预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀制造技术

预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀，2D阀的两端都通过压扭联轴器和圆柱压缩弹簧连接线性电-机械转换器；圆柱压缩弹簧安装在阀体与滑楔之间，其预压缩量略大于阀心行程；阀芯端部台肩、端盖与阀体之间形成左、右敏感腔；在端部台肩上各开设有高压孔，通过阀芯内孔与P口相通；在阀体内孔壁上两端各开设有一直径为半圆形截面阻尼槽，每个阻尼槽的两端分别与临近的敏感腔和T口相通；阀芯两端台肩上的高压孔与阻尼槽相交，形成两个微小的开口面积，串联构成液压阻力半桥；两端的敏感腔的压力分别受控于两端的液压阻力半桥。

【技术实现步骤摘要】
预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀
本专利技术属于流体传动及控制领域中的电液比例阀，尤其涉及一种电液比例换向阀。
技术介绍
电液伺服控制技术有机结合了流体传动控制技术与信息电子技术的优势，在航空航天、尖端武器、钢铁、电力发电等重要的国家战略性军工业领域得到应用，并迅速取得成功。但是电液伺服阀同时也存在着抗污染能力差，阀内压力损失大(7MPa)，制造成本及维护成本高，系统能耗损失大等缺陷。因为电液伺服阀存在的诸多缺陷，使得其所具有的快速响应性能在一般工业设备中无法广泛使用。同时传统的电液开关控制又不能满足现代工业生产所需要的高质量控制系统的要求。因此，人们希望有一种生产及维护成本低、安全可靠、控制精度及响应特性均能满足工业控制系统实际需求的电液控制技术。基于上述原因，人们提出了电液比例技术。作为电液比例技术的代表，电液比例阀是在传统工业用液压阀的基础上，采用可靠价廉的电-机械转换器(比例电磁铁等)和与之相应的阀进行设计。从而我们就获得了对油质要求与一般工业阀相同、阀内压力损失少、性能又能满足大部分工业控制要求的比例控制元件。由于电液比例阀能与电子控制装置组合在一起，可以十分方便地对各种输入、输出信号进行运算和处理，实现复杂的控制功能。同时它又具有抗污染、低成本以及响应较快的优点。在工业生产中获得了广泛的应用，如陶瓷地板砖制坯压力机、带钢轧的带钢恒张力控制、压力容器疲劳寿命试验机、液压电梯运动及控制系统、金属切削机床工作台运动控制、轧钢机压力及控制系统、液压冲床、弯管机、塑料注射成形机等。在比例控制系统中，电液比例阀既是电-液压转换元件，同时也是功率放大元件。它对系统的性能起重要的作用，是比例控制系统的核心元件。电液比例阀最显著的特征和最成功之处在于采用比例电磁铁作为电-机械转换器。与动圈式和动铁式力矩马达相比，比例电磁铁具有结构简单可靠，用料一般，工艺性好，能输出较大的力和位移，使用维护方便。比例电磁铁除用作驱动先导阀外，还可用作直接驱动小功率的输出级。比如，按照电磁铁推力与弹簧力相平衡控制阀芯位置原理的直动式比例阀，只适用于小流量场合，实际应用的最大工作流量一般在15L/min (最大工作压力为21MPa)以下。此外，为了实现轴向静压力的平衡，直动式比例换向阀或流量阀皆采用滑阀结构，容易受到摩擦力及油液污染的影响出现“卡滞”现象。采用线性位移传感器(LVDT)对阀芯位置进行测量和闭环控制，构成电反馈型直动比例换向阀，可以在很大程度上提高阀芯的定位刚度和控制精度，同时，人们也在其模型、非线性及系统应用方面进行了大量的理论研究工作，最终使电反馈直动比例阀可以像伺服阀那样应用于液压系统的闭环控制，但终因受到磁饱和限制，比例电磁铁输出力有限，无法从根本上解决高压、大流量下液动力的影响问题，在高压(压差大)和大流量的工作状态下仍然会出现流量饱和现象。消除液动力影响、提高液压阀的过流能力，最根本的办法是采用导控(先导控制)技术。早在1936年美国工程师Harry Vickers为了解决因液动力影响直动溢流阀无法实现高压、大流量系统的压力控制问题专利技术了导控溢流阀，其基本思想是采用一通径较小的导阀控制静压力，驱动主阀芯运动，因该液压推力比油液流经阀口时所产生液动力大得多，足以消除其对主阀芯运动与控制产生的不利影响。导控的思想后来也被广泛地应用于其它液压阀的设计，使液压系统高压、大流量控制成为了现实。后来的各种电液伺服控制元件也是沿用了先导控制的设计思想，电液比例阀也不例外，并且借用了伺服阀许多结构原理。
