基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀制造技术

本申请提供了一种基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，包括：阀体；上壳体，设置在所述阀体；偏转驱动机构，设置在所述上壳体；压电堆，设置在所述上壳体与偏转驱动机构之间，所述压电堆在电压作用下，能够推动所述偏转驱动机构产生角位移；射流组件，设置在所述上壳体内部；反力杆，具有V型槽，所述反力杆能够穿过所述射流组件，所述反力杆的一端与阀芯连接，另一端与所述偏转驱动机构连接；本申请的伺服阀，前置级采用压电陶瓷驱动，压电陶瓷输出力大，有助于偏转板电液伺服阀的频响提升，进一步增加伺服阀的使用带宽。进一步增加伺服阀的使用带宽。进一步增加伺服阀的使用带宽。

【技术实现步骤摘要】
基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀


[0001]本申请属于电液伺服阀
，具体涉及一种基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀。

技术介绍

[0002]相比于传统的喷嘴挡板式电液伺服阀，偏转板射流伺服阀具有抗污染性高、可靠性高等优势，目前已逐渐成为电液伺服阀的主流，广泛应用于航空、航天等高精尖领域。
[0003]典型的偏转板射流伺服阀采用电磁力矩马达驱动衔铁组件转动，衔铁组件推动偏转板移动，产生射流级压差，从而驱动阀芯运动，形成伺服阀的压力和流量输出。力矩马达结构的气隙是保证偏转板射流伺服阀性能的关键因素，既要保证气隙尺寸在设计范围内，还要保证多个气隙的尺寸具有很好的一致性，这便对产品的装调工艺提出了很高的要求；其细小气隙的设计容易造成衔铁对导磁体吸附的情况，将导致伺服阀的极偏，对伺服系统的工作可靠性造成了风险。
[0004]另一方面，随着空天技术和智能材料的快速发展，以电磁力矩马达为驱动器的电液伺服阀的频宽、响应速度和控制精度，已不能满足诸多领域的应用需求。因此，运用智能材料实现伺服阀前置级的精密驱动成为传统力矩马达的替代方案。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本申请提供了一种基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，包括：
[0006]阀体；
[0007]上壳体，设置在所述阀体；
[0008]偏转驱动机构，设置在所述上壳体；
[0009]压电堆，设置在所述上壳体与偏转驱动机构之间，所述压电堆在电压作用下，能够推动所述偏转驱动机构产生角位移；
[0010]射流组件，设置在所述上壳体内部；
[0011]反力杆，具有V型槽，所述反力杆能够穿过所述射流组件，所述反力杆的一端与阀芯连接，另一端与所述偏转驱动机构连接。
[0012]优选地，还包括：
[0013]外罩，设置在所述阀体上，所述外罩用于保护压电前置级结构。
[0014]优选地，所述偏转驱动机构包括：
[0015]质量块；
[0016]刚性段，设置在所述质量块的两端；
[0017]固定端，所述固定端的一端与所述刚性段连接，另一端固定设置在所述上壳体。
[0018]优选地，所述上壳体上设置有方形槽，所述方形槽用于安装所述压电堆。
[0019]优选地，所述刚性段包括第一刚性段和第二刚性段；所述压电堆包括：
[0020]第一压电堆，所述第一压电堆的一端设置在所述方形槽，另一端与所述第一刚性段连接；
[0021]第二压电堆，所述第二压电堆的一端设置在所述方形槽，另一端与所述第二刚性段连接。
[0022]优选地，所述偏转驱动机构包括变截面梁结构。
[0023]本申请的有益技术效果：
[0024]本申请提供的基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，频率响应高，动态性能好；结构简单，易于装调；可靠性高。
附图说明
[0025]图1是本申请实施例提供的一种高频偏转板射流伺服阀结构示意图；
[0026]图2是本申请实施例提供的一种压电型前置级驱动结构示意图；
[0027]图3是本申请实施例提供的一种偏转驱动机构结构图；
[0028]图4是本申请实施例提供的偏转驱动机构工作原理示意图；
[0029]其中：1
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传感器；2
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阀体；3
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阀套；4
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阀芯，5
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第一压电堆；6
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弹簧管；7
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偏转驱动机构；8
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第二压电堆；9
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射流组件；10
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外罩；11
