CN118293247A - 一种调节阀芯零位的传动结构及二维电液伺服阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种调节阀芯零位的传动结构及二维电液伺服阀，传动结构的一端用于连接伺服阀的阀芯，另一端用于连接电机的电机轴，传动结构包括传动机构，所述传动机构具有第一传动件和第二传动件，第一传动件和第二传动件线性传动连接，所述第一传动件与所述电机轴活动连接，所述第二传动件与所述阀芯固定连接；所述传动结构还包括同轴套设于阀芯上的复位调零机构，复位调零机构内部的可活动结构与所述第二传动件相抵靠。本发明能够在遭遇突发断电的情况时，阀芯顺利回到预设零位，同时减小摩擦，提升二维电液伺服阀的运行稳定性和阀芯使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及电液伺服阀领域，具体涉及一种调节阀芯零位的传动结构及二维电液伺服阀。
背景技术
伺服阀作为电液伺服控制系统的重要元件，它不仅可以进行电液信号转换，而且还可以放大功率，其特性影响着整个电液控制系统的性能。一般的电液伺服阀主要包括力反馈喷嘴-挡板滑阀式电液伺服阀、工业用伺服阀、动圈式伺服阀等。近些年来，随着航空航天、机械装备以及工业工程等领域对伺服阀日益增长的需求，人们对伺服阀的研究越来越迫切。二维(2D)电液伺服阀是浙江工业大学阮健教授等设计发明的一种新型的电液伺服阀，其伺服螺旋机构使得阀芯在转动的同时还能直线运动,集先导级和功率级在同一阀芯上。与其它类型的伺服阀相比，二维电液伺服阀不仅功率重量比高、体积小、结构简单，而且抗污染能力强，动态性能好，在很多领域得到一定程度的应用。
现有的二维控制阀为干式结构，其通常在油压腔一侧对阀杆加一个动密封，以防止油液从阀杆处泄漏。但当阀运行于高频工况时，其阀芯不间断的高速启闭会加剧密封圈的磨损失效，长时间的摩擦生热也会导致密封圈老化脆裂，其剥离下来的碎屑极易引起阀芯卡死失效。如申请公布号为CN106438551A，发明名称为波凳管力反馈式2D电液压力伺服阀，该伺服阀的电-机械转换器模块采用干式电机的干式机构方案，阀芯上套设第四O型密封圈，第四O型密封圈用于密封阀芯和阀体，所述第四O型密封圈为动密封，使得阀芯的驱动连接端存在高压动密封密封寿命短的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种调节阀芯零位的传动结构及二维电液伺服阀，能够在遭遇突发断电的情况时，阀芯顺利回到预设零位，同时减小摩擦，提升二维电液伺服阀的运行稳定性和阀芯使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供一种调节阀芯零位的传动结构，所述传动结构的一端用于连接伺服阀的阀芯，另一端用于连接电机的电机轴，包括：传动机构，所述传动机构具有第一传动件和第二传动件，第一传动件和第二传动件线性传动连接，所述第一传动件与所述电机轴活动连接，所述第二传动件与所述阀芯固定连接；所述传动结构还包括同轴套设于阀芯上的复位调零机构，复位调零机构内部的可活动结构与所述第二传动件相抵靠。
进一步的：所述复位调零机构包括能够与伺服阀的阀体固定连接的底座挡件和右塞环，所述可活动结构置于底座挡件和右塞环内，并于底座挡件与右塞环之间活动。
进一步的：所述可活动结构包括分别活动设置于底座挡件与右塞环内且相对设置的两个底座，两个底座之间设有弹性压缩件。
进一步的：所述底座挡件上开设有第一组安装单元，第一组安装单元包括多个第一安装槽，每个第一安装槽内对应设置单个滚动限位体，多个滚动限位体分别与所述底座挡件上的底座和第二传动结构相抵靠，所述第二传动件与多个滚动限位体相抵靠。
进一步的：所述右塞环上开设有第二组安装单元，第二组安装单元包括多个第二安装槽，每个所述第二安装槽内对应设置单个滚动限位体，多个滚动限位体分别与右塞环上的底座和阀芯相抵靠。
进一步的：滚动限位体设置为球体型或端部为半球形的圆柱体型。
进一步的：所述第一传动件包括球头轴和与球头轴第一端固定连接的球头，球头轴的第二端与电机轴滑动连接。
进一步的：所述第二传动件包括一体设置的顶部半环形连接结构、中部杆结构以及下部阀芯连接结构，顶部半环形连接结构与所述第一传动件线性传动连接，下部阀芯连接结构与所述阀芯连接。
进一步的：所述球头轴在电机轴上相对电机轴的轴线偏心布置。
第二方面，本发明实施例还提供一种二维电液伺服阀，包括如上述中任一所述的传动结构、滑阀组件以及电机，滑阀组件包括所述阀芯，阀芯的外侧同轴套设有阀套，阀芯与阀套可以相对滑动及转动，阀套的外侧套设有阀体，所述电机的外部壳体与阀体固定连接，阀体右侧设置湿式腔体，所述电机轴与所述阀芯均部分伸入至湿式腔体中，所述传动结构置于湿式腔体中并对应与电机轴和阀芯连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
