CN115750497B - 面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，包括二维伺服阀、外转子电机和角位移反馈组件，所述二维伺服阀的阀体右端固定有外转子电机的电机定子绕组，二维伺服阀的阀芯右端固连有外转子电机的电机外转子，外转子电机的电机罩的右上腔室内安装有角位移反馈组件；所述角位移反馈组件包括磁钢窗口端盖、角度传感器主体、红宝石球头轴、角度传感器磁钢、红宝石球头杆、红宝石球头、角位移传递拨叉。本发明能够提高角位移的检测精度；油口在侧面，阀可以立起来安装，安装台面占据的位置更小；散热好，装配容易，加工简单，定子与转子之间的气隙大。
Description
技术领域
本发明涉及二维电液伺服阀的技术领域，特别是面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的技术领域。
背景技术
军工和工业生产领域中，液压同步控制技术是一项非常重要的工业技术。由于设备负载力很大或布局的关系，有时需要使用两个或两个以上的液压缸或液压马达同时驱动一个工作部件，而且要求不管负载如何变化，多个执行元件都能以相同的位移或相同的速度运动。但由于执行元件存在负载不均衡、泄漏量不同、摩擦阻力不同和制造误差等原因，将导致多个执行元件在工作过程中产生不同步的现象，从而影响机械设备的工作效果，因此，液压同步控制技术显得尤为重要。液压同步技术在导弹同步举升发射台、液压折弯机、舰船打捞设备中都有着广泛的应用。
液压系统是并流蓄热式双膛竖窑的核心组成部分，液压系统稳定运行是并流蓄热式双膛竖窑实现自动化控制的关键。石灰窑液压系统以液体为工作介质进行能量传递的传动方式，具体的说电机转动带动油泵转动将机械能转为液压油的压力能，电磁阀换向将液压油的压力能转为机械能从而使缸体动作满足生产。
电液伺服阀作为电液伺服系统的核心部件，对系统的静、动态特性起着关键作用。传统电液伺服阀结构形式较为复杂，响应速度较慢，且系统阶次较高，对控制器设计要求较高。直驱式伺服阀具有响应频率高、输出位移大、抗油污性能好的特点，可实现恶劣条件下的稳定输出，具有较为广泛的应用前景。但基于压电陶瓷、超磁致伸缩材料等新型材料的阀用致动器输出位移仅为微米级，难以满足直驱式伺服阀要求，因此需要设计相应的微位移放大机构。
为了精确控制电液伺服阀，需要对阀芯转过的角位移进行测量。现有的测量方式下，为了测量会采用角位移传感器进行检测。而目前的结构下，会对角位移传感检测用的红宝石头产生比较大的磨损，影响稳定性。而且检测的灵敏度低。为此，设计一种电液伺服阀结构，具有较高的线性度和能量利用率，并能够减少磨损。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，能够提高角位移的检测精度；油口在侧面，阀可以立起来安装，安装台面占据的位置更小；散热好，装配容易，加工简单，气隙大。
为实现上述目的，本发明提出了面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，包括二维伺服阀、外转子电机和角位移反馈组件，所述二维伺服阀的阀体右端固定有外转子电机的电机定子绕组，二维伺服阀的阀芯右端固连有外转子电机的电机外转子，外转子电机的电机罩的右上腔室内安装有角位移反馈组件；
所述角位移反馈组件包括固定于外转子电机的电机罩右端面的磁钢窗口端盖、固定于磁钢窗口端盖右端面的角度传感器主体、通过轴承横向架设于电机罩右上空腔的红宝石球头轴、磁吸于红宝石球头轴右端面上的角度传感器磁钢、横向安装于红宝石球头轴上方孔内的红宝石球头杆、固连于红宝石球头杆左端的红宝石球头、套装于外转子电机的电机外转子上的角位移传递拨叉，角位移传递拨叉上部前后均配合有旋转复位弹簧，旋转复位弹簧的另一端与径向调节螺钉末端配合且旋转复位弹簧通过径向调节螺钉预紧，径向调节螺钉径向螺纹配合于二维伺服阀的右端盖上；所述角位移传递拨叉上部配合有红宝石球头。
作为优选，所述角位移传递拨叉上部开有方形槽口，且方形槽口内配合有红宝石球头，角位移传递拨叉上部前后径向开有盲孔且盲孔内配合有旋转复位弹簧，角位移传递拨叉中部设有膨胀孔，膨胀孔内配合于所述电机外转子向内凸起的环形套上，且膨胀孔内径大于环形套外径；所述角位移传递拨叉下部由膨胀孔竖向延伸有收缩槽，且收缩槽将角位移传递拨叉下部分为前侧叉和后侧叉，前侧叉下方前后径向开有圆形通孔、后侧叉下方前后径向开有圆形螺纹孔，前侧叉的厚度比后侧叉的厚度薄，圆形通孔与圆形螺纹孔同轴；所述角位移传递拨叉通过内六角螺钉固定于环形套上，内六角螺钉穿过圆形通孔后螺纹配合于圆形螺纹孔内。