技术实现思路
为了克服已有电液比例阀的易受摩擦力、液动力及油液污染影响而出现“卡滞”现象及导控级油路失压或压力太低使整个阀无法正常工作和导控级泄漏流量较大的不足，本专利技术提供一种不仅具有普通的导控型电液比例阀流量大、工作压力高等特点，而且在零压(失压)下也可以像直动式比例阀那样实现比例控制功能的预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀。本专利技术所述的预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀，由2D阀、两端的线性电-机械转换器2、16和处于它们之间的压扭联轴器等构成。预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀，包括一个由阀芯9、阀体8组成的2D阀，阀芯9可转动并可轴向滑动地设置在阀体8内孔内，阀芯9左右两端各设有端部台肩，所述的端部台肩之间的阀体8内孔上依次开有T 口、A 口、P 口、B 口、T 口，其中P 口是进液口，该处压力是系统压力；所述的端部台肩之间的的阀芯9上设有两个中部台肩，两个中部台肩分别位于A 口和B 口 ；各台肩与阀体内孔可滑动地密封配合；其特征在于:2D阀的两端都通过压扭联轴器和圆柱压缩弹簧23、21连接线性电-机械转换器2、16 ；阀芯端部台肩、端盖4和19与阀体8之间形成左、右敏感腔(f和g)；在阀芯端部台肩上各开设有高压孔(b、c)，通过阀芯内孔k和孔a与P 口相通；在阀体内孔壁上两端各开设有一半圆形截面的阻尼槽(d和e)，每个阻尼槽分别与其临近的敏感腔和T 口相通；所述的高压孔在阀芯端部的台肩上各有两个，相互呈阀芯的轴心线对称分布；所述的阻尼槽在阀体内孔壁上两端各有两个，相互呈阀芯的轴心线对称分布。阀芯两端的台肩上的高压孔与阻尼槽相交，形成微小的开口面积，串联构成液压阻力半桥；两端的敏感腔的压力分别受控于两端的液压阻力半桥；压扭联轴器由滑楔20、固定在一根穿过阀芯端部的销轴18端部上的两个滚动轴承14、38、安装于滑楔上的直线轴承13和32、限制滑楔转动的销钉10和22构成；圆柱压缩弹簧安装在阀体与滑楔之间，其预压缩量略大于阀心行程；所述的滑楔通过直线轴承可滑动地套在平行于阀芯的轴心线的销钉上；所述的滑楔上设有分别位于所述的轴心线的两侧的第一斜面和第二斜面，所述的第一斜面和第二斜面各自沿平行于所述的轴心线的两个对称平面内延伸，所述的第一斜面和第二斜面依照所述的轴心线反相对称，所述的两个滚动轴承分别滚动在第一斜面和第二斜面上，以便阀芯在轴向运动时发生扭转；两端的滑楔的斜面相互配合使阀芯的扭转角度与阀芯沿所述的轴心线的位置具有确定的对应关系。位于所述的轴心线同侧的两端的滑楔上的斜面分别从阀芯的旋转方向的进、退两面分别抵靠所述的阀芯两端的同侧的轴承。所述压扭联轴器是实现线性电-机械转换器的直线运动转为阀芯的扭转运动的结构。在这个过程中，可以充分利用2D阀液压导控桥路压力增益大(微小的转角即可使敏感腔的压力发生较大变化)的特点，通过对压扭联轴器的合理设计，将驱动阀芯转动的扭转力矩放大，使阀芯与阀芯孔之间的摩擦力等非线性因素对比例特性的不利影响降低到最小程度。线性电-机械转换器输出的电磁推力通过压扭联轴器使阀芯转动，进而使阀敏感腔的压力发生变化驱动阀芯轴向移动，在移动的过程中阀芯反向转动，其敏感腔的压力又逐渐恢复为原来的值，阀芯到达一个新的平衡位置，阀芯移动的位移与比例电磁铁的推力成比例关系。本专利技术的有益效果主要表现在:1、针对比例电磁铁因磁饱和输出推力有限，提出了压扭放大驱动技术，将比例电磁铁对阀芯的驱动力放大，有效地消除了阀芯和阀芯孔之间的摩擦力等非线性因素对比例特性所造成的不利影响；2、用阀芯的旋转和滑动的双运动自由度实现导控型电液比例换向(节流)阀功能，由阀芯转动使液压阻力桥本文档来自技高网...

