CN102287410A - 变面积梯度2d数字液压阀 - Google Patents

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裴翔
张宪
阮健
李胜
杨水燕
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

一种变面积梯度2D数字液压阀，包括阀体、阀套和阀芯，所述的阀体上开有与高压油箱连通的进油口、与液压缸连通的第一进出油口、第二进出油口、与回油油箱连通的第一出油口、第二出油口，所述的阀套嵌套在阀体的内壁，所述的阀芯穿过阀套，阀芯上等间距的设有台肩，阀套的周向均匀开设有与各个台肩配合的一圈阀套窗口，所述阀芯的截面采用非圆柱式滑阀，所述阀芯上相邻两个台肩处分别开有相互对称的弓形槽，所述弓形槽对应的圆心角的范围(0-90°)。本发明结构简单、成本较低、抗干扰能力较好、开环精度较高。

Description

变面积梯度2D数字液压阀
技术领域
本发明涉及液压控制元件领域，尤其是一种电液数字流量阀装置。
背景技术
从电液控制元件来说，其主要分为两大类：电液比例/伺服控制元件和数字控制元件。前者的输出信号与输入信号之间成连续的比例关系，按照阀的结构形式主要可分为：滑阀、喷嘴挡板阀、射流阀以及偏转板射流阀等，缺点是其液压伺服系统中关键的精密控制元件价格昂贵，抗污染能力很弱。后者接受方波信号或脉冲信号控制，输出信号为开关状态或与输入的脉冲数成离散的比例，其具有结构简单，工艺性好价格低廉，抗污染能力强的优势，而且数字阀的输出量，可靠地由脉冲频率或宽度调节控制，抗干扰能力强，可得到较高的开环控制精度；现有技术中无数字液压阀。
发明内容
为了克服已有液压阀的结构复杂、成本高、抗干扰能力较差、开环精度较低的不足，本发明提供一种结构简单、成本较低、抗干扰能力较好、开环精度较高的变面积梯度2D数字液压阀。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种变面积梯度2D数字液压阀，包括阀体、阀套和阀芯，所述的阀体上开有与高压油箱连通的进油口、与液压缸连通的第一进出油口、第二进出油口、与回油油箱连通的第一出油口、第二出油口，所述的阀套嵌套在阀体的内壁，所述的阀芯穿过阀套，阀芯上等间距的设有台肩，阀套的周向均匀开设有与各个台肩配合的一圈阀套窗口，所述阀芯的截面采用非圆柱式滑阀，所述阀芯上相邻两个台肩处分别开有相互对称的弓形槽，所述弓形槽对应的圆心角的范围：(0 90°]。
本发明的技术构思为：变面积梯度2D数字阀是通过控制主阀芯的轴向及径向两个自由度的变化来实现液压系统换向以及流量控制，具有流量控制精确、适应性强、经济性好等特点。2D数字阀的阀芯采用非圆周开口形式，而在其两个台肩上开有相互对称的4个弓形槽，使阀芯在旋转时可以改变阀口的过流面积梯度，结构简单、安全可靠。
该2D数字阀正常工作时，当阀芯处于零位，此时系统流量为零；当2D阀芯发生轴向位移，进油口与A口连通，回油口与B口连通，此时转动阀芯，便可改变阀口过流面积以实现流量调速；当阀芯反向直动，进油口与B口连通，回油口与A口连通，实现了油路的换向，同时转动阀芯实现流量控制。
本发明的有益效果主要表现在：结构简单、成本较低、抗干扰能力较好、开环精度较高。
附图说明
图1是本发明变面积梯度2D数字液压阀的示意图。
图2是阀芯的结构示意图。
图3是阀套的结构示意图。
图4是阀口的状态示意图，其中，(a)是阀口全关状态，(b)是阀口全开状态，(c)是阀芯二维运动示意，(d)是阀口关闭状态、
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图4，一种变面积梯度2D数字液压阀，包括阀体1、阀套2和阀芯3，所述的阀体1上开有与高压油箱连通的进油口、与液压缸连通的第一进出油口、第二进出油口、与回油油箱连通的第一出油口、第二出油口，所述的阀套2嵌套在阀体1的内壁，所述的阀芯3穿过阀套2，阀芯3上等间距的设有台肩，阀套2的周向均匀开设有与各个台肩配合的一圈阀套窗口，所述阀芯3的截面采用非圆柱式滑阀，所述阀芯3上相邻两个台肩处分别开有相互对称的弓形槽4，所述弓形槽4对应的圆心角的范围：(0 90°]。
所述弓形槽4对应的圆心角可以选择锐角或直角，通常会选择接近90°的锐角。
本实施例的工作过程为：该数字阀为三位四通阀，阀芯结构采用非圆柱式滑阀，阀芯上两个突肩处分别开两两对称的弓形槽，且弓形槽对应圆心角约为90°。如图4(a)，此时阀芯位置为零位位置，阀口完全闭合；如图4(b)，当阀芯轴向直动，弓形槽与阀套窗口完全重合，这时阀口全开，此时面积梯度最大，流量最大；如图4(c)，通过电机控制阀芯两个自由度运动时，即控制公式(1)中w和xv的大小，可实现阀口流量的线性控制；如图4(d)，当阀芯转动90°角，此时面积梯度变为零，阀口完全关闭。下式为阀口流量公式：
Q = C d x v w 2 Δp / ρ = C d x v ( w max - rθ ) 2 Δp / ρ - - - ( 1 )
式中Cd为阀口流量系数，xv为阀芯轴向位移，w为面积梯度，Δp为压力差，ρ为油液密度，θ为步进电机转动角度，r为阀芯台肩半径。分别控制xv以及w的大小，即可控制阀口过流面积，实现二维流量线性控制。

Claims (1)

1.一种变面积梯度2D数字液压阀，包括阀体、阀套和阀芯，所述的阀体上开有与高压油箱连通的进油口、与液压缸连通的第一进出油口、第二进出油口、与回油油箱连通的第一出油口、第二出油口，所述的阀套嵌套在阀体的内壁，所述的阀芯穿过阀套，阀芯上等间距的设有台肩，阀套的周向均匀开设有与各个台肩配合的一圈阀套窗口，其特征在于：所述阀芯的截面采用非圆柱式滑阀，所述阀芯上相邻两个台肩处分别开有相互对称的弓形槽，所述弓形槽对应的圆心角的范围：(0 90°]。
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