CN103591074A - 一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀 - Google Patents

一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀 Download PDF

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本发明公开了一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，包括伺服阀和阀块，伺服阀包括第一伺服阀和第二伺服阀，第一伺服阀和第二伺服阀为两个结构相同的伺服阀，第一伺服阀和第二伺服阀并排安装在阀块上，阀芯的轴线方向与离心机的离心加速度方向一致，第一伺服阀的S口与第二伺服阀的S口通过阀块中的通道连通。本发明通过直接驱动的方式以及第一伺服阀和第二伺服阀的连接方式，保证了第一伺服阀和第二伺服阀的阀芯在离心场下仍处于中位，补偿了离心力，可以在大g值离心场下提供高频响的伺服控制，弥补了普通伺服阀易受离心加速度影响或者不能在离心环境下工作的不足，且采用直接驱动大流量滑阀，环节少，频率特性高，波形失真更小。

Description

一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀
技术领域
本发明涉及一种用于电液伺服控制系统中的电液伺服阀，尤其涉及一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀。
背景技术
离心机上的模型地震模拟试验，可以在比较准确再现原型应力水平的条件下，在缩比模型的底部产生受控地震波，通过监测缩比模型的地震响应即可获得原型结构的地震变形或破坏特性。离心机上的振动台模型试验大多采用离心机上电液伺服控制方式，电液伺服控制系统要求稳定性好、准确度高以及响应速度快，系统响应速度与伺服阀的工作频率有关。对于离心场中的地震模拟缩比试验，离心加速度越大、缩比越大，激振频率要求也越高，因此需用耐受高g值离心加速度的高频响伺服阀。
目前，依据输出流量的不同，电液伺服阀可分为单级、两级、三级。单级阀分为“动力矩马达＋喷嘴挡板”、“力矩马达＋射流管”、“动圈力马达＋滑阀”，一般驱动功率很小，输出流量也很小。二级阀是在单级阀上再增加一级滑阀及反馈，输出流量提高到100L/min以内，三级阀是在二级阀上再增加一级滑阀及反馈，流量可以做到几百～1000L/min。目前国内生产伺服阀的厂家大部分以喷嘴挡板式为主。由于射流管式伺服阀具有抗污染性能号、高可靠性、高分辨率等特点，有些生产厂家也在生产射流管式产品。然而，现有伺服阀都是面向低频伺服控制应用而设计，频响较低，多数在50Hz以内，也没有考虑在大g值离心加速度环境下使用。离心机上的振动台用伺服阀，需要在大g值离心加速度环境下保持基本性能，且需输出高频大流量。现有伺服阀，用于振动台，流量大，需要选用两级或三级阀，在离心环境下使用时，由于离心力的作用，先导级衔铁位置、喷嘴挡板之间的距离都可能变化，影响其零位、对称性、工作范围等。对于二级、三级滑阀，顺阀芯轴向的离心力将使阀芯产生很大的零位偏移，导致工作失常，还导致伺服阀阀芯偏离零位或摩擦增大，阀芯运动所需推力增大、阀芯有效行程减小、垂直阀芯轴向的离心力将使阀芯承受很大的横向力，导致摩擦增加，阀芯运动不灵活甚至卡死，同时磨损速度增加，影响寿命。总之，离心环境对普通伺服阀有很大影响，直接拿到离心机振动台上用，较低加速度范围还可以工作，高了性能就下降或者不工作。实测某些高频响伺服阀也仅仅可以用于50g以下的离心场，然而离心机上的振动台模型试验经常需要大于50g以上的使用指标。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，包括伺服阀和阀块，所述伺服阀包括第一伺服阀和第二伺服阀，所述第一伺服阀和所述第二伺服阀为两个结构相同的伺服阀，所述第一伺服阀和所述第二伺服阀并排安装在所述阀块上，所述阀芯的轴线方向与离心机的离心加速度方向一致，所述第一伺服阀的S口与所述第二伺服阀的S口通过所述阀块中的通道连通。
第一伺服阀和第二伺服阀的S口通过阀块连通，离心力使得两个阀芯向同一侧运动，由于s口的联通，使得第一伺服阀和第二伺服阀的阀芯均受到一个与离心力大小相同方向相反的作用力，阀芯受离心力的影响得到克服。两个子阀阀芯反向运动时，第一伺服阀和第二伺服阀的S口不影响其运动。
具体地，所述第一伺服阀的P口与所述第二伺服阀的P口通过所述阀块中的通道连通，并连接到所述电液伺服阀的进油口，所述第一伺服阀的T口与所述第二伺服阀的T口通过所述阀块中的通道连通，并连接到所述电液伺服阀的回油口，所述第一伺服阀的A口与所述第二伺服阀的B口通过所述阀块中的通道连通，所述第一伺服阀的B口与所述第二伺服阀的A口通过所述阀块中的通道连通，所述第一伺服阀的S口与所述第二伺服阀的S口通过所述阀块中的通道连通。
具体地，所述伺服阀包括驱动器、挡板、阀体、阀套、阀芯、单向阀、阀套顶块和车氏密封，两个所述驱动器分别安装在所述第一伺服阀和第二伺服阀的第一端，所述阀芯的连杆与动圈的连接端连接，所述单向阀与所述阀芯腔体连通。
