CN113775586A - 基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀 - Google Patents
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Abstract
基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，包括双向比例电磁铁、钳形位移放大磁悬浮联轴节和二维全桥式电液比例换向阀本体，二维全桥式电液比例换向阀本体包括由阀芯、阀套，阀芯通过钳形位移放大磁悬浮联轴节连接双向比例电磁铁；钳形位移放大磁悬浮联轴节包括磁悬浮斜翼组和位移放大组；磁悬浮斜翼组包括前斜翼动子、后斜翼动子、内斜翼动子、上斜翼磁片、中间磁片和下斜翼磁片；位移放大组包括支撑体、滚子支撑和滚子。本发明联轴节的位移放大组采用钳形结构，有自动压紧的功能，不仅解决了由于无间隙或间隙过小造成卡死的问题，而且也提高了电液比例换向阀整体的动态响应特性。
Description
技术领域
本发明涉及流体传动与控制领域中电液比例控制技术用的方向控制阀，尤其涉及一种基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀。
背景技术
自帕斯卡提出静态液体压力传递的基本定律以来，这个概念已经发展了近四个世纪。液压传动系统具有易于实现直线运动、功率密度高、输出力大、工作平稳等优点，广泛应用于工业液压和移动液压机械中。液压阀是许多液压系统中需要控制流量、压力或方向的关键部件，目前有许多类型的电液控制阀，如各种比例阀、喷嘴挡板阀、射流管阀或其他带有电子控制器的阀。随着材料、加工制造、装配精度以及电子技术和计算机技术的发展，更多的动力被注入到电液控制阀中，液压阀正在不断更新换代，以适应不断变化的世界和市场，这使得液压控制技术变得更加通用和强大。
电液控制阀的发展是液压、机械技术、电子、材料、控制和其他学科交叉发展的结果。电液控制阀主要有电液伺服阀和电液比例阀两大类，电液伺服阀用于航空航天、军事防御应用、工业、自动化和各种其他领域，其具有功率重量比大、刚度大、体积小、固有频率高等优点在航空航天领域得到了广泛应用，目前主流的机载电液伺服阀主要是喷嘴挡板伺服阀和射流管式伺服阀，但电液伺服阀的阀芯和阀套之间需要精确的装配精度，这使得制造成本高，而且阀结构复杂、质量大、抗污染能力较差，其油液过滤精度要求NAS3级及以上。与喷嘴挡板式伺服阀相比，射流管阀抗污染能力略有提高，但油液过滤精度也仅为NAS5级，其抗污染能力的提升是以功耗变大、泄漏增多、频响下降为代价的，并且细长的射流管及柔性供压管容易出现结构谐振，所以高可靠性、轻量化的电液伺服阀是今后机载液压控制领域发展的重要研究方向。
相对于电液伺服阀，电液比例换向阀对油液清洁度的要求不高，抗污染能力较强，采用直线位移传感器反馈后的控制精度与喷嘴-挡板式电液伺服阀相差不大，但由于其电-机械转换器功率所限，其输出压力不高，所以现有的电液比例换向阀，存在如体积和质量较大、装配精度要求高、结构复杂、可靠性较差或输出压力不高等问题，这使得现有液压比例控制系统的可靠性差且比较笨重。
在此基础上，浙江工业大学阮健教授提出了一种基于阀芯双自由度的2D阀，这种阀集导控级与功率级为一体，集成于单个阀芯上，减少了电液比例换向阀的体积，动态响应快，并且抗污染性能得到了极大地提高。但这种预压预扭型电液比例换向阀也存在许多不足，首先，该2D阀是通过压扭联轴节与比例电磁铁连接为一体，而压扭联轴节是由一滚轮斜面组成，由于滚轮和斜面之间存在摩擦和装配间隙等因素的影响，因此会严重影响电液比例阀的线性度、对称度等静态特性；其次，这种2D电液比例换向阀的阀芯行程受限于比例电磁铁的行程，而且大行程的比例电磁铁制造难度大，频响低，启动慢，影响了电液比例换向阀的动态响应特性。
