CN100368691C - 动压反馈电液伺服阀 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为动压反馈电液伺服阀。属于电液伺服控制系统技术领域。它主要是解决现有电液伺服阀应用在大惯量、低刚度、阻尼系数小的电液伺服控制系统中不能满足宽频带高频响高精度电液伺服控制系统的需要的问题。它的主要特征是包括阀体、干式永磁力矩马达、双喷嘴挡板阀、力反馈对中滑阀和固定节流孔，其中，双喷嘴挡板阀经油路与力反馈对中滑阀联接，力反馈对中滑阀经油路分别与高压油、负载腔联接，在阀体外设有液容活塞；在双喷嘴挡板阀的挡板两侧设有双反馈喷嘴；双反馈喷嘴经油路与液容活塞的活塞环带面联接；液容活塞两端经油路与负载腔联接。本发明主要用于大惯量、低刚度、欠阻尼的电液伺服控制系统。

Description

动压反馈电液伺服阀
技术领域
本发明涉及用于电液伺服控制系统中的电液伺服阀，特别是一种适用于大惯量、低刚度、欠阻尼、且要求高精度、高响应能力的电液伺服控制系统的动压反馈电液伺服阀，属于电液伺服控制系统技术领域。
背景技术
任何一个电液伺服控制系统都要求能稳、准、快的工作，但是系统要稳，就要有足够的阻尼；系统要准，就要有足够大的速度常数；系统要快，就要有足够宽的穿越频率。实际上，在工程实践中，对于同一系统而言，这三个要求是相互制约的。由于系统结构条件的限制，磨擦、游隙和负载惯性等非线性的影响，系统的阻尼和后段的液压固有频率都很低，要同时满足稳、准、快三个目标就很困难，此问题一直困扰着系统设计人员和系统研究人员。要使系统稳定工作，势必牺牲精度，降低速度常数；特别是在大惯量低刚度的系统中，由于结构带来的阻尼小、速度常数和固有频率低，使系统的稳定性、控制精度和响应能力的问题都相当尖锐的突出出来。
目前，国内常用的电液伺服阀，无论是两级伺服阀还是三级伺服阀应用在电液伺服控制系统中的动态性能一般很低，尤其是应用在大惯量、低刚度、阻尼系数小的电液伺服控制系统时，为了保证系统的稳定性，系统频宽一般只能限制在负载液压自然频率的20％～40％之间。很难满足宽频带高频响高精度电液伺服控制系统的需要。因而，当前国内民用的高品质的电液伺服阀几乎全靠进口。
现有的动压反馈技术一般是在低品质的弹簧对中的滑阀结构的基础上增加动压反馈功能，并在功率滑阀上进行压力反馈综合。这种结构的缺点不仅使得阀的品质低，零组件的加工工艺性较差，制造成本高，而且系统参数调整困难，对系统的适应能力差，因此动压反馈校正方法未能很好地在工业系统中的推广应用。
现有的力反馈式电液伺服阀，由阀体、干式永磁力矩马达、双喷嘴挡板阀、力反馈对中滑阀和固定节流孔构成，其中，双喷嘴挡板阀经油路与力反馈对中滑阀联接，力反馈对中滑阀经油路分别与高压油、负载腔联接。力反馈电液伺服阀虽具有高品质的特点，但由于未设有压力反馈综合，因而存在无校正能力的不足，在大惯量、低刚度、欠阻尼的电液伺服控制系统中，静态精度和响应能力都不高，不能满足电液伺服控制系统对高品质的要求。
发明内容
本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种适用于大惯量、低刚度、欠阻尼的电液伺服控制系统，且具有较高的动态响应能力和高静态控制精度的动压反馈电液伺服阀。
本发明的技术解决方案是：一种动压反馈电液伺服阀，包括阀体、干式永磁力矩马达、双喷嘴挡板阀、力反馈对中滑阀和固定节流孔，其中，双喷嘴挡板阀经油路与力反馈对中滑阀联接，力反馈对中滑阀经油路分别与高压油、负载腔联接，其特征是：在阀体外设有液容活塞；在双喷嘴挡板阀的挡板两侧设有双反馈喷嘴；双反馈喷嘴经油路与液容活塞的活塞环带面联接；液容活塞两端经油路与负载腔联接。
本发明技术解决方案中在所述的双反馈喷嘴与液容活塞的联接油路、以及液容活塞与负载腔的联接油路上可以设有液阻器。
本发明技术解决方案中所述的液阻器可以位于阀体的外部。
本发明技术解决方案中所述的液容活塞可以是由弹簧和活塞构成的。
本发明由于在现有力反馈电液伺服阀的基础上增设分体式液容活塞和双反馈喷嘴，在喷嘴挡板前置放大级上进行压力反馈综合，因而，在稳态时，具有常规流量控制伺服阀的特性，静态刚度较高；在动态时，具有流量—压力控制伺服阀的特性，有效提高系统阻尼，包络系统非线性，将系统频宽扩展到负载液压自然频率附近，使系统具有良好的综合品质，并为提高系统的控制精度提供有益保障。本发明由于在双反馈喷嘴与液容活塞的联接油路、以及液容活塞与负载腔的联接油路上设有液阻器，因而还具有系统调整方便、应用灵活、适用面宽的特点，大大提升了对系统的适应能力，有利于在工业系统中的推广应用。本发明对大惯量、低刚度、欠阻尼的电液伺服控制系统而言，能够保证系统有足够稳定的裕度，使系统的动态响应能力和静态控制精度均得以提高，有效改善系统品质。另外，本发明还改善了零组件的加工工艺性，降低了产品的制造成本。本发明主要用于大惯量、低刚度、欠阻尼的电液伺服控制系统。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示。本发明主要由阀体11、干式永磁力矩马达1、双喷嘴挡板阀3、力反馈对中滑阀8、分体液容活塞10、双反馈喷嘴5、液阻器6、固定节流孔9和联接油路构成。干式永磁力矩马达1又由永久磁铁、控制线圈和衔铁组件2组成。双喷嘴挡板阀3作为前置级由挡板4和一对控制喷嘴组成。力反馈对中滑阀8是功率级，它通过反馈杆7与挡板4和衔铁组件2相连。分体液容活塞10主要由弹簧和活塞组成，在与负载两腔P1、P2相连的油路及与双反馈喷嘴5相连的油路上均设置了参数调整方便的液阻器6。双反馈喷嘴5、液容活塞10和液阻器6作为单一零组件，均为现有技术。液阻器6可以设在阀体11内，也可以设在阀体11外。当液阻器6设在阀体11外时，便于调整以适应不同的电液伺服控制系统。
若系统输入的电信号使干式永磁力矩马达1产生逆时针方向的电磁力矩，使衔铁组件2逆时针方向偏转，于是双喷嘴挡板阀3的右间隙减小而左间隙增大，则通过固定节流孔9的控制压力Pn2增大，Pn1减小，推动力反馈对中滑阀8左移。同时使反馈杆7产生弹性变形，作用给挡板4一顺时针方向的反力矩，使挡板4回中。当作用在双喷嘴挡板阀3上由干式永磁力矩马达1产生的电磁力矩、挡板4上的反力矩、反馈杆7上的反力矩等诸多力矩达到平衡时，力反馈对中滑阀8停止运动，取得一个平衡位置，此时高压油Ps进入负载1腔，负载2腔回流。在静态时，由于分体液容活塞10的运动缓慢，因而双反馈喷嘴5上产生的压力Pf1与Pf2基本相等，不产生作用力矩。在动态时，当负载两腔P1、P2压力变化频率大于反馈网络转折频率时，负载压力经液阻器6作用到分体液容活塞10的两端，推动分体液容活塞10以较快速度右移，反馈压力Pf1减小，Pf2增大，并经液阻器6、双反馈喷嘴5作用给挡板4一反力矩，推动挡板4回中，使衔铁组件2顺时针方向偏移，减小了作用在力反馈对中滑阀8两端的控制压力，使力反馈对中滑阀8向右位移，减小了阀口的开度，增加了系统的阻尼。
分体液容活塞10和液阻器6的应用，可调整电液伺服控制系统的阻尼和转折频率，使本发明具有结构紧凑、系统调整方便、应用灵活、适用面宽等优点。若对于特定的电液伺服控制系统，还可省去液阻器零组件。液容活塞还可采用其他类型的液容活塞。