第一伺服阀和第二伺服阀均采用“大电流力马达＋滑阀＋位移反馈”的结构形式，采用直驱技术使动圈直接驱动阀芯工作，结构简单，响应快。动圈与阀芯直连，采用所述连接方式的自平衡技术，既保证了阀芯的零位，也保证了动圈的零位。采用反相信号保证第一伺服阀和第二伺服阀的阀芯按相反的方向运动，补偿了离心力，也使得第一伺服阀和第二伺服阀的流量得以相加。
进一步地，所述伺服阀还包括两个位移传感器和O型密封圈，两个所述位移传感器分别安装在所述第一伺服阀和所述第二伺服阀的第二端，并通过所述O型密封圈密封。
本发明的有益效果在于：
本发明为一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，通过直接驱动的方式以及第一伺服阀和第二伺服阀的独有连接关系，保证了第一伺服阀和第二伺服阀的阀芯在离心场下仍处于中位，补偿了离心力，可以在大g值离心场下提供高频响的伺服控制，弥补了普通伺服阀的易受离心加速度影响或者不能在离心环境下工作的不足。由于采用直接驱动大流量滑阀，环节少，频率特性高，波形失真更小。第一伺服阀和第二伺服阀在设计、加工、调试时，一致性强，输出流量大，比采用不同的两个伺服并推性能好，且用于普通环境的振动台也具有高频响和大流量的特点。
附图说明
图1是本发明一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀的结构示意图；
图2是本发明一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀的系统装配示意图。
图中：1、驱动器，2、挡板，3、O形密封圈，4、阀体，5、阀套，6、阀芯，7、液压通道，8、单向阀，9、位移传感器，10、阀套顶块，11、车氏密封，12、内六角头螺钉，13、第一伺服阀，14、第二伺服阀，15、内六角头螺钉，16、第二伺服阀的P口，17、第二伺服阀的B口，18、第二伺服阀的A口，19、第二伺服阀的T口，20、第二伺服阀的S口，21、第一伺服阀的B口，22、第一伺服阀的P口，23、第一伺服阀的T口，24、第一伺服阀的S口，25、第一伺服阀的A口，26、阀块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1和图2所示，本发明为一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，包括伺服阀和阀块26，伺服阀包括第一伺服阀13和第二伺服阀14，第一伺服阀13和第二伺服阀14为两个结构相同、性能相近伺服阀，第一伺服阀13和第二伺服阀14通过内六角螺钉15连接在阀块26上，阀块26内部设置有液压通道7供第一伺服阀13和第二伺服阀14连通所用。
第一伺服阀13和第二伺服阀14具体液压通道7的连接关系为：第一伺服阀的P口22与第二伺服阀的P口16通过阀块26中的液压通道7相连通，并连接到油源的进油口。第一伺服阀的T口23与第二伺服阀的T口19通过阀块26中的液压通道7相连通，并连接到回油口。第一伺服阀的A口25与第二伺服阀的B口17通过阀块26中的液压通道7相连通，确保离心场环境下第一伺服阀13和第二伺服阀14按相反的方向运动，抵消离心力。第一伺服阀的B口21与第二伺服阀的A口18通过阀块26中的液压通道7相连通，确保离心场环境下第一伺服阀13和第二伺服阀14按相反的方向运动，流量相加。第一伺服阀的S口24和第二伺服阀的S口20之间的液压通道7注满液压油，阀芯6的离心力依靠液压油传递给另外一个阀芯6，使得第一伺服阀13和第二伺服阀14的阀芯6离心力得以抵消。
第一伺服阀13和第二伺服阀14均主要由驱动器1、挡板2、O形密封圈3、阀体4、阀套5、阀芯6、单向阀8、位移传感器9、阀套顶块10、车氏密封11和内六角头螺钉12组成。驱动器1安装在伺服阀的一侧，阀芯6的连杆与动圈的连接端连接，动圈的力通过连杆传递到阀芯6，驱动阀芯6移动。阀芯6的移动控制第一伺服阀13和第二伺服阀14的A、B口开度和方向，实现控制油流的大小和方向。单向阀8与阀芯腔体连通，将油液单向注入阀芯腔体，当阀体4的腔内有空气泡时，通过不断的从单向阀8注入液压油，可将阀体4的腔内的气泡排除。位移传感器9安装在阀芯6另一端，通过O形密封圈3固定，感知阀芯6的移动位移转换为电信号输出。
当本发明进入工作状态后，第一伺服阀的S口24和第二伺服阀的S口20之间的液压通道7内注满液压油，阀芯6来回运动时依靠注满的液压油平衡离心力。当驱动器1输出信号为零时，所有液压通道7均处于关闭状态，当驱动器1开始工作时，阀芯6在阀体4内移动，此时第一伺服阀的P口22与第一伺服阀的A口25连通，液压油从第一伺服阀的P口22流入第一伺服阀的A口25，第一伺服阀的T口23与第一伺服阀的B口21连通，液压油从第一伺服阀的B口21流出第一伺服阀的T口23。由于第二伺服阀的B口17与第二伺服阀的A口25连通，第二伺服阀的Ｐ口16与第二伺服阀的B口17连通，液压油从第二伺服阀的B口17流出第二伺服阀的Ｐ口16，此状态下第二伺服阀14的阀芯6按相反的方向运动，从而平衡了离心力，保证阀芯6处于中轴位置。