针对现有的传统滚轮式位移放大联轴节的滚轮与斜面是直接接触的，而位移放大部分必须要求存在间隙，如果没有间隙或者间隙过小，就会导致滚轮卡死，压扭联轴节无法正常工作，因此间隙也成为位移放大联轴节的非线性产生的重要因素；中国专利202110433316.X公开了基于间隙补偿位移放大联轴节的二维半桥电液比例换向阀，其位移放大部分有弹簧的存在，增加了电磁铁初始推力，影响阀整体的动态响应特性。
发明内容
为了解决传统的机械接触式压扭联轴节滚轮轴承与斜面之间存在摩擦和装配精度误差对其线性度、对称度所造成的影响，同时，为了避免传统的滚轮式位移放大联轴节由于无间隙或间隙过小而导致卡死现象发生以及间隙补偿式位移放大联轴节由于位移放大部分弹簧的存在而影响阀整体的动态响应特性，再者，就是为了降低比例电磁铁频响低，启动慢而对电液比例换向阀响应速度产生的影响。本发明提供一种基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀。
本发明采用的技术方案是：基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，包括从前至后依次设置的双向比例电磁铁、钳形位移放大磁悬浮联轴节和二维全桥式电液比例换向阀本体，其中二维全桥式电液比例换向阀本体是由阀芯、阀套组成的2D全桥阀，阀芯的前端安装有钳形位移放大磁悬浮联轴节，阀芯通过钳形位移放大磁悬浮联轴节连接双向比例电磁铁；
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节包括磁悬浮斜翼组和位移放大组；磁悬浮斜翼组包括前斜翼动子、后斜翼动子、内斜翼动子、上斜翼磁片、中间磁片、下斜翼磁片；前斜翼动子、后斜翼动子和内斜翼动子均套接在连接杆上，前斜翼动子、内斜翼动子和后斜翼动子的两侧均与水平面呈一定的倾角，且均呈以阀芯的轴线为中心轴的180°阵列特征；其中，前斜翼动子的两侧分别设有左上斜翼面和右下斜翼面，内斜翼动子的两侧分别设有左斜翼面和右斜翼面，后斜翼动子的两侧分别设有左下斜翼面和右上斜翼面；内斜翼动子的左斜翼面夹在前斜翼动子的左上斜翼面和后斜翼动子的左下斜翼面之间，内斜翼动子的右斜翼面夹在后斜翼动子的右上斜翼面和前斜翼动子的右下斜翼面之间；左上斜翼面、右上斜翼面的下表面设有上斜翼磁片，左下斜翼、右下斜翼面的上表面设有下斜翼磁片，左斜翼面、右斜翼面为钳形表面，钳形表面内嵌设有中间磁片；在中位状态时，中间磁片与同侧的上斜翼磁片、下斜翼磁片之间形成两个高度相同的工作气隙h，且内斜翼动子可旋转；
所述位移放大组包括支撑体、滚子支撑、滚子；前斜翼动子、后斜翼动子的上下两端分别安装有一个滚子支撑，滚子支撑与竖直面呈一定的倾角，前斜翼动子、后斜翼动子上的两个滚子支撑呈以阀芯轴为中心轴的180°阵列特征；滚子安装在滚子支撑的槽中，滚子支撑外设有支撑体，支撑体具有与滚子相配合的斜面，支撑体的斜面与滚子支撑相对运动；
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节与双向比例电磁铁通过机械传动部连接，机械传动部包括顶杆、前弹簧垫片、复位弹簧、连接杆、推力球轴承Ⅰ、推力球轴承Ⅱ、后弹簧垫片、推力球轴承Ⅲ；所述顶杆穿过前弹簧垫片、复位弹簧、后弹簧垫片的中心孔与穿过推力球轴承Ⅰ、推力球轴承Ⅱ、推力球轴承Ⅲ中心孔的连接杆通过圆柱销连接，连接杆后端与推力球轴承Ⅲ后端面直接接触；推力滚子轴承Ⅰ夹在顶杆末端与前斜翼动子中间，以分离前斜翼动子的转动，保持顶杆一维性；推力滚子轴承Ⅱ夹在前斜翼动子与后斜翼动子中间，以分离前斜翼动子与后斜翼动子的转动；推力球轴承Ⅲ夹在后斜翼动子与连接杆中间，以分离后斜翼动子的转动，保持连接杆的一维性；
所述双向比例电磁铁固定在比例电磁铁底座上，比例电磁铁底座依次连接中间端盖、支撑体、插装端盖、阀套，阀芯与内斜翼动子通过上下两个紧定螺钉固定相对位置；前弹簧垫片紧贴于比例电磁铁底座上，后弹簧垫片紧贴于中间端盖上，复位弹簧置于前弹簧垫片和后弹簧垫片中间，以实现双向比例电磁铁的输出力与位移的转换，并起消除间隙和零位对中的作用；
