[发明专利]采用螺旋阀口的液压滑阀

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种液压伺服控制技术领域的装置，具体是一种采用螺旋阀口的液压滑阀。

背景技术

伺服阀是液压控制技术的关键部件，传统的伺服阀采用喷嘴挡板或射流管作为先导级，其缺点是加工困难，对油液要求高，可靠性低。电机的驱动力大且控制方法成熟，采用微电机作为伺服阀的先导级驱动伺服阀的阀芯动作，具有无零位油耗、油质要求低等突出优点。如何实现电机旋转运动与阀芯直线运动的转换，目前主要有两种方式：一种是增量式数字阀，以步进电机作为电/机械转换器，再通过机械式转换器如丝杠-螺母、凸轮机构或齿轮-齿条将电机的旋转运动转换为直线运动，驱动液压阀芯工作。由于采用机械式转换器，惯量大、固有频率低，频响性能受到限制；摩擦力等非线性影响因素大，不利于伺服控制；机械磨损严重，导致控制上的未知死区和零点漂移。另一种是2D电液数字阀，通过阀芯上的高低压小孔与阀套内表面开设的螺旋槽相配合构成阻力半桥，螺旋半桥先导级控制阀芯端部敏感腔的压力，驱动阀芯运动。由于先导阀的尺寸非常小、加工精度要求很高，控制特性受元件尺寸和形状误差的影响大；先导阀口两个微小的弓形节流面积决定了控制腔的压力，由于阀芯偏心、摩擦力、加工精度等因素的影响，很难确定阀芯轴向力平衡时阀芯的轴向位移，转动角位移与轴向直线位移的线性转换是一种理想的状态，甚至主阀的零位也很难保证。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种采用螺旋阀口的液压滑阀，该结构避免了采用机械式转换器带来的惯量大、摩擦力大和机械磨损对阀特性的影响，微电机替代传统伺服阀的先导级，降低了加工难度且具有无零位油耗、油质要求低等突出优点，使开发超高压、一体化的液压伺服元件成为可能，适合于高功率密度液压驱动的应用场合。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：带有螺旋槽的阀芯、带有螺旋窗口的阀套和带有密封软垫的套筒，其中：阀芯与阀套连接，阀套与套筒固定连接且阀套的外表面与套筒的软垫面接触。

所述的阀芯包括：主轴、螺旋槽轴段、尾段、连接套管和开孔套管，其中：主轴、螺旋槽轴段、尾段依次串联连接，螺旋槽轴段与阀套连接，连接套管设置于开孔套管内部，开孔套管设置于主轴内部，连接套管与主轴连通，开孔套管与螺旋槽轴段连通。

所述的开孔套管上设有高压油孔。

所述的螺旋槽轴段的外表面上设有高压油螺旋槽、控制油螺旋槽和回油螺旋槽，三个螺旋槽的螺旋升角均一致且相互之间平行且等距。

所述的阀套上设有两排180°对称的等距螺旋窗口，该螺旋窗口的螺旋升角与阀芯的螺旋槽的螺旋升角一致，螺旋窗口截面的高度等于高压油螺旋槽的下棱边与回油螺旋槽的上棱边之间的轴向距离，保证阀芯处于中间位置时控制油螺旋槽与高压油螺旋槽和回油螺旋槽均不连通。

所述的阀芯的螺旋槽与阀套的螺旋窗口相匹配，构成螺旋阀口，该阀口的开度与电机旋转角度成比例且比例系数与阀芯半径和螺旋升角有关。

所述的阀芯、阀套和套筒均为圆柱形。

所述的套筒内层嵌套起密封作用的软垫，保证阀套各螺旋窗口之间不串油。套筒与阀套之间位置固定无相对运动。

阀芯在阀套的中心孔内正反旋转运动，改变所述阀芯的螺旋槽与阀套螺旋窗口的相对位置，高压油螺旋槽与控制油螺旋槽或者控制油螺旋槽与回油螺旋槽通过阀套的螺旋窗口连通。

所述的阀芯各组成部分之间位置固定无相对运动。阀芯的连接套管的外壁和阀芯开孔套管的内孔、阀芯主轴的内孔之间形成的容腔与高压油连通，构成高压油腔。阀芯开孔套管的高压油孔与高压油螺旋槽内的径向孔相通，实现高压油腔与高压螺旋槽的连通。回油螺旋槽通过阀芯主轴上设置的轴向孔与回油腔连通。控制油螺旋槽通过阀芯尾段上设置的轴向孔与控制油腔连通。控制油腔通过连接套管的内孔与主轴上部连通，用于平衡阀芯两端所受的油压。

本发明的阀芯处于中间位置时，控制油螺旋槽定位于螺旋窗口的正中间，高压油螺旋槽的下棱边与螺旋窗口的上棱边重合，回油螺旋槽的上棱边与螺旋窗口的下棱边重合。

微电机通过阀芯主轴带动阀芯整体旋转，当阀芯正向旋转时，高压油螺旋槽、控制油螺旋槽和回油螺旋槽相对于螺旋窗口上升，由回油螺旋槽的上棱边与螺旋窗口的下棱边相匹配构成了螺旋阀口，阀口开度与电机旋转角度成比例且比例系数与阀芯半径和螺旋升角有关，控制油与回油通过螺旋阀口连通，控制油腔中的油液经过阀芯尾段上设置的轴向孔流入控制油螺旋槽，再经由开启的螺旋阀口流入回油螺旋槽，然后通过阀芯主轴上开设的轴向孔流入回油腔中。