作为优选，所述角位移传递拨叉上方中部横向开有第一定位通孔，红宝石球头轴下方的主轴内横向开有第二定位通孔，第一定位通孔与第二定位通孔同轴。
作为优选，所述红宝石球头杆通过内六角螺钉横向固定于红宝石球头轴上方圆孔内。
作为优选，所述二维伺服阀包括阀体、螺栓固定于阀体左端面上的油口更改板、嵌装于阀体内腔左端的左盖板、横向嵌装于阀体内腔的阀套、横向嵌装于阀套内腔的阀芯、嵌装于阀芯内腔左部的阀芯左堵头、嵌装于阀体内腔右部的右盖板、螺纹配合于阀体右端的右端盖、嵌装于阀芯右端外周的轴向弹簧座、配合于轴向弹簧座内的轴向复位弹簧、嵌装于阀芯内腔右部的阀芯右堵头，所述阀芯右端外周嵌装有c形环外部挡圈，c形环外部挡圈用于对轴向弹簧座限位。
作为优选，所述右端盖右上部前后对称设有径向调节座且径向调节座上前后径向开有径向调节螺纹孔，径向调节螺纹孔内螺纹配合有径向调节螺钉。
作为优选，所述外转子电机包括电机罩、电机外转子、电机外转子磁钢和电机定子绕组，所述电机定子绕组固定于所述阀体右端外周，电机定子绕组外周配合有电机外转子磁钢，电机外转子磁钢外周配合有电机外转子，电机外转子、电机外转子磁钢和电机定子绕组均置设于电机罩内，电机罩左端固定于阀体右端。
作为优选，所述电机罩右上部设有圆柱形腔体，圆柱形腔体中部横向开有通孔且通孔壁面上设有轴承限位凸台和密封圈槽，圆柱形腔体中部的通孔内嵌装有轴承且轴承左端面与轴承限位凸台相配合，密封圈槽内配合有密封圈；所述电机罩左端外周凸起有凸耳，电机罩通过凸耳固定于阀体右端；所述电机罩上横向嵌装有航空插头组件。
本发明的有益效果：本发明通过将角位移传递拨叉实现角度传递；通过红宝石球头轴的轴心与阀芯不同轴，实现了阀芯角度的放大检测；通过侧边设计油口，实现立式安装，占据台面更小；通过角位移传递拨叉上的孔与红宝石球头轴上的孔同轴设计，便于在安装过程中，利用定位销方便定位，在安装完毕后取出定位销即可，装配容易；通过右端盖上的径向调节座，利用径向调节螺钉实现径向调零；通过角位移传递拨叉中部膨胀孔的设计，完成安装时候的微调。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的立体图；
图2是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的主视剖面图；
图3是本发明图2中的A部分放大图；
图4是本发明图2中的B部分放大图；
图5是本发明图2中的A-A剖分结构图；
图6是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的电机罩的立体图；
图7是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的阀体立体图；
图8是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的阀体剖分结构图；
图9是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的油口更改板立体图；
图10是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的油口更改板剖分结构图；
图11是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的阀套立体图；
图12是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的阀芯立体图；
图13是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的电机外转子立体图；
图14是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的右盖板立体图；
图15是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的右端盖立体图；
图16是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的角位移传递拨叉立体图；
图17是本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀的红宝石球头轴立体图。