所述阀芯可转动并可轴向移动地设置在阀套内孔中，阀套内孔上依次开有T口、A口、P口、B口、T口，其中P口为供油口，此处压力为系统压力，阀芯10上设有四个台阶，其中，中部的两个台阶分别位于A口和B口上方；阀芯的中部、前端和后端分别开设了高压孔a、前高压孔b和后高压孔c，高压孔a、前高压孔b、后高压孔c通过阀芯上设置的过流通道相通，高压孔a与P口直接相通，前高压孔b通过前直槽感受通道m与前敏感腔g相通，后高压孔c通过后直槽感受通道e与后敏感腔h相通；
阀芯最前侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的前高压孔b和一个与回油T口接通的前低压槽d，在阀芯最后侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的后高压孔c和一个与回油T口接通的后低压槽f；在阀套24最前端的内表面上开设有一对轴对称的前直槽感受通道m，前直槽感受通道m的一端与前敏感腔g相通，另一端与前高压孔b和前低压槽d构成液压阻力半桥，阻力半桥通过前直槽感受通道m控制前敏感腔g中油液的压力；在阀套最后端的内表面上开设有一对轴对称的后直槽感受通道e，后直槽感受通道e与后高压孔c和后低压槽f构成液压阻力半桥来控制后敏感腔h中油液的压力。
进一步，所述阀套的后端安装有后旋盖，阀套的后端内孔中设有堵头，以防止油液从阀套的后端泄露；阀套的前端内孔中设有同心环，以保证阀芯在阀套中的定位。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所设计的二维全桥式电液比例换向阀，压-扭联轴节的斜翼组采用无接触式磁悬浮斜翼节，依靠磁斥力将内斜翼动子和阀芯悬浮在中位，同时实现位置反馈和运动转换功能，从根本上避免了机械式压扭联轴节固有的摩擦磨损、间隙对阀的线性度、对称度等静态特性带来的影响。
(2)本发明所设计的二维全桥电液比例换向阀，采用了推力轴承分离结构，使前后斜翼动子的旋转分离，形成“钳形”结构，并且能够保证前斜翼动子在转动的过程中不带动比例电磁铁顶杆一起转动，保证了比例电磁铁的一维性，减小了前后斜翼动子和顶杆的磨损。
(3)本发明所设计的二维全桥式电液比例换向阀采用了新型“钳形”位移放大联轴节，位移放大技术能够将比例电磁铁输出的小位移转换成阀芯的位移并按比例放大，解决了比例电磁铁频响低、启动慢而对电液比例换向阀的动态响应特性产生的不利影响，位移放大部分采用“钳形”结构，有自动压紧的功能，不仅解决了由于无间隙或间隙过小造成卡死的问题，而且抛弃了间隙补偿式联轴节位移放大部分中的弹簧，提高了电液比例换向阀整体的动态响应特性。
(4)本发明所设计的二维全桥式电液比例换向阀，采用基于阀芯双自由度的二维液压放大机构，将导控级与功率级集成于单个阀芯上，并且失压后阀腔内无油液流动，阀芯不受卡紧力和液动力的作用，使得比例电磁铁通电后产生的电磁推力可以直接驱动阀芯运动，实现先导与直动一体化控制。
(5)本发明所设计的二维电液比例换向阀采用全桥式的结构，全桥式2D阀阀芯旋转时，其一侧压力升高，另一侧压力降低，推动阀芯轴向运动的力更大，所以其动态响应特性优于半桥式2D阀。
附图说明
图1为本发明的装配示意图；
图2为前斜翼动子和后斜翼动子单弹簧对中(采用一只弹簧对中零位)的装配示意图；
图3为“钳形”位移放大新型联轴节与阀芯的装配示意图；
图4-Ⅰ和图4-Ⅱ为“钳形”位移放大联轴节中位移放大组的结构示意图；
图5为内斜翼动子的结构示意图；
图6为前斜翼动子的结构示意图；
图7为后斜翼动子的结构示意图；
图8为“钳形”位移放大新型联轴节的受力示意图；
图9a(Ⅰ-Ⅱ)～图9d(Ⅰ-Ⅱ)为“钳形”位移放大新型联轴节和二维全桥式电液比例换向阀的工作原理示意图。其中，图9a(Ⅰ-Ⅱ)为“钳形”位移放大新型联轴节和二维全桥式电液比例换向阀中位平衡状态的示意图；图9b(Ⅰ-Ⅱ)为“钳形”位移放大新型联轴节和二维全桥式电液比例换向阀在比例电磁铁通电后阀芯转动的示意图；图9c(Ⅰ-Ⅱ)为“钳形”位移放大新型联轴节和二维全桥式电液比例换向阀阀芯轴向移动的示意图；图9d(Ⅰ-Ⅱ)为“钳形”位移放大新型联轴节和二维全桥式电液比例换向阀阀芯回旋并重新达到新平衡状态的示意图。