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右端盖；12
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阀芯堵头；13
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反力杆；14
‑
上壳体。
具体实施方式
[0030]请参阅图1
‑
4，本申请提供一种基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀。
[0031]本申请提供的基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，包括传感器1，阀体2，阀套3，阀芯4，第一压电堆5，弹簧管6，偏转驱动结构7，第二压电堆8，射流组件9，外罩10，右端盖11，阀芯堵头12，反力杆13，上壳体14。
[0032]其中，第一压电堆5，第二压电堆8对称装配于上壳体14的上表面方形槽与偏转驱动机构7之间；所述的偏转驱动机构7基于变截面梁设计，由中间的质量块7
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2，与质量块7
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2通过矩形柔性铰链连接的刚性段7
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1，位于左右两端的固定端7
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3，固定端7
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3与刚性段7
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1与通过柔性铰链连接；固定端7
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3和弹簧管6均通过螺钉安装与上壳体14上；上壳体14内部装有射流组件9，与反力杆13的V型槽形成射流结构；阀体2的左端连接传感器1；阀套3和阀芯4安装于阀体2的内部，上壳体14通过螺钉安装于阀体2的上表面；反力杆13的顶端通过压合分别与弹簧管6和质量块7
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2的中心孔连接，反力杆13的另一端通过圆孔深入阀体2内部并与阀芯4连接；外罩10安装于阀体2上。
[0033]需要说明的是，基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀的工作原理，当安装在偏转驱动结构7内的第一压电堆5和第二压电堆8在一对大小相等方向相反的电压作用下，基于压电材料的逆压电效应，压电堆产生大小相等方向相反的一对位移，第一压电堆5和第二压电堆8分别通过柔性铰链推动相连的固定端7
‑
3沿伸长方向产生偏转，进而通过柔性铰链驱动位于中间的质量块7
‑
1产生偏转，质量块带动反力杆13转动，从而形成反力杆14与射流组件9间的相对位移，产生射流级压差，驱动阀芯4移动；同时，反力杆13与阀芯4配合，将阀芯位移转化为弹性力，反馈到压电驱动前置级结构，形成电液伺服阀的液压回路，保证伺服阀的控制精度和稳定性；传感器1用于监测阀芯位移，达到监测伺服阀工
作状态的目的，也可用于伺服阀电信号的闭环控制。
[0034]具体来说，伺服阀前置级采用压电陶瓷驱动，压电陶瓷输出力大，有助于偏转板电液伺服阀的频响提升，进一步增加伺服阀的使用带宽。取消了马达气隙调整环节，降低了伺服阀装调难度，有助于实现产品质量控制。取代了传统的电磁力矩马达结构，避免了衔铁吸附于永磁体的风险。压电偏转驱动机构基于变截面梁挠曲，实现了压电堆输出微位移的放大。压电偏转驱动机构基于压电陶瓷驱动，无电磁干扰，分辨率高，且基于柔性铰链设计，无传动间隙，提高了控制精度。
[0035]本申请提供的基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，频率响应高，动态性能好；结构简单，易于装调；可靠性高。
[0036]在本申请其他实施例中，具体如图1和图2所示，本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，其特征在于，包括：阀体；上壳体，设置在所述阀体；偏转驱动机构，设置在所述上壳体；压电堆，设置在所述上壳体与偏转驱动机构之间，所述压电堆在电压作用下，能够推动所述偏转驱动机构产生角位移；射流组件，设置在所述上壳体内部；反力杆，具有V型槽，所述反力杆能够穿过所述射流组件，所述反力杆的一端与阀芯连接，另一端与所述偏转驱动机构连接。2.根据权利要求1所述的基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，其特征在于，还包括：外罩，设置在所述阀体上，所述外罩用于保护压电前置级结构。3.根据权利要求1所述的基于压电驱动和变截面梁挠曲的高频偏转板射流伺服阀，其特征在于，所述偏转驱动机构包括：质量块；刚性段，设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖瑞江，谢志刚，吕登洲，彭传龙，冯怡然，肖遥，赵列斌，杜治，杜兆钧，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所，
类型：新型
国别省市：