Claims (4)

1.一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，包括伺服阀和阀块，所述伺服阀包括第一伺服阀和第二伺服阀，所述第一伺服阀和所述第二伺服阀为两个结构相同的伺服阀，其特征在于：所述第一伺服阀和所述第二伺服阀并排安装在所述阀块上，所述阀芯的轴线方向与离心机的离心加速度方向一致，所述第一伺服阀的S口与所述第二伺服阀的S口通过所述阀块中的通道连通。
2.根据权利要求1所述的一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，其特征在于：所述第一伺服阀的P口与所述第二伺服阀的P口通过所述阀块中的通道连通，并连接到所述电液伺服阀的进油口，所述第一伺服阀的T口与所述第二伺服阀的T口通过所述阀块中的通道连通，并连接到所述电液伺服阀的回油口，所述第一伺服阀的A口与所述第二伺服阀的B口通过所述阀块中的通道连通，所述第一伺服阀的B口与所述第二伺服阀的A口通过所述阀块中的通道连通，所述第一伺服阀的S口与所述第二伺服阀的S口通过所述阀块中的通道连通。
3.根据权利要求1所述的一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，其特征在于：所述伺服阀包括驱动器、挡板、阀体、阀套、阀芯、单向阀、阀套顶块和车氏密封，两个所述驱动器分别安装在所述第一伺服阀和第二伺服阀的第一端，所述阀芯的连杆与动圈的连接端连接，所述单向阀与所述阀芯腔体连通。
4.根据权利要求1所述的一种适用于大g值加速度环境下的电液伺服阀，其特征在于：所述伺服阀还包括两个位移传感器和O型密封圈，两个所述位移传感器分别安装在所述第一伺服阀和所述第二伺服阀的第二端，并通过所述O型密封圈密封。
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