附图标记说明：1、双向比例电磁铁；2、比例电磁铁底座；3、中间端盖；4、前斜翼动子；5、支撑体；6、滚子支撑；7、滚子；8、插装端盖；9、同心环；10、阀芯；11、后斜翼动子；12、下斜翼磁片；13、中间磁片；14、上斜翼磁片；15、内斜翼动子；16、顶杆；17、前弹簧垫片；18、复位弹簧；19、连接杆；20、推力球轴承Ⅰ；21、推力球轴承Ⅱ；22、后弹簧垫片；23、推力球轴承Ⅲ；24、阀套；25、堵头；26后旋盖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照附图，基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，包括依次设置的双向比例电磁铁1、钳形位移放大磁悬浮联轴节和二维全桥式电液比例换向阀本体，以靠近双向比例电磁铁1为前，以靠近二维全桥式电液比例换向阀本体为后；其中二维全桥式电液比例换向阀本体是由阀芯10、阀套24组成的2D全桥阀，阀芯10的前端安装有钳形位移放大磁悬浮联轴节，阀芯10通过钳形位移放大磁悬浮联轴节连接双向比例电磁铁1；
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节包括磁悬浮斜翼组和位移放大组；磁悬浮斜翼组包括前斜翼动子4、后斜翼动子11、内斜翼动子15、上斜翼磁片14、中间磁片13和下斜翼磁片12；前斜翼动子(4)、后斜翼动子11和内斜翼动子15均套接在连接杆19上，前斜翼动子4、内斜翼动子15和后斜翼动子11的两侧均与水平面呈一定的倾角，且均呈以阀芯9的轴线为中心轴的180°阵列特征；其中，前斜翼动子4的左右两侧分别设有左上斜翼面和右下斜翼面，内斜翼动子15的左右两侧分别设有左斜翼面和右斜翼面，后斜翼动子11的左右两侧分别设有左下斜翼面和右上斜翼面；内斜翼动子15的左斜翼面夹在前斜翼动子4的左上斜翼面和后斜翼动子11的左下斜翼面之间，内斜翼动子15的右斜翼面夹在后斜翼动子11的右上斜翼面和前斜翼动子4的右下斜翼面之间；左上斜翼面、右上斜翼面的下表面设有上斜翼磁片14，左下斜翼、右下斜翼面的上表面设有下斜翼磁片12，前翼动子4和后斜翼动子11的两侧斜翼面上均带有凹槽，作用是给上斜翼磁片14和下斜翼磁片12定位；左斜翼面、右斜翼面为钳形表面，钳形表面内嵌设有中间磁片13；在中位状态时，中间磁片13与同侧的上斜翼磁片14、下斜翼磁片12之间形成两个高度相同的工作气隙h，且内斜翼动子15可旋转；
所述位移放大组包括支撑体5、滚子支撑6、滚子7；前斜翼动子4、后斜翼动子11的上下两端分别安装有一个滚子支撑6，滚子支撑6与竖直面呈一定的倾角，前斜翼动子4、后斜翼动子11上的两个滚子支撑6呈以阀芯轴为中心轴的180°阵列特征；滚子7安装在滚子支撑6的槽中，滚子支撑6外设有支撑体5，支撑体5具有与滚子7相配合的斜面，支撑体5的斜面与滚子支撑6相对运动；位移放大组采用钳形结构，有自动压紧的功能，不仅解决了由于无间隙或间隙过小造成卡死的问题，而且也提高了电液比例换向阀整体的动态响应特性。
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节与双向比例电磁铁1通过机械传动部连接，机械传动部包括顶杆16、前弹簧垫片17、复位弹簧18、连接杆19、推力球轴承Ⅰ20、推力球轴承Ⅱ21、后弹簧垫片22、推力球轴承Ⅲ23；所述顶杆16穿过前弹簧垫片17、复位弹簧18、后弹簧垫片22的中心孔与穿过推力球轴承Ⅰ20、推力球轴承Ⅱ21、推力球轴承Ⅲ23中心孔的连接杆19通过圆柱销连接，连接杆19右端与推力球轴承Ⅲ23右端面直接接触；推力滚子轴承Ⅰ20夹在顶杆16末端与前斜翼动子4中间，以分离前斜翼动子4的转动，保持顶杆16一维性；推力滚子轴承Ⅱ21夹在前斜翼动子4与后斜翼动子11中间，以分离前斜翼动子4与后斜翼动子11的转动，形成钳形结构；推力球轴承Ⅲ23夹在后斜翼动子11与连接杆19中间，以分离后斜翼动子11的转动，保持连接杆19的一维性；
