[实用新型]一种摆动式液压比例、伺服阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及液压元器件，尤其涉及液压系统油缸的控制阀。

背景技术

液压阀是液压传动中用来控制液体压力、流量和方向的元器件，其性能直接决定液压系统整体功效。在各种液压流量、压力控制阀中，比例阀、伺服阀因为动态响应快、控制精度高，在航空、航天、舰船、冶金、化工等领域中需求极大，如何改进比例阀和伺服阀的复杂结构，是液压传动与控制领域研究的重点和难点。国内伺服阀现有结构形式，如有限角度旋转式电流伺服阀(专利号200410004538.6)，采用直流无刷电机驱动转阀的阀芯转动，直流无刷电机采用三相绕组，并配有位置传感器(机械式、光电式或是霍尔传感器等)。由于直流无刷电机需要三相桥功率放大电路，绕组采用星形或三角形接法，对称两相无法同时通电，因此在平衡位置容易产生抖动，导致阀的工作性能不稳定。现有内置角度位置传感器分为电位器、自整角机、旋转变压器和光电编码器，电位器和自整角机的误差范围在1°左右，旋转变压器的误差影响使控制精度大为降低；光电编码器可能会产生死区角度和非单值性误差，其反馈角度最小单位量值较大，反馈角度值为离散型，控制精度难以提高。再如一种数字式液压伺服转阀(专利号86107688)和数字直控伺服阀(专利号98201967)，阀芯只能跟随步进电机在一定步距角内转动，目前步进电机的最小步距角约为0.36度，控制精度不高。由于步进电机每次只能转动步距角，使液压控制的设备无法确保停止在设定位置。当阀芯转动到零位附近时，存在不能完全封闭阀口的情况，会导致压力油泄漏到工作腔。

发明内容

本实用新型的目的，就是提供一种结构简单，液压流量、压力的控制精度高，可以实现无级调速，频响高、动态特性好，安装使用方便，阀体易于清洗，寿命长，效率高，适用范围广的液压控制阀。

本实用新型的任务是这样完成的：设计一种摆动式液压比例、伺服阀，由阀体内套装阀芯，两端由阀盖、阀座封闭连接，与摆动电机及角位移传感器配套组合构成，由控制芯片控制，阀体为立方体部件，开有垂直贯通阀孔装设阀芯，前面开有供油孔、回油孔，后面开有上升油孔、下降油孔，分别通过内部通油管腔连通阀孔，顶面、底面分别用螺栓与阀盖、阀座连接固定，阀芯为一端圆盘外带联接轴的十字形芯轴，与阀体配装组成三位四通阀，阀芯联接轴穿出阀盖中心孔，通过联轴器联接摆动电机。阀体的中间阀孔内安装阀芯，阀体顶面和底面上环绕阀孔分别开有环形槽，装设阀体密封圈，环形槽外圈同一圆周面上各开设8个螺孔，分别用于装设螺栓与阀盖、阀座连接，在螺孔之间的平面上间隔开有两个定位销孔，在阀体的前面开有供油孔、回油孔，后面开有上升油孔、下降油孔，四面开有若干工艺孔，分别通过相应的通油管腔连通，工艺孔的孔口装设螺塞封堵，供油孔、回油孔、上升油孔、下降油孔的孔口分别配合装设管接头连接输油管。阀芯的十字形芯轴是在圆柱体截面上间隔90°均匀开出四条轴向凹槽，相应形成四条凸圆棱面构成，两端保持圆盘结构，槽底为凹圆弧形，槽顶为凸圆棱面，一端阀芯圆盘外面带有台阶式联接轴，轴颈部开有环形槽，装设芯轴密封圈，轴端部开有键槽用于与联轴器联接固定。阀盖为正方形厚金属平板，中心开有轴孔，与阀芯联接轴配套，在环绕中心轴孔的同一圆周面上开有8个台阶孔，与阀体顶面的螺孔相对应，用于装设固定螺栓，在台阶孔之间的平面上开有两个定位销孔，与阀体顶面的定位销孔相对应。阀座为长方形厚金属平板，四个角上开有台阶孔，用于装设固定螺栓，环绕阀座中心的同一圆周面上开有8个台阶孔，与阀体底面的螺孔相对应，用于装设固定螺栓，在台阶孔之间的平面上开有两个定位销孔，与阀体底面定位销孔相对应。摆动电机为双向输出轴结构，一端输出轴通过联轴器联接阀芯的联接轴，另一端输出轴通过联轴器与角位移传感器的中心轴相联接，摆动电机和角位移传感器分别通过线束连接控制芯片。角位移传感器选择电阻式连续型角位移传感器，随时将信息反馈回控制芯片，由控制芯片控制摆动电机转子的摆动角度和频率，确定摆动电机各相的电流值。摆动电机带动阀芯在阀体的阀孔中一定的角度范围内自由摆动，控制阀体油孔开口面积的大小，从而可以通过控制摆动电机的摆动角度控制液压流量和压力。若液压系统对控制精度和动态响应要求不太高、允许存在一定的中位死区时，本实用新型可以用作比例阀。此时不需外接反馈回路，比例阀工作时，预设定流量、压力的大小，控制芯片计算阀芯摆动角度的大小，据此确定摆动电机各相的电流值，并根据电阻式连续型角位移传感器反馈回的电阻值控制电流大小，使摆动电机的输出轴转动角度与预定值一致。若液压系统要求控制阀具有较高的控制精度和较好的动态响应特性时，可在本实用新型结构外接反馈回路，形成多路闭环系统，用作伺服阀。可以按照工作需要设定液压流量、压力的大小，由控制芯片计算出阀芯摆动角度，确定摆动电机各相电流值。当阀体的液压流量或压力偏离设定值时，控制芯片根据反馈值及时调节摆动电机的输入电流量和电机输出轴的转动角度，调整阀芯摆动角度，改变阀体油孔开口面积，使液压流量、压力恢复设计值，满足精度要求。本实用新型由于采用了转阀结构和摆动电机拖动，将液压阀的流量和压力控制转化为摆动电机各相电流控制，摆动电机内部只有两相绕组，永磁材料电机转子在两相绕组之间摆动，而且两相绕组可以同时通电，无需位置传感器，简化了控制方式，提高了控制精度。摆动电机为双向输出轴结构，一端输出轴通过联轴器连接阀芯，另一端输出轴通过联轴器连接电阻式连续型角位移传感器，能将角度位移转化为电阻值，输出角度值连续，控制精度高，能够实现无级调速。