CN102635582A - 一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀 - Google Patents

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Abstract

一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀，用交流伺服电机通过螺纹传动直接驱动阀芯的开闭运动，由于液压力的存在，使得该阀在整个工作过程中，螺纹只需要传递单侧的驱动力，选用了单向传动的锯齿形螺纹，该阀结构简单，控制精准，使用方便，可直接用计算机进行数字控制，具有良好的缓冲和定位性能，可以满足在任意点定位的要求，能实现通过电反馈的闭环系统，尤其能够很好地处理原有伺服阀对油液污染敏感的问题，同时也克服了原有伺服阀在高压、大流量等环境下使用困难等缺点，该阀工作压力范围宽、流量大，也可以在很低的供油压力下工作，动态性能受供油压力影响很小，且由于中间传动环节少，能够提高系统的效率。

Description

一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀
技术领域
本发明属于液压阀技术领域，特别涉及一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀。
背景技术
电液伺服阀是复杂的电液元件，在电液伺服系统中，作为连接电气部分与液压部分的桥梁，是电液伺服控制系统的核心部件。近年来，随着压铸机等大型液压装备的快速发展，市场对电液伺服系统，特别是电液伺服阀的需求越来越大，并对其提出了更高的技术要求。目前广泛使用的电液比例节流阀主要是带有先导阀的两级或三级喷嘴挡板阀和射流管阀，传统的液压伺服系统虽然性能优良，但结构复杂，制造困难，且中间环节较多，降低了整体的效率，尤其是电液伺服阀对油液污染特别敏感。工作油液的污染将加快电液伺服阀的磨损并使其产生故障，从而导致电液伺服系统工作可靠性和性能稳定性的降低。因此，必须强化和完善过滤技术，提高液压油的清洁度，这样也就提高了电液伺服系统的成本，这一系列缺点都是因传统伺服阀的技术特点而引起的。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀，能够实现结构的简单化与使用的高效化，提高系统的稳定性，以及在高压、大流量等环境中的适用能力，尤其是克服了对油液污染敏感的问题。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀，包括阀座1、端盖2、交流伺服电机3、圆环4、谐波减速器5、联轴器6、输入轴7、键8、阀芯9、阀套10，谐波减速器5通过圆环4固定在端盖2的内部凸台上，交流伺服电机3固定在端盖2的外端面，交流伺服电机3的输出轴与谐波减速器5的输入端用联轴器6连接，谐波减速器5的输出端与输入轴7连接，输入轴7开有外螺纹，阀芯9开有内螺纹，输入轴7通过螺纹驱动阀芯9，两个键8分别安装在阀芯9两侧的键槽内，阀芯9采用插装方式插入阀套10的同时，两个键8插入阀套10相应的开槽处，阀芯9和阀套10配合处用密封圈密封，阀套10采用插装方式插入阀座1，并在上部配合处用密封圈密封，阀套10通过端盖2固定在阀座1内，端盖2采用螺纹连接与阀座1固定，端盖2上开有泄油口，通过管路引回油箱，阀座1以插装方式安装于液压系统。
本发明具有以下有益效果：
1、该阀没有使用前置液压放大器，从而大大提高了其抗污染能力，克服了现有伺服阀技术中对油液污染敏感的问题。由此为用户节省的泵站制造费用及整机调试前液压系统清洗过滤费用，甚至远高于该阀本身的价格。
2、克服了现有伺服阀整体结构复杂，制造困难等问题。该阀安装、使用简单，反馈系数调整简单可靠。另外，该阀整体结构简单，易于制造，且由于交流伺服直驱阀本身控制系统就是一个电液伺服控制系统，因此可使用电液伺服系统设计的优秀成果来改善阀的静、动态性能。
3、具有自诊断功能。该阀具有阀芯位置的检测信号输出功能，该信号是与阀芯位移成一定数值关系的脉冲信号，通过计算机可视化程序可实时监测阀芯运动状态。该信号无论阀在供油状态还是在不供油状态均可方便地测出而且差别极小，由此可诊断电液伺服系统中阀是否正常工作。
4、克服了现有伺服阀在高压大流量环境下使用困难等缺点。该阀工作压力范围宽、流量大，也可以在很低的供油压力下工作，且动态性能受供油压力影响很小。
5、克服了现有技术中效率较低的问题，该阀运用直驱思想，减少了中间传动环节，使得工作性能安全、稳定、可靠，效率较高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的运动转换机构示意图。
其中：1为阀座；2为端盖；3为交流伺服电机；4为圆环；5为谐波减速器；6为联轴器；7为输入轴；8为键；9为阀芯；10为阀套。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做详细描述。
参照图1，一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀，包括阀座1、端盖2、交流伺服电机3、圆环4、谐波减速器5、联轴器6、输入轴7、键8、阀芯9、阀套10，谐波减速器5通过圆环4用螺钉固定在端盖2的内部凸台上，交流伺服电机3固定在端盖2的外端面，交流伺服电机3的输出轴与谐波减速器5的输入端用联轴器6连接，谐波减速器5的输出端与输入轴7通过螺钉连接，输入轴7通过螺纹驱动阀芯9，两个键8分别安装在阀芯9两侧的键槽内，阀芯9采用插装方式插入阀套10的同时，两个键8插入阀套10相应的开槽处，阀芯9和阀套10配合处用密封圈密封，阀套10采用插装方式插入阀座1，并在上部配合处用密封圈密封，阀套10通过端盖2固定在阀座1内，端盖2采用螺纹连接与阀座1固定，端盖2上开有泄油口，通过管路引回油箱，阀座1以插装方式安装于液压系统。
参照图2，输入轴7开有外螺纹，阀芯9开有内螺纹，输入轴7通过螺纹驱动阀芯9，两个键8分别安装在阀芯9两侧的键槽内，阀芯9采用插装方式插入阀套10的同时，两个键8插入阀套10相应的开槽处，从而限制了阀芯9的旋转运动，使其直线运动，达到了转换运动方式的目的。
本发明的工作原理为：
交流伺服电机3通过谐波减速器5，降低转速，增大转矩，达到所需的扭矩，谐波减速器5的输出端与输入轴7通过螺钉连接，输入轴7通过传动螺纹驱动阀芯9，两个键8分别安装在阀芯9两侧的键槽内，阀芯9采用插装方式插入阀套10的同时，两个键8插入阀套10相应的开槽处，从而限制阀芯9的旋转运动，使其直线运动，这样就实现了利用交流伺服电机3直接驱动阀芯9的开闭运动。阀芯9在开启过程中，液压力会自动推动阀芯9上移，交流伺服电机3不需要提供大的驱动力。阀芯9在关闭过程中需要克服液压力，交流伺服电机3需要提供较大转矩，因此，在整个工作过程中，螺纹只需要传递单侧的驱动力，所以选用单向传动的锯齿形螺纹。这种螺纹兼具矩形螺纹传动效率高及梯形螺纹压根强度高的特点，从而保证了该交流伺服直驱式液压阀装置工作的高效和稳定。交流伺服驱动器可直接对交流伺服电机3输出轴后端的旋转编码器反馈的角位移信号进行采样，根据输入轴7和阀芯9上所开螺纹的螺距可以得出阀芯9直线运动的位移量，从而构成对阀芯9位置和速度的闭环控制系统。通过该交流伺服直驱螺纹式流量阀的控制系统控制阀芯9的位置，即可改变节流口通道的长短，从而改变局部阻力的大小，实现对流量的在线控制。