所述双向比例电磁铁1通过螺钉与比例电磁铁底座2连接在一起，通过螺钉将比例电磁铁底座2固定在中间端盖3上，支撑体5与中间端盖3用螺钉连接，并通过螺钉将其固定在插装端盖8上，阀套24与插装端盖8通过螺纹旋紧；阀芯10与内斜翼动子15通过上下两个紧定螺钉固定相对位置；前弹簧垫片17紧贴于比例电磁铁底座2上，后弹簧垫片22紧贴于中间端盖3上，复位弹簧18置于前弹簧垫片17和后弹簧垫片22中间，以实现双向比例电磁铁1的输出力与位移的转换，并起消除间隙和零位对中的作用；
所述阀芯10可转动并可轴向移动地设置在阀套24内孔中，阀套24内孔上依次开有T口、A口、P口、B口、T口，其中P口为供油口，此处压力为系统压力，阀芯10上设有四个台阶，其中，中部的两个台阶分别位于A口和B口上方；阀芯10的中部、前端和后端分别开设了高压孔a、前高压孔b和后高压孔c，高压孔a、前高压孔b、后高压孔c通过阀芯10上设置的过流通道相通，高压孔a与P口直接相通，前高压孔b通过前直槽感受通道m与前敏感腔g相通，后高压孔c通过后直槽感受通道e与后敏感腔h相通；
阀芯10最前侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的前高压孔b和一个与回油T口接通的前低压槽d，在阀芯10最后侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的后高压孔c和一个与回油T口接通的后低压槽f；在阀套24最前端的内表面上开设有一对轴对称的前直槽感受通道m，前直槽感受通道m的一端与前敏感腔g相通，另一端与前高压孔b和前低压槽d构成液压阻力半桥，阻力半桥通过前直槽感受通道m控制前敏感腔g中油液的压力；在阀套24最后端的内表面上开设有一对轴对称的后直槽感受通道e，后直槽感受通道e与后高压孔c和后低压槽f构成液压阻力半桥来控制后敏感腔h中油液的压力。
所述阀套24的后端安装有后旋盖26，阀套24的后端内孔中设有堵头25，以防止油液从阀套24的后端泄露；阀套24的前端内孔中设有同心环9，以保证阀芯10在阀套24中的定位。
本发明实施的工作原理如图9a～9d所示。
当二维电液比例换向阀的双向比例电磁铁1不通电时，如图9a-Ⅰ所示，此时在主弹簧18消除间隙和零位对中的作用下，前斜翼动子4和后斜翼动子11处于中位状态。磁悬浮斜翼组的上斜翼磁片14、下斜翼磁片12与中间磁片13上下两个倾斜气隙高度相等(气隙高度为h)，使得内斜翼动子15上下翼面所受斥力大小相等(大小相等，方向相反)，由于内斜翼动子15的斜翼面以中心轴为中心的180°阵列布置，所以内斜翼动子15会受到两个大小相等，方向相反的力偶作用，此时内斜翼动子15和阀芯10都处于平衡状态，受力示意图如图8所示，上斜翼磁片14和中间磁片13以及下斜翼磁片12产生的斥力F1和F2，并且在力F1组成的力偶作用下使得前斜翼动子4通过滚子支撑6和滚子7紧压在支撑体5的斜面上，同时，在力F2组成的力偶作用下使得后斜翼动子11也通过滚子支撑6和滚子7紧压在支撑体5的斜面上，形成钳形自动压紧的结构；位移放大组中的滚子支撑6处于中间位置，如图9a-Ⅱ所示，并且滚子7在钳形结构的压紧力下与支撑体5斜面无间隙直接接触。
当二维电液比例换向阀的双向比例电磁铁1向后输出一个Fm的推力时，如图9b-Ⅰ所示，复位弹簧18压缩量为xm，增加的弹簧力与双向比例电磁铁1产生的推力Fm相平衡，“钳形”磁悬浮位移放大联轴节的前斜翼动子4和后斜翼动子11整体向后运动。此时，磁悬浮斜翼组的上斜翼磁片14、下斜翼磁片12与中间磁片13上下两个倾斜气隙高度发生相应变化(气隙高度为h1和h2)，其中，上斜翼磁片14与中间磁片13之间的工作气隙由h增加至h1，下斜翼磁片12与中间磁片13之间的工作气隙由h减小至h2，导致内斜翼动子15上翼面所受的磁排斥力减小而下翼面的磁排斥力增大，又因为内斜翼动子15的斜翼面以中心轴为中心的180°阵列布置，所以内斜翼动子15和阀芯10会受到转矩作用而发生逆时针(从前向后看)转动，同时，对于位移放大组，如图9b-Ⅱ所示，在前斜翼动子4和后斜翼动子11整体向后运动过程中