【技术保护点】
预拉?预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀，包括一个由阀芯、阀体组成的2D阀，阀芯可转动并可轴向滑动地设置在阀体内孔内，阀芯左右两端各设有端部台肩，所述的端部台肩之间的阀体内孔上依次开有T口、A口、P口、B口、T口，其中P口是进液口，该处压力是系统压力；所述的端部台肩之间的的阀芯上设有两个中部台肩，两个中部台肩分别位于A口和B口；各台肩与阀体内孔可滑动地密封配合；其特征在于：2D阀的两端都通过压扭联轴器和圆柱压缩弹簧连接线性电?机械转换器；阀芯端部台肩、端盖与阀体之间形成左、右敏感腔（f和g）；在阀芯端部台肩上各开设有高压孔（b、c），通过阀芯内孔与P口相通；在阀体内孔壁上两端各开设有一半圆形截面的阻尼槽（d和e），每个阻尼槽分别与其临近的敏感腔和T口相通；阀芯两端的台肩上的高压孔与阻尼槽相交，形成微小的开口面积，串联构成液压阻力半桥；两端的敏感腔的压力分别受控于两端的液压阻力半桥；压扭联轴器由滑楔、固定在一根穿过阀芯端部的销轴两端的两个滚动轴承、安装于滑楔上的直线轴承、限制滑楔转动的销钉构成；圆柱压缩弹簧安装在阀体与滑楔之间，其预压缩量略大于阀心行程；所述的滑楔通过直线轴承可滑动地套在平行于阀芯的轴心线的销钉上；所述的滑楔上设有分别位于所述的轴心线的两侧的第一斜面和第二斜面，所述的第一斜面和第二斜面各自沿平行于所述的轴心线的两个对称平面内延伸，所述的第一斜面和第二斜面依照所述的轴心线反相对称，所述的两个滚动轴承分别滚动在第一斜面和第二斜面上，以便阀芯在轴向运动时发生扭转；两端的滑楔的斜面相互配合使阀芯的扭转角度与阀芯沿所述的轴心线的位置具有确定的对应关系。...

【技术特征摘要】
2013.04.27 CN 201310158087.01.预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀，包括一个由阀芯、阀体组成的2D阀，阀芯可转动并可轴向滑动地设置在阀体内孔内，阀芯左右两端各设有端部台肩，所述的端部台肩之间的阀体内孔上依次开有T 口、A 口、P 口、B 口、T 口，其中P 口是进液口，该处压力是系统压力；所述的端部台肩之间的的阀芯上设有两个中部台肩，两个中部台肩分别位于A 口和B 口 ；各台肩与阀体内孔可滑动地密封配合；其特征在于: 2D阀的两端都通过压扭联轴器和圆柱压缩弹簧连接线性电-机械转换器； 阀芯端部台肩、端盖与阀体之间形成左、右敏感腔(f和g)； 在阀芯端部台肩上各开设有高压孔(b、c)，通过阀芯内孔与P 口相通；在阀体内孔壁上两端各开设有一半圆形截面的阻尼槽(d和e)，每个阻尼槽分别与其临近的敏感腔和T 口相通；阀芯两端的台肩上的高压孔与阻尼槽相交，形成微小的开口面积，串联构成液压阻力半桥；两端的敏感腔的压力分别受控于两端的液压阻力...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜，励伟，孟彬，左强，陈莹，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：