图中：1-角度传感器主体、2-磁钢窗口端盖、3-航空插头组件、4-电机罩、401-圆柱形腔体、402-轴承限位凸台、403-密封圈槽、404-凸耳、5-阀体、501-进油口（P口）、502-工作进油口（A口）、503-回油口（T口）、504-工作回油口（B口）、6-油口更改板、601-P口转换口、602-A口转换口、603-T口转换口、604-B口转换口、7-左盖板、8-阀套、801-阀套第一高压孔、802-阀套第一工作孔、803-阀套低压孔、804-阀套第二工作孔、805-阀套第二高压孔、9-阀芯、901-低压孔沉槽、902-高压孔沉槽、903-低压孔、904-高压通孔、905-泄压孔、10-阀芯左堵头、11-电机外转子、1101-侧板、1102-环形套、12-电机外转子磁钢、13-电机定子绕组、14-同心环、15-右盖板、16-斯特封、17-右端盖、1701-径向调节座、1702-径向调节螺纹孔、18-角位移传递拨叉、1801-方形槽口、1802-盲孔、1803-膨胀孔、1804-收缩槽、1805-前侧叉、1806-后侧叉、1807-圆形通孔、1808-圆形螺纹孔、1809-第一定位通孔、19-角度传感器磁钢、20-轴向弹簧座、21-轴向复位弹簧、22-密封圈、23-阀芯右堵头、24-c形环外部挡圈、25-红宝石球头、26-红宝石球头杆、27-红宝石球头轴、2701-第二定位通孔、28-内六角螺钉、29-径向调节螺钉、30-旋转复位弹簧。
具体实施方式
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
参阅图1-图17，本发明，包括二维伺服阀、外转子电机和角位移反馈组件，所述二维伺服阀的阀体5右端固定有外转子电机的电机定子绕组13，二维伺服阀的阀芯9右端固连有外转子电机的电机外转子11，外转子电机的电机罩4的右上腔室内安装有角位移反馈组件；
所述角位移反馈组件包括固定于外转子电机的电机罩4右端面的磁钢窗口端盖2、固定于磁钢窗口端盖2右端面的角度传感器主体1、通过轴承横向架设于电机罩4右上空腔的红宝石球头轴27、磁吸于红宝石球头轴27右端面上的角度传感器磁钢19、横向安装于红宝石球头轴27上方孔内的红宝石球头杆26、固连于红宝石球头杆26左端的红宝石球头25、套装于外转子电机的电机外转子11上的角位移传递拨叉18，角位移传递拨叉18上部前后均配合有旋转复位弹簧30，旋转复位弹簧30的另一端与径向调节螺钉29末端配合且旋转复位弹簧30通过径向调节螺钉29预紧，径向调节螺钉29径向螺纹配合于二维伺服阀的右端盖17上；所述角位移传递拨叉18上部配合有红宝石球头25。
具体的，所述角位移传递拨叉18上部开有方形槽口1801，且方形槽口1801内配合有红宝石球头25，角位移传递拨叉18上部前后径向开有盲孔1802且盲孔1802内配合有旋转复位弹簧30，角位移传递拨叉18中部设有膨胀孔1803，膨胀孔1803内配合于所述电机外转子11向内凸起的环形套1102上，且膨胀孔1803内径大于环形套1102外径；所述角位移传递拨叉18下部由膨胀孔1803竖向延伸有收缩槽1804，且收缩槽1804将角位移传递拨叉18下部分为前侧叉1805和后侧叉1806，前侧叉1805下方前后径向开有圆形通孔1807、后侧叉1806下方前后径向开有圆形螺纹孔1808，前侧叉1805的厚度比后侧叉1806的厚度薄，圆形通孔1807与圆形螺纹孔1808同轴；所述角位移传递拨叉18通过内六角螺钉28固定于环形套1102上，内六角螺钉28穿过圆形通孔1807后螺纹配合于圆形螺纹孔1808内。
具体的，所述角位移传递拨叉18上方中部横向开有第一定位通孔1809，红宝石球头轴27下方的主轴内横向开有第二定位通孔2701，第一定位通孔1809与第二定位通孔2701同轴。
具体的，所述红宝石球头杆26通过内六角螺钉28横向固定于红宝石球头轴27上方圆孔内。
具体的，所述二维伺服阀包括阀体5、螺栓固定于阀体5左端面上的油口更改板6、嵌装于阀体5内腔左端的左盖板7、横向嵌装于阀体5内腔的阀套8、横向嵌装于阀套8内腔的阀芯9、嵌装于阀芯9内腔左部的阀芯左堵头10、嵌装于阀体5内腔右部的右盖板15、螺纹配合于阀体5右端的右端盖17、嵌装于阀芯9右端外周的轴向弹簧座20、配合于轴向弹簧座20内的轴向复位弹簧21、嵌装于阀芯9内腔右部的阀芯右堵头23，所述阀芯9右端外周嵌装有c形环外部挡圈24，c形环外部挡圈24用于对轴向弹簧座20限位。
所述二维伺服阀的阀体5内腔具有：进油口（P口）501、工作进油口（A口）502、回油口（T口）503、工作回油口（B口）504；油口更改板6通过螺栓固定于阀体5左端面上；油口更改板6上具有P口转换口601、A口转换口602、T口转换口603、B口转换口604；油口更改板6上的开口与阀体5一一对应。
