CN114109951A - 一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，包括伺服阀阀体，所述伺服阀阀体的两侧分别设有右端盖和左端盖，所述伺服阀阀体内部的中间位置处设有主阀芯，所述主阀芯的两侧设有相互连通的左波形管和右波形管；本发明通过采用波形管替代传统阀芯，大大的减小了主阀芯的质量，达到轻量化设计的目的的同时提高了此伺服阀的固有频率，并利用主阀芯两侧T油路连通的左波形管与右波形管，可通过高速开关插阀座控制调节左波形管与高速开关插阀座的长度，促使左波形管和右波形管的长度收缩，从而增大过流面积，反之也可，以达到增大此伺服阀的开口梯度，提高压力油的流通性，减少油液泄露和堵塞现象。

Description

一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀
技术领域
本发明涉及电液伺服阀技术领域，具体为一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀。
背景技术
电液伺服阀一般按力矩马达形式分为动圈式和永磁式两种，传统的伺服阀大部分采用永磁式力矩马达，此类伺服阀还可分为喷嘴挡板式和射流式两大类，国内生产伺服阀的厂家大部分以喷嘴挡板式为主，虽然比较成熟，却越来越满足不了高度发展的科学技术下的应用需求；
当前的伺服阀内的油液通道主要通过阀芯实行控制，因此对阀芯的要求需要较为苛刻，而阀芯又是增加伺服阀整体质量的主要结构，当阀芯的质量超量，不仅使伺服阀动作的固有频率低，并会对油路的流通以及阀芯的平衡造成不良影响，而压力油在阀芯内的流动面较为窄小，因此油液出现泄漏和堵塞的可能也会随之增大，增加阀芯的污染率以及控制油路的压力损失，并且阀芯油路通道的长度难以稳定调节，降低电液伺服阀动作的可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，以解决上述背景技术中提出的相关问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，包括伺服阀阀体，所述伺服阀阀体的两侧分别设有右端盖和左端盖，所述伺服阀阀体内部的中间位置处设有主阀芯，所述主阀芯的两侧设有相互连通的左波形管和右波形管，所述伺服阀阀体内部的顶部分别设有三组第一阻尼和堵头，所述右端盖和左端盖的内部对称设有波形管底座、波形管、两位三通常开型高速开关阀、高速开关插阀座和第二阻尼，所述右端盖的一侧设有LVDT保护罩，所述LVDT保护罩的内部分别设有LVDT线圈与LVDT推杆保护罩以及LVDT推杆。
优选的，所述伺服阀阀体的两侧分别与右端盖和左端盖固接，所述左波形管位于伺服阀阀体内部的轴心处。
优选的，所述主阀芯的两侧设有控制油道，且控制油道与左波形管和右波形管相互连通。
优选的，两组所述波形管底座和波形管与两位三通常开型高速开关阀和高速开关插阀座以及第二阻尼位于左端盖内部的顶部和底部，另两组波形管底座和波形管与两位三通常开型高速开关阀和高速开关插阀座以及第二阻尼位于右端盖内部的顶部和底部。
优选的，所述LVDT保护罩一侧的边缘处与右端盖固接，所述LVDT保护罩内部一侧的中间位置处设有与伺服阀阀体相互连通的通孔。
优选的，所述LVDT推杆延伸至伺服阀阀体的内部并设有LVDT位移传感器。
优选的，所述左波形管和右波形管位于主阀芯的两侧，所述左波形管和右波形管相互靠近的一侧设有与主阀芯相互连通的密封圈。
优选的，四组所述波形管的外侧由锥形阀结构制成，四组所述波形管底座的内部设有与锥形阀相互适配的锥形槽。
与现有技术相比，本发明提供了一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，具备以下有益效果：
1、本发明通过采用波形管替代传统阀芯，大大的减小了主阀芯的质量，达到轻量化设计的目的的同时提高了此伺服阀的固有频率，并利用主阀芯两侧T油路连通的左波形管与右波形管，可通过高速开关插阀座控制调节左波形管与高速开关插阀座的长度，促使左波形管和右波形管的长度收缩，从而增大过流面积，反之也可，以达到增大此伺服阀的开口梯度，提高压力油的流通性，减少油液泄露和堵塞现象。
2、本发明利用波形管底座、波形管、两位三通常开型高速开关阀、高速开关插阀座和第二阻尼的组合使用，可使波形管和波形管底座的环形面积构成可变节流口，并在伺服阀阀体内加工出主阀芯的控制油道以及安装第二阻尼，从而与可变节流口形成B型半桥，配合主阀芯两侧的左波形管与右波形管结构设计，促使结构简单稳定，降低了成本，提高了电液伺服阀运动频率以及工作时的可靠性。