，对于前斜翼动子4上的滚子支撑6和滚子7由于受到支撑体5斜面排挤力的作用，会克服磁片产生的斥力逆时针(从前向后看)转动，同理，后斜翼动子11上的滚子支撑6和滚子7由于脱离支撑体5斜面的约束作用，会留出空隙，但是在磁片斥力的作用下，使得后斜翼动子11也逆时针(从前向后看)方向转动，所以对于前后斜翼动子的整体逆时针(从前向后看)转动，这使得上斜翼磁片14与中间磁片13之间的工作气隙h1进一步增大，下斜翼磁片12与中间磁片13之间的工作气隙h2进一步减小，那么内斜翼动子15会再次旋转一定角度，所以推动一次前斜翼动子4和后斜翼动子11就会得到内斜翼动子15两次旋转的效果。
随着内斜翼动子15和阀芯10的转动，阀套24最后端内表面上的后直槽感受通道e与阀芯10最后侧台阶上的后高压孔c和后低压槽f的通流面积会发生相应的变化，其中，后高压孔c与后直槽感受通道e的过流面积减小，后低压槽f与后直槽感受通道e的过流面积增大，所以后敏感腔h中的油液压力就会降低，同理，阀套24最前端内表面上的前直槽感受通道m与阀芯10最前侧台阶上的前高压孔b和前低压槽d的通流面积会发生相应的变化，其中，前高压孔b与前直槽感受通道m的过流面积增大，前低压槽d与前直槽感受通道m的过流面积减小，所以前敏感腔g中的油液压力就会增加，则阀芯10由于压差的作用被推动着向右移动xv，如图9c-Ⅰ所示，在阀芯10和内斜翼动子15右移过程中，由于前斜翼动子4和后斜翼动子11的斜翼结构，联轴节倾斜气隙的高度会再次发生变化，内斜翼动子15上气隙由h1减小至h3，下气隙由h2增大至h4，如图9c-Ⅱ所示，所以内斜翼动子15的上翼面所受的磁排斥力增大而下翼面的磁排斥力减小，产生反馈作用，前述受力分析可知，这会使得阀芯10同步往回转动，即顺时针转动(从前向后看)，如图9d-Ⅰ所示，直到h3增大到h，h4减小到h的时候，内斜翼动子15两侧受力相同，在新的位置上达到平衡状态，如图9d-Ⅱ所示，此时油口B为供油口，油口A为回油口，控制执行机构做出相应的动作。在二维电液比例换向阀的双向比例电磁铁1断电之后，双向比例电磁铁1不再产生推力Fm，在复位弹簧18的作用下将前斜翼动子4和后斜翼动子11重新拉回中位状态，此时内斜翼动子15和阀芯10按照上述原理步骤返回到中位状态。当二维电液比例换向阀的双向比例电磁铁1向前输出一个Fm的拉力时，情况正好相反。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (2)
1.基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，其特征在于：包括从前至后依次设置的双向比例电磁铁(1)、钳形位移放大磁悬浮联轴节和二维全桥式电液比例换向阀本体，其中二维全桥式电液比例换向阀本体是由阀芯(10)、阀套(24)组成的2D全桥阀，阀芯(10)的前端安装有钳形位移放大磁悬浮联轴节，阀芯(10)通过钳形位移放大磁悬浮联轴节连接双向比例电磁铁(1)；
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节包括磁悬浮斜翼组和位移放大组；磁悬浮斜翼组包括前斜翼动子(4)、后斜翼动子(11)、内斜翼动子(15)、上斜翼磁片(14)、中间磁片(13)、下斜翼磁片(12)；前斜翼动子(4)、后斜翼动子(11)和内斜翼动子(15)均套接在连接杆(19)上，前斜翼动子(4)、内斜翼动子(15)和后斜翼动子(11)的两侧均与水平面呈一定的倾角，且均呈以阀芯(9)的轴线为中心轴的180°阵列特征；其中，前斜翼动子(4)的两侧分别设有左上斜翼面和右下斜翼面，内斜翼动子(15)的两侧分别设有左斜翼面和右斜翼面，后斜翼动子(11)的两侧分别设有左下斜翼面和右上斜翼面；内斜翼动子(15)的左斜翼面夹在前斜翼动子(4)的左上斜翼面和后斜翼动子(11)的左下斜翼面之间，内斜翼动子(15)的右斜翼面夹在后斜翼动子(11)的右上斜翼面和前斜翼动子(4)的右下斜翼面之间；左上斜翼面、右上斜翼面的下表面设有上斜翼磁片(14)，左下斜翼、右下斜翼面的上表面设有下斜翼磁片(12)，左斜翼面、右斜翼面为钳形表面，钳形表面内嵌设有中间磁片(13)；在中位状态时，中间磁片(13)与同侧的上斜翼磁片(14)、下斜翼磁片(12)之间形成两个高度相同的工作气隙h，且内斜翼动子(15)可旋转；