所述二维伺服阀的阀套8上具有：阀套第一高压孔801、阀套第一工作孔802、阀套低压孔803、阀套第二工作孔804、阀套第二高压孔805；阀芯9上具有：低压孔沉槽901、高压孔沉槽902、低压孔903、高压通孔904、泄压孔905。
具体的，所述右端盖17右上部前后对称设有径向调节座1701且径向调节座1701上前后径向开有径向调节螺纹孔1702，径向调节螺纹孔1702内螺纹配合有径向调节螺钉29。
具体的，所述外转子电机包括电机罩4、电机外转子11、电机外转子磁钢12和电机定子绕组13，所述电机定子绕组13固定于所述阀体5右端外周，电机定子绕组13外周配合有电机外转子磁钢12，电机外转子磁钢12外周配合有电机外转子11，电机外转子11、电机外转子磁钢12和电机定子绕组13均置设于电机罩4内，电机罩4左端固定于阀体5右端。
具体的，所述电机罩4右上部设有圆柱形腔体401，圆柱形腔体401中部横向开有通孔且通孔壁面上设有轴承限位凸台402和密封圈槽403，圆柱形腔体401中部的通孔内嵌装有轴承且轴承左端面与轴承限位凸台402相配合，密封圈槽403内配合有密封圈22；所述电机罩4左端外周凸起有凸耳404，电机罩4通过凸耳404固定于阀体5右端；所述电机罩4上横向嵌装有航空插头组件3。
本发明工作过程：
本发明面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀在工作过程中，结合附图进行说明。
二维伺服阀的结构，本申请团队先前专利中已涉及，不同之处在于，本申请中的二维伺服阀的阀芯9右端固连有外转子电机的电机外转子11，阀芯9和电机外转子11做成一体式，相当于是二维转子，阀芯9的角位移就是电机的角位移。
例，将红宝石球头25与方形槽口1801接触点至阀芯9轴心的距离设计为红宝石球头25与方形槽口1801接触点至红宝石球头轴27下方主轴轴心的距离的三倍。假设阀芯9转动2.4度，半径比1比3，相当于角位移传感器接收转动为7.2度，提高了分辨率。
外转子电机的扭矩比较大，本申请直接电机外转子11带动阀芯9固连，电机外转子11转动，则阀芯9转动。阀芯9设计有高低压孔，当压力改变，就会带动运动。本申请结构具有一个轴向复位弹簧21，结构更为紧凑，同时轴向复位弹簧21起到轴向复位的作用。红宝石球头25位于方形槽口1801内，红宝石头耐磨。由于顶上的红宝石球头轴27半径小，当电机外转子11转动2度时，顶上红宝石球头杆26转动6度。阀芯9的轴向移动会产生干式磨损。红宝石精度高，可以进行配磨，目前的科研院所可以配磨到2微米，精度高，在百分之一内，应用于本申请中的实物制作，可以延长使用寿命。因此，本申请结构符合实际情况，能解决现有技术问题，提高检测精度。
角位移传递拨叉18上的第一定位通孔1809与红宝石球头轴27上的第二定位通孔2701的设计目的是在安装过程中，通过增加一个定位销，能够确保安装的同轴度，在角位移传递拨叉18、红宝石球头轴27固定后，再把定位销取掉。通过一个定位销，实现安装定位；在定位销定位好之后，就可以通过螺栓安装锁死，锁死后拔出定位销。角位移传递拨叉18底下的固定孔是膨胀孔，大口径，可以适度微调。
本申请的轴向调零可以依靠机械装配，也可以根据需要，调节垫片的高度；径向调零依靠径向调节螺钉29。
轴向复位弹簧21用于在阀芯9轴向移动的运动中，缓和冲击；单弹簧的设计，结构更为紧凑。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，其特征在于：包括二维伺服阀、外转子电机和角位移反馈组件，所述二维伺服阀的阀体（5）右端固定有外转子电机的电机定子绕组（13），二维伺服阀的阀芯（9）右端固连有外转子电机的电机外转子（11），外转子电机的电机罩（4）的右上腔室内安装有角位移反馈组件；所述角位移反馈组件包括固定于外转子电机的电机罩（4）右上部侧面的磁钢窗口端盖（2）、固定于磁钢窗口端盖（2）右端面的角度传感器主体（1）、通过轴承横向架设于电机罩（4）右上部内部空腔的红宝石球头轴（27）、磁吸于红宝石球头轴（27）右端面上的角度传感器磁钢（19）、横向安装于红宝石球头轴（27）上方孔内的红宝石球头杆（26）、固连于红宝石球头杆（26）左端的红宝石球头（25）、套装于外转子电机的电机外转子（11）上的角位移传递拨叉（18），角位移传递拨叉（18）上部前后均配合有旋转复位弹簧（30），旋转复位弹簧（30）的另一端与径向调节螺钉（29）末端配合且旋转复位弹簧（30）通过径向调节螺钉（29）预紧，径向调节螺钉（29）径向螺纹配合于二维伺服阀的右端盖（17）上；所述角位移传递拨叉（18）上部配合有红宝石球头（25）；所述角位