3、本发明通过高速开关插阀座控制左波形管与右波形管的油路通道的长度变化，促使左波形管和主阀芯以及右波形管呈对中式位居伺服阀阀体内水平位移，期间可利用LVDT推杆与LVDT位移传感器来监测主阀芯的位移情况，以防主阀芯出现位置偏移导致油液外漏，增加装置的抗污染能力，促使主阀芯动作频率更加平稳可靠。
附图说明
图1为本发明的主视剖视图；
图2为本发明的立体图；
图3为本发明的主阀芯剖视图；
图4为本发明的伺服阀阀体剖视图；
图5为本发明的两组波形管和高速开关插阀座剖视装配图；
图6为本发明的右波形管和左波形管放大图；
图7为本发明的右端盖和左端盖剖视图。
图中：1、伺服阀阀体；2、左波形管；3、主阀芯；4、第一阻尼；5、堵头；6、波形管底座；7、波形管；8、两位三通常开型高速开关阀；9、高速开关插阀座；10、LVDT推杆；11、LVDT推杆保护罩；12、LVDT保护罩；13、LVDT线圈；14、右端盖；15、第二阻尼；16、右波形管；17、左端盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，包括伺服阀阀体1，伺服阀阀体1的两侧分别设有右端盖14和左端盖17，伺服阀阀体1内部的中间位置处设有主阀芯3，主阀芯3的两侧设有相互连通的左波形管2和右波形管16，伺服阀阀体1内部的顶部分别设有三组第一阻尼4和堵头5，右端盖14和左端盖17的内部对称设有波形管底座6、波形管7、两位三通常开型高速开关阀8、高速开关插阀座9和第二阻尼15，右端盖14的一侧设有LVDT保护罩12，LVDT保护罩12的内部分别设有LVDT线圈13与LVDT推杆保护罩11以及LVDT推杆10。
作为本实施例的优选方案：伺服阀阀体1的两侧分别与右端盖14和左端盖17固接，主阀芯3位于伺服阀阀体1内部的轴心处，增加主阀芯3置于伺服阀阀体1内的平衡性可监测的精确性。
作为本实施例的优选方案：主阀芯3的两侧设有控制油道，且控制油道与左波形管2和右波形管16相互连通，便于使左波形管2和右波形管16进行伸缩，从而调节油液的过流面积。
作为本实施例的优选方案：两组波形管底座6和波形管7与两位三通常开型高速开关阀8和高速开关插阀座9以及第二阻尼15位于左端盖17内部的顶部和底部，另两组波形管底座6和波形管7与两位三通常开型高速开关阀8和高速开关插阀座9以及第二阻尼15位于右端盖14内部的顶部和底部，可通过四组结构组成的模块式插阀体，可精确的对油液的通入进行控制与调节。
作为本实施例的优选方案：LVDT保护罩12一侧的边缘处与右端盖14固接，LVDT保护罩12内部一侧的中间位置处设有与伺服阀阀体1相互连通的通孔，可使LVDT保护罩12与伺服阀阀体1相互连通，从而将LVDT推杆10伸入伺服阀阀体1内进行监测。
作为本实施例的优选方案：LVDT推杆10延伸至伺服阀阀体1的内部并设有LVDT位移传感器，便于检测主阀芯3的位移情况，便于操作人员第一时间得知主阀芯3的位置偏移。
作为本实施例的优选方案：左波形管2和右波形管16位于主阀芯3的两侧，左波形管2和右波形管16相互靠近的一侧设有与主阀芯3相互连通的密封圈，增加左波形管2和右波形管16和主阀芯3连通的密封性和紧贴性。
作为本实施例的优选方案：四组波形管7的外侧由锥形阀结构制成，四组波形管底座6的内部设有与锥形阀相互适配的锥形槽，便于通过锥形阀和锥形槽对波形管7的油路通道进行控制。
实施例1，如图1-4所示，在主阀芯内部的两个控制油道里面各放入一个第一阻尼4，使压力油通入主阀芯3两端的控制腔，主阀芯的两端各有一个左波形管2与右波形管16，使主阀芯3处于对中位置，减少了主阀芯3在中位时的泄漏。伺服阀主阀芯3的右端采用LVDT位移传感器来反馈主阀芯的移动位移。此伺服阀采用波形管7对中式设计，以保证此伺服阀不工作时，主阀芯3仍处于中位机能，其因供油温度和供油压力变化而产生的零漂小，即零位工作点的变动范围小，主阀芯3此时所受的液动力和液压力也是平衡的；
固有频率公式如下
Figure BDA0003366240490000051
式中，K为液压弹簧刚度，m为质量
根据上式可知，在高速开关插阀座9工作时，由于主阀芯3质量小，该伺服阀系统的固有频率就会相应的增大。此伺服阀通过设计主阀芯3，压力油口P的油液通过主阀芯3内部油路流到左右波形管7的两腔，控制主阀芯3的左右移动的同时；压力油口P的油液通过主阀芯3内部油路流到高速开关插阀座9进油腔。本发明设计采用高速开关插阀座9和波形管7的装配体来代替传统的力矩马达，把压力油口的油液通过高速开关插阀座9对主阀芯3内部油路直接流到阀体的回油腔，控制主阀芯3的左右移动，达到电液伺服阀换向的目的。
