[发明专利]基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀

说明书

基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，包括双向比例电磁铁、钳形位移放大磁悬浮联轴节和二维全桥式电液比例换向阀本体，二维全桥式电液比例换向阀本体包括由阀芯、阀套，阀芯通过钳形位移放大磁悬浮联轴节连接双向比例电磁铁；钳形位移放大磁悬浮联轴节包括磁悬浮斜翼组和位移放大组；磁悬浮斜翼组包括前斜翼动子、后斜翼动子、内斜翼动子、上斜翼磁片、中间磁片和下斜翼磁片；位移放大组包括支撑体、滚子支撑和滚子。本发明联轴节的位移放大组采用钳形结构，有自动压紧的功能，不仅解决了由于无间隙或间隙过小造成卡死的问题，而且也提高了电液比例换向阀整体的动态响应特性。

技术领域

本发明涉及流体传动与控制领域中电液比例控制技术用的方向控制阀，尤其涉及一种基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀。

背景技术

自帕斯卡提出静态液体压力传递的基本定律以来，这个概念已经发展了近四个世纪。液压传动系统具有易于实现直线运动、功率密度高、输出力大、工作平稳等优点，广泛应用于工业液压和移动液压机械中。液压阀是许多液压系统中需要控制流量、压力或方向的关键部件，目前有许多类型的电液控制阀，如各种比例阀、喷嘴挡板阀、射流管阀或其他带有电子控制器的阀。随着材料、加工制造、装配精度以及电子技术和计算机技术的发展，更多的动力被注入到电液控制阀中，液压阀正在不断更新换代，以适应不断变化的世界和市场，这使得液压控制技术变得更加通用和强大。

电液控制阀的发展是液压、机械技术、电子、材料、控制和其他学科交叉发展的结果。电液控制阀主要有电液伺服阀和电液比例阀两大类，电液伺服阀用于航空航天、军事防御应用、工业、自动化和各种其他领域，其具有功率重量比大、刚度大、体积小、固有频率高等优点在航空航天领域得到了广泛应用，目前主流的机载电液伺服阀主要是喷嘴挡板伺服阀和射流管式伺服阀，但电液伺服阀的阀芯和阀套之间需要精确的装配精度，这使得制造成本高，而且阀结构复杂、质量大、抗污染能力较差，其油液过滤精度要求NAS3级及以上。与喷嘴挡板式伺服阀相比，射流管阀抗污染能力略有提高，但油液过滤精度也仅为NAS5级，其抗污染能力的提升是以功耗变大、泄漏增多、频响下降为代价的，并且细长的射流管及柔性供压管容易出现结构谐振，所以高可靠性、轻量化的电液伺服阀是今后机载液压控制领域发展的重要研究方向。

相对于电液伺服阀，电液比例换向阀对油液清洁度的要求不高，抗污染能力较强，采用直线位移传感器反馈后的控制精度与喷嘴-挡板式电液伺服阀相差不大，但由于其电-机械转换器功率所限，其输出压力不高，所以现有的电液比例换向阀，存在如体积和质量较大、装配精度要求高、结构复杂、可靠性较差或输出压力不高等问题，这使得现有液压比例控制系统的可靠性差且比较笨重。

在此基础上，浙江工业大学阮健教授提出了一种基于阀芯双自由度的2D阀，这种阀集导控级与功率级为一体，集成于单个阀芯上，减少了电液比例换向阀的体积，动态响应快，并且抗污染性能得到了极大地提高。但这种预压预扭型电液比例换向阀也存在许多不足，首先，该2D阀是通过压扭联轴节与比例电磁铁连接为一体，而压扭联轴节是由一滚轮斜面组成，由于滚轮和斜面之间存在摩擦和装配间隙等因素的影响，因此会严重影响电液比例阀的线性度、对称度等静态特性；其次，这种2D电液比例换向阀的阀芯行程受限于比例电磁铁的行程，而且大行程的比例电磁铁制造难度大，频响低，启动慢，影响了电液比例换向阀的动态响应特性。

针对现有的传统滚轮式位移放大联轴节的滚轮与斜面是直接接触的，而位移放大部分必须要求存在间隙，如果没有间隙或者间隙过小，就会导致滚轮卡死，压扭联轴节无法正常工作，因此间隙也成为位移放大联轴节的非线性产生的重要因素；中国专利202110433316.X公开了基于间隙补偿位移放大联轴节的二维半桥电液比例换向阀，其位移放大部分有弹簧的存在，增加了电磁铁初始推力，影响阀整体的动态响应特性。

发明内容