所述位移放大组包括支撑体(5)、滚子支撑(6)、滚子(7)；前斜翼动子(4)、后斜翼动子(11)的上下两端分别安装有一个滚子支撑(6)，滚子支撑(6)与竖直面呈一定的倾角，前斜翼动子(4)、后斜翼动子(11)上的两个滚子支撑(6)呈以阀芯轴为中心轴的180°阵列特征；滚子(7)安装在滚子支撑(6)的槽中，滚子支撑(6)外设有支撑体(5)，支撑体(5)具有与滚子(7)相配合的斜面，支撑体(5)的斜面与滚子支撑(6)相对运动；
所述钳形位移放大磁悬浮联轴节与双向比例电磁铁(1)通过机械传动部连接，机械传动部包括顶杆(16)、前弹簧垫片(17)、复位弹簧(18)、连接杆(19)、推力球轴承Ⅰ(20)、推力球轴承Ⅱ(21)、后弹簧垫片(22)、推力球轴承Ⅲ(23)；所述顶杆(16)穿过前弹簧垫片(17)、复位弹簧(18)、后弹簧垫片(22)的中心孔与穿过推力球轴承Ⅰ(20)、推力球轴承Ⅱ(21)、推力球轴承Ⅲ(23)中心孔的连接杆(19)通过圆柱销连接，连接杆(19)后端与推力球轴承Ⅲ(23)后端面直接接触；推力滚子轴承Ⅰ(20)夹在顶杆(16)末端与前斜翼动子(4)中间，以分离前斜翼动子(4)的转动，保持顶杆(16)一维性；推力滚子轴承Ⅱ(21)夹在前斜翼动子(4)与后斜翼动子(11)中间，以分离前斜翼动子(4)与后斜翼动子(11)的转动；推力球轴承Ⅲ(23)夹在后斜翼动子(11)与连接杆(19)中间，以分离后斜翼动子(11)的转动，保持连接杆(19)的一维性；
所述双向比例电磁铁(1)固定在比例电磁铁底座(2)上，比例电磁铁底座(2)依次连接中间端盖(3)、支撑体(5)、插装端盖(8)、阀套(24)，阀芯(10)与内斜翼动子(15)通过上下两个紧定螺钉固定相对位置；前弹簧垫片(17)紧贴于比例电磁铁底座(2)上，后弹簧垫片(22)紧贴于中间端盖(3)上，复位弹簧(18)置于前弹簧垫片(17)和后弹簧垫片(22)中间，以实现双向比例电磁铁(1)的输出力与位移的转换，并起消除间隙和零位对中的作用；
所述阀芯(10)可转动并可轴向移动地设置在阀套(24)内孔中，阀套(24)内孔上依次开有T口、A口、P口、B口、T口，其中P口为供油口，此处压力为系统压力，阀芯(10)上设有四个台阶，其中，中部的两个台阶分别位于A口和B口上方；阀芯(10)的中部、前端和后端分别开设了高压孔(a)、前高压孔(b)和后高压孔(c)，高压孔(a)、前高压孔(b)、后高压孔(c)通过阀芯(10)上设置的过流通道相通，高压孔(a)与P口直接相通，前高压孔(b)通过前直槽感受通道(m)与前敏感腔(g)相通，后高压孔(c)通过后直槽感受通道(e)与后敏感腔(h)相通；
阀芯(10)最前侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的前高压孔(b)和一个与回油T口接通的前低压槽(d)，在阀芯(10)最后侧的台阶上分别开设了一个与高压P口接通的后高压孔(c)和一个与回油T口接通的后低压槽(f)；在阀套(24)最前端的内表面上开设有一对轴对称的前直槽感受通道(m)，前直槽感受通道(m)的一端与前敏感腔(g)相通，另一端与前高压孔(b)和前低压槽(d)构成液压阻力半桥，阻力半桥通过前直槽感受通道(m)控制前敏感腔(g)中油液的压力；在阀套(24)最后端的内表面上开设有一对轴对称的后直槽感受通道(e)，后直槽感受通道(e)与后高压孔(c)和后低压槽(f)构成液压阻力半桥来控制后敏感腔(h)中油液的压力。