实施例2，如图5所示，当波形管7左面的高速开关插阀座9不得电，波形管7内部的油液就无法排出，波形管7的锥阀芯就会紧贴住波形管底座6；当波形管7左面的高速开关插阀座9得电，波形管7内部的油液就会排出，但波形管左面的高速开关插阀座9又很快不得电，此时波形管7内部的油液只排出一部分，波形管7被波形管底座6右侧的油液压缩，波形管7锥阀芯就会脱离波形管底座6，形成节流口，但波形管左面的高速开关插阀座9得电的时间长度不一样，即波形管7锥阀芯脱离波形管底座6的距离也不一样，则节流口变成可变节流口，伺服阀阀体1内部加工出主阀芯控制油道，并安装第二阻尼15，这样就和可变节流口组成了B型半桥。
工作原理：当伺服阀的P油口通入压力油时，主阀芯3内的控制油路会把压力通过两个第一阻尼4引入主阀芯3两侧的控制腔，进而使油液流至于两位三通常开型高速开关阀8的进油腔，与此同时，压力油口P的油液通过主阀芯3内部油路流到左波形管2和右波形管16内部油腔，当伺服阀两侧的两位三通常开型高速开关阀8不得电时，主阀芯3将保持中位；
当主阀芯3内部右侧上方两位三通常开型高速开关阀8不得电，波形管7内部连通压力油，主阀芯3内部左侧下方的两位三通常开型高速开关阀8得电时，左侧上方的一组波形管7内部的压力油则连通到伺服阀阀体1的回油口，此时主阀芯3左侧下方的两位三通常开型高速开关阀8又瞬间失电，促使波形管7内部压力油又重新连通到控制油液，随机建立新的动态平衡使主阀芯3向左移动相应距离，并利用LVDT推杆10和LVDT位移传感器监测主阀芯3的移动情况，接着信号反馈控制器，使之调节以便控制主阀芯3运动，反之，主阀芯3会向右移动；
当主阀芯3内部右侧上方两位三通常开型高速开关阀8不得电，而主阀芯3内部左侧的下方两位三通常开型高速开关阀8得电时，此时若主阀芯3右侧的下方两位三通常开型高速开关阀8不得电，而主阀芯3左侧上方两位三通常开型高速开关阀8得电，主阀芯3向左移动的同时，左波形管2的长度便会收缩，以增大过流面积，反之也可，而主阀芯3右侧下方和左侧上方也可以同时得电，这样其过流面积也会增大。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，包括伺服阀阀体(1)，其特征在于：所述伺服阀阀体(1)的两侧分别设有右端盖(14)和左端盖(17)，所述伺服阀阀体(1)内部的中间位置处设有主阀芯(3)，所述主阀芯(3)的两侧设有相互连通的左波形管(2)和右波形管(16)，所述伺服阀阀体(1)内部的顶部分别设有三组第一阻尼(4)和堵头(5)，所述右端盖(14)和左端盖(17)的内部对称设有波形管底座(6)、波形管(7)、两位三通常开型高速开关阀(8)、高速开关插阀座(9)和第二阻尼(15)，所述右端盖(14)的一侧设有LVDT保护罩(12)，所述LVDT保护罩(12)的内部分别设有LVDT线圈(13)与LVDT推杆保护罩(11)以及LVDT推杆(10)。
2.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：所述伺服阀阀体(1)的两侧分别与右端盖(14)和左端盖(17)固接，所述左波形管(2)位于伺服阀阀体(1)内部的轴心处。
3.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：所述主阀芯(3)的两侧设有控制油道，且控制油道与左波形管(2)和右波形管(16)相互连通。
4.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于；两组所述波形管底座(6)和波形管(7)与两位三通常开型高速开关阀(8)和高速开关插阀座(9)以及第二阻尼(15)位于左端盖(17)内部的顶部和底部，另两组波形管底座(6)和波形管(7)与两位三通常开型高速开关阀(8)和高速开关插阀座(9)以及第二阻尼(15)位于右端盖(14)内部的顶部和底部。
5.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：所述LVDT保护罩(12)一侧的边缘处与右端盖(14)固接，所述LVDT保护罩(12)内部一侧的中间位置处设有与伺服阀阀体(1)相互连通的通孔。
6.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：所述LVDT推杆(10)延伸至伺服阀阀体(1)的内部并设有LVDT位移传感器。
7.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：所述左波形管(2)和右波形管(16)位于主阀芯(3)的两侧，所述左波形管(2)和右波形管(16)相互靠近的一侧设有与主阀芯(3)相互连通的密封圈。
8.根据权利要求1所述的一种阀芯位移可控的新型电液伺服阀，其特征在于：四组所述波形管(7)的外侧由锥形阀结构制成，四组所述波形管底座(6)的内部设有与锥形阀相互适配的锥形槽。
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