Claims (5)

1.一种动压反馈电液伺服阀，包括阀体(11)、干式永磁力矩马达(1)、双喷嘴挡板阀(3)、力反馈对中滑阀(8)和固定节流孔(9)，其中，双喷嘴挡板阀(3)经油路与力反馈对中滑阀(8)联接，力反馈对中滑阀(8)经油路分别与高压油(Ps)、负载腔(P1、P2)联接，其特征是：在阀体(11)外设有液容活塞(10)；在双喷嘴挡板阀(3)的挡板(4)两侧设有双反馈喷嘴(5)；双反馈喷嘴(5)经油路与液容活塞(10)的活塞环带面联接；液容活塞(10)两端经油路与负载腔(P1、P2)联接。
2.根据权利要求1所述的一种动压反馈电液伺服阀，其特征是：在所述的双反馈喷嘴(5)与液容活塞(10)的联接油路、以及液容活塞(10)与负载腔(P1、P2)的联接油路上设有液阻器(6)。
3.根据权利要求2所述的一种动压反馈电液伺服阀，其特征是：所述的液阻器位于阀体(11)的外部。
4.根据权利要求1或2所述的一种动压反馈电液伺服阀，其特征是：所述的液容活塞(10)是由弹簧和活塞构成的。
5.根据权利要求3所述的一种动压反馈电液伺服阀，其特征是：所述的液容活塞(10)是由弹簧和活塞构成的。
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