移传递拨叉（18）上部横向开有第一定位通孔（1809），红宝石球头轴（27）下方的主轴内横向开有第二定位通孔（2701），第一定位通孔（1809）与第二定位通孔（2701）同轴；所述角位移传递拨叉（18）上部开有方形槽口（1801），且方形槽口（1801）内配合有红宝石球头（25），角位移传递拨叉（18）上部前后径向开有盲孔（1802）且盲孔（1802）内配合有旋转复位弹簧（30），角位移传递拨叉（18）中部设有膨胀孔（1803），膨胀孔（1803）内配合于所述电机外转子（11）向内凸起的环形套（1102）上，且膨胀孔（1803）内径大于环形套（1102）外径；所述角位移传递拨叉（18）下部由膨胀孔（1803）竖向延伸有收缩槽（1804），且收缩槽（1804）将角位移传递拨叉（18）下部分为前侧叉（1805）和后侧叉（1806），前侧叉（1805）下方前后径向开有圆形通孔（1807）、后侧叉（1806）下方前后径向开有圆形螺纹孔（1808），前侧叉（1805）的厚度比后侧叉（1806）的厚度薄，圆形通孔（1807）与圆形螺纹孔（1808）同轴；所述角位移传递拨叉（18）通过内六角螺钉（28）固定于环形套（1102）上，内六角螺钉（28）穿过圆形通孔（1807）后螺纹配合于圆形螺纹孔（1808）内；所述红宝石球头杆（26）通过内六角螺钉（28）横向固定于红宝石球头轴（27）上方圆孔内；所述二维伺服阀包括阀体（5）、螺栓固定于阀体（5）左端面上的油口更改板（6）、嵌装于阀体（5）内腔左端的左盖板（7）、横向嵌装于阀体（5）内腔的阀套（8）、横向嵌装于阀套（8）内腔的阀芯（9）、嵌装于阀芯（9）内腔左部的阀芯左堵头（10）、嵌装于阀体（5）内腔右部的右盖板（15）、螺纹配合于阀体（5）右端的右端盖（17）、嵌装于阀芯（9）右端外周的轴向弹簧座（20）、配合于轴向弹簧座（20）内的轴向复位弹簧（21）、嵌装于阀芯（9）内腔右部的阀芯右堵头（23），所述阀芯（9）右端外周嵌装有c形环外部挡圈（24），c形环外部挡圈（24）用于对轴向弹簧座（20）限位；所述右端盖（17）右上部前后对称设有径向调节座（1701）且径向调节座（1701）上前后径向开有径向调节螺纹孔（1702），径向调节螺纹孔（1702）内螺纹配合有径向调节螺钉（29）。
2.如权利要求1所述的面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，其特征在于：所述外转子电机包括电机罩（4）、电机外转子（11）、电机外转子磁钢（12）和电机定子绕组（13），所述电机定子绕组（13）固定于所述阀体（5）右端外周，电机定子绕组（13）外周配合有电机外转子磁钢（12），电机外转子磁钢（12）外周配合有电机外转子（11），电机外转子（11）、电机外转子磁钢（12）和电机定子绕组（13）均置设于电机罩（4）内，电机罩（4）左端固定于阀体（5）右端。
3.如权利要求1所述的面向石灰窑液压同步系统的二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机罩（4）右上部设有圆柱形腔体（401），圆柱形腔体（401）中部横向开有通孔且通孔壁面上设有轴承限位凸台（402）和密封圈槽（403），圆柱形腔体（401）中部的通孔内嵌装有轴承且轴承左端面与轴承限位凸台（402）相配合，密封圈槽（403）内配合有密封圈（22）；所述电机罩（4）左端外周凸起有凸耳（404），电机罩（4）通过凸耳（404）固定于阀体（5）右端；所述电机罩（4）上横向嵌装有航空插头组件（3）。
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Denomination of invention: Two dimensional electro-hydraulic servo valve for hydraulic synchronization system of lime kiln Granted publication date: 20230530 Pledgee: Hangzhou Fuyang sub branch of China Everbright Bank Co.,Ltd. Pledgor: Zhejiang Zhenxin New Material Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980009506 |
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