2.如权利要求1所述的基于钳形位移放大联轴节的二维全桥电液比例换向阀，其特征在于：所述阀套(24)的后端安装有后旋盖(26)，阀套(24)的后端内孔中设有堵头(25)，以防止油液从阀套(24)的后端泄露；阀套(24)的前端内孔中设有同心环(9)，以保证阀芯(10)在阀套(24)中的定位。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202010004556U1 (de) * | 2009-04-01 | 2010-08-19 | Linz Center Of Mechatronics Gmbh | Hydraulikventil |
| WO2016058694A1 (de) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Liebherr Machines Bulle Sa | Selbstregelndes servoventil |
| CN105605013A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-25 | 浙江大学城市学院 | 两端阻尼可变式导控型2d电液比例换向阀 |
| CN111075785A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-04-28 | 浙江工业大学 | 基于双向磁悬浮联轴节的大流量二维半桥式电液比例换向阀 |
| CN112065797A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-11 | 浙江工业大学 | 基于永磁式环形气隙磁悬浮联轴节的二维电液伺服比例阀 |
| CN112984198A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-18 | 浙江工业大学 | 基于推杆中置式滚子联轴节的二维半桥电液比例换向阀 |
| CN113107918A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-13 | 浙江工业大学 | 基于间隙补偿位移放大联轴节的二维半桥电液比例换向阀 |
-
2021
- 2021-08-18 CN CN202110948203.3A patent/CN113775586A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE202010004556U1 (de) * | 2009-04-01 | 2010-08-19 | Linz Center Of Mechatronics Gmbh | Hydraulikventil |
| WO2016058694A1 (de) * | 2014-10-15 | 2016-04-21 | Liebherr Machines Bulle Sa | Selbstregelndes servoventil |
| CN105605013A (zh) * | 2016-01-25 | 2016-05-25 | 浙江大学城市学院 | 两端阻尼可变式导控型2d电液比例换向阀 |
| CN111075785A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-04-28 | 浙江工业大学 | 基于双向磁悬浮联轴节的大流量二维半桥式电液比例换向阀 |
| CN112065797A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-11 | 浙江工业大学 | 基于永磁式环形气隙磁悬浮联轴节的二维电液伺服比例阀 |
| CN112984198A (zh) * | 2021-03-15 | 2021-06-18 | 浙江工业大学 | 基于推杆中置式滚子联轴节的二维半桥电液比例换向阀 |
| CN113107918A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-07-13 | 浙江工业大学 | 基于间隙补偿位移放大联轴节的二维半桥电液比例换向阀 |
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