Claims (1)

1.一种高压大流量交流伺服直驱螺纹式流量阀，包括阀座(1)、端盖(2)、交流伺服电机(3)、圆环(4)、谐波减速器(5)、联轴器(6)、输入轴(7)、键(8)、阀芯(9)、阀套(10)，其特征在于：谐波减速器(5)通过圆环(4)固定在端盖(2)的内部凸台上，交流伺服电机(3)固定在端盖(2)的外端面，交流伺服电机(3)的输出轴与谐波减速器(5)的输入端用联轴器(6)连接，谐波减速器(5)的输出端与输入轴(7)连接，输入轴(7)开有外螺纹，阀芯(9)开有内螺纹，输入轴(7)通过螺纹驱动阀芯(9)，两个键(8)分别安装在阀芯(9)两侧的键槽内，阀芯(9)采用插装方式插入阀套(10)的同时，两个键(8)插入阀套(10)相应的开槽处，阀芯(9)和阀套(10)配合处用密封圈密封，阀套(10)采用插装方式插入阀座(1)，并在上部配合处用密封圈密封，阀套(10)通过端盖(2)固定在阀座(1)内，端盖(2)采用螺纹连接与阀座(1)固定，端盖(2)上开有泄油口，通过管路引回油箱，阀座(1)以插装方式安装于液压系统。
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