014]同時靠近A側(cè)和P側(cè)的開關(guān)閥組控制螺紋孔A和螺紋孔P之間的油路A-P，同時靠近A側(cè)和T側(cè)的開關(guān)閥組控制螺紋孔A和螺紋孔T之間的油路A-T，同時靠近B側(cè)和P側(cè)的開關(guān)閥組控制螺紋孔B和螺紋孔P之間的油路B-P，同時靠近B側(cè)和T側(cè)的開關(guān)閥組控制螺紋孔B和螺紋孔T之間的油路B-T。
[0015]本發(fā)明還公開了一種所述的組合式數(shù)字閥的控制方法:
[0016]工作過程中，螺紋孔P接動力油源，螺紋孔T連接油箱，螺紋孔A和螺紋孔B分別連接執(zhí)行結(jié)構(gòu)的兩個負載端口，控制閥塊中P-A和P-B兩條油路的開關(guān)閥組實現(xiàn)流量的控制，控制閥塊中A-T和B-T兩條油路的開關(guān)閥組實現(xiàn)壓力的控制，
[0017]當需要控制管路流量時，根據(jù)用戶流量需求，通過運算得到滿足用戶所需流量的開關(guān)閥啟閉狀態(tài)，并驅(qū)動相應(yīng)開關(guān)閥組，輸出所需流量；
[0018]當需要控制管路壓力時，根據(jù)用戶壓力需求，通過運算得到滿足用戶所需壓力的開關(guān)閥啟閉狀態(tài)，并驅(qū)動相應(yīng)開關(guān)閥實現(xiàn)閥塊進油口到閥塊出油口之間的節(jié)流口開度控制，改變相應(yīng)壓降，達到所需壓力。負載口壓力傳感器A、負載口壓力傳感器B實時檢測閥塊A口壓力和閥塊B口的壓力，并根據(jù)電壓值對開關(guān)閥做進一步的控制，實現(xiàn)壓力的閉環(huán)控制。
[0019]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0020]1、本發(fā)明可以可以直接用0N/0FF數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成流體脈沖信號，是計算機控制技術(shù)無須D/A轉(zhuǎn)換接口即可實現(xiàn)可靠地數(shù)字化電液控制。
[0021]2、通過多個過流面積不同的開關(guān)閥的配合啟閉，實現(xiàn)流量的高精度輸出。
[0022]3、負載口獨立控制，增加了系統(tǒng)的控制自由度，使工程機械的操控和節(jié)能性能進一步提升成為可能。
[0023]4、控制油口安裝壓力傳感器，實時監(jiān)控負載壓力，反饋給控制器，控制器根據(jù)反饋壓力值對數(shù)字閥做進一步調(diào)節(jié)。
[0024]5、本發(fā)明通過對高速開關(guān)閥的組合運用，確保在單個插裝閥出現(xiàn)故障時，只需更換故障插裝閥，無需對整個數(shù)字閥組合單元進行更換，由此帶來的維修和更換成本的降低將大大降低生產(chǎn)升本。
[0025]6、本發(fā)明通過對高速開關(guān)閥的組合運用，確保在單個或多個插裝閥出現(xiàn)故障時，其余插裝閥仍然可以正常工作，從而對被控對象的影響降至最低。
[0026]7、本發(fā)明通過對高速開關(guān)閥的組合運用，利用高速開關(guān)閥優(yōu)越的動態(tài)特性，快速響應(yīng)控制指令，輸出相應(yīng)流量，提高對負載的控制性能。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(螺紋孔P和B)。
[0028]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(螺紋孔T和A)。
[0029]圖3是本發(fā)明閥塊內(nèi)部油道示意圖。
[0030]圖4是本發(fā)明的閥塊結(jié)構(gòu)示意圖(螺紋孔P和B)。
[0031]圖5是本發(fā)明的閥塊結(jié)構(gòu)示意圖(螺紋孔T和A)。
[0032]圖6是本發(fā)明開關(guān)閥剖面圖。
[0033]圖7是圖1中C-C剖面圖。
[0034]圖8是圖2中D-D剖面圖。
[0035]圖中，閥塊丨，開關(guān)閥2，螺塞組件2-1，鋼球座2-2，鋼球2_3，推桿2_4，推桿導(dǎo)套2_5，閥套2-6，電磁鐵連接螺母2-7，線圈2-8，銜鐵2-9，磁路零件2_10，負載口壓力傳感器A 3-1，負載口壓力傳感器B 3-2，與螺紋孔P相連的油道4，與螺紋孔T相連的油道5，與螺紋孔A相連的油道6，與螺紋孔B相連的油道7。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0037]如圖1-8所示，負載口獨立控制的組合式數(shù)字閥包括閥塊1、多個開關(guān)閥2、負載口壓力傳感器A3-1、負載口壓力傳感器B3-2，所述開關(guān)閥2以螺紋連接形式插裝在閥塊I上；閥塊I四面各開有一個螺紋孔，其中螺紋孔P和螺紋孔T相對設(shè)置，螺紋孔A和螺紋孔B相對設(shè)置，所述開關(guān)閥2均分為四組開關(guān)閥組，每組開關(guān)閥組的開關(guān)閥數(shù)量為k*k個，所述開關(guān)閥2呈正方形均勻布置在閥塊I上，k為自然數(shù)，
[0038]所述閥塊I內(nèi)開設(shè)有四個油道，四個油道分別與4個螺紋孔相連，其中與螺紋孔P相連的油道4連接靠近P側(cè)的兩組開關(guān)閥組的進油口，與螺紋孔T相連的油道5連接靠近T側(cè)兩組開關(guān)閥組的出油口，與螺紋孔A相連的油道6連接靠近A側(cè)兩組開關(guān)閥組的剩余油口，與螺紋孔B相連的油道7連接靠近B側(cè)兩組開關(guān)閥組的剩余油口，
[0039]負載口壓力傳感器A3-1和螺紋孔A相連的油道6相連，負載口壓力傳感器B3-2和螺紋孔B相連的油道7相連。
[0040]如圖6所示，所述的開關(guān)閥2為二位二通結(jié)構(gòu)的常閉式開關(guān)閥；包括螺塞組件2-1、鋼球座2-2、鋼球2-3、推桿2-4、推桿導(dǎo)套2-5、閥套2_6、電磁鐵連接螺母2_7、線圈2_8、銜鐵2-9，
[0041]所述螺塞組件2-1以螺紋形式安裝在閥套2-6上，對進入開關(guān)閥的油液進行過濾；所述鋼球