1、本发明的电机轴在±36°范围内转动时，由于球头轴与电机轴对应滑动连接，因此赋予了球头轴上下窜动的自由度，从而有效避免了阀芯因受径向力而受损的风险，不仅提升了伺服阀的运行稳定性，也延长了阀芯的使用寿命。
2、本发明的可活动结构中采用了滚珠或滚柱的滚动摩擦原理，滚动限位体在沿阀芯轴向运动的同时，自身也进行旋转，减小了摩擦力。
3、在二维电液伺服阀遭遇突发断电时，本发明能够利用弹性压缩件的弹力，保证阀芯可顺利返回至预设的零位。因此，本发明借助机械反馈方式，使得二维电液伺服阀的传动结构具有更好的拆卸性能、更大的复位力、更强的抗压能力，同时还具备更高的耐温特性。
附图说明
图1是本发明二维电液伺服阀的整体结构示意图；
图2是本发明二维电液伺服阀的典型剖面结构示意图一；
图3是图2A处的局部放大图；
图4是本发明二维电液伺服阀的典型剖面结构示意图二；
图5是本发明第一传动件和第二传动件的连接示意图；
图6是本发明传动结构部分结构的爆炸图；
图7是本发明右塞环的结构示意图；
图8是本发明底座挡件的结构示意图；
图9是本发明滚动限位体的结构示意图。
附图标记：1-伺服阀；2-阀套；3-阀芯；4-电机；5-电机轴；6-第一传动件；7-第二传动件；8-阀体；9-底座挡件；10-右塞环；11-底座；12-弹性压缩件；13-第一安装槽；14-滚动限位体；15-第二安装槽；16-球头轴；17-球头；18-顶部半环形连接结构；19-中部杆结构；20-下部阀芯连接结构；21-外部壳体；22-湿式腔体；23-右端盖；24-端部；25-连接翼。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
如图1至9所示，本发明实施例提供一种调节阀芯零位的传动结构，传动结构的一端用于连接伺服阀1的阀芯3，另一端用于连接电机4的电机轴5，包括：传动机构，传动机构具有第一传动件6和第二传动件7，第一传动件6和第二传动件7线性传动连接，第一传动件6与电机轴5活动连接，第二传动件7与阀芯3固定连接；传动结构还包括同轴套设于阀芯3上的复位调零机构，复位调零机构内部的可活动结构与第二传动件相抵靠。
复位调零机构包括能够与伺服阀1的阀体8固定连接的底座挡件9和右塞环10。底座挡件9的两侧边分别设置有连接翼25，连接翼25通过螺栓与阀体8固定连接。右塞环10设置于阀体8内阀套2的侧边，右塞环10通过左边的滑套和右边的底座挡件9定位。
可活动结构置于底座挡件9和右塞环10内，并于底座挡件9与右塞环10之间活动。
可活动结构包括分别活动设置于底座挡件9与右塞环10内且相对设置的两个底座11，底座挡件9和右塞环10上均分别开设有能够容置对应底座11的槽口，底座11通过对应的槽口对应定位于底座挡件9或右塞环10上。两个底座11之间设有弹性压缩件12，在具体实施例中，弹性压缩件12采用具有压缩量的弹簧。
所述底座挡件9上开设有第一组安装单元，第一组安装单元包括多个第一安装槽13，每个第一安装槽13内对应设置单个滚动限位体14，多个滚动限位体14分别与所述底座挡件9上的底座11和第二传动件7相抵靠，所述第二传动件7与多个滚动限位体14相抵靠。在具体实施例中，底座挡件9上的滚动限位体14设置N1个，N1可以为2、3、4、5、6、7、8。第一安装槽13的设置数量与底座挡件9上的滚动限位体14数量保持一致。多个滚动限位体14在底座挡件9上呈周向间隔布置，且间距相等。
所述右塞环10上开设有第二组安装单元，第二组安装单元包括多个第二安装槽15，每个所述第二安装槽15内对应设置单个滚动限位体14，多个滚动限位体14分别与右塞环10上的底座11和阀芯3相抵靠。在具体实施例中，右塞环10上的滚动限位体14设置N2个，N2可以为2、3、4、5、6、7、8。第二安装槽15的设置数量与右塞环10上的滚动限位体14数量保持一致。多个滚动限位体14在右塞环10上呈周向间隔布置，且间距相等。
滚动限位体14设置为球体型或端部24为半球形的圆柱体型。在具体实施例中，滚动限位体14通常采用高强度的合金钢制造，具有高强度、高精度和耐磨损的特点。本发明采用了滚珠或滚柱的滚动摩擦原理，滚动限位体14在沿阀芯3轴向运动的同时，自身也进行旋转，减小了摩擦力。
为了保证滚动限位体14不掉出右塞环10或底座挡件9，第一安装槽13和第二安装槽15的槽深大于阀芯3轴向移动的距离。
第一传动件6包括球头轴16和与球头轴16第一端固定连接的球头17，球头轴16的第二端与电机轴5滑动连接，球头轴16在电机轴5上相对电机轴5的轴线偏心布置。在具体实施例中，电机轴5在±36°的范围内转动时，球头轴16与电机轴5对应滑动，且球头17不会与顶部半环形连接结构18分离。
本发明电机4轴在±36°范围内转动时，由于球头轴16与电机4轴对应滑动连接，因此赋予了球头轴16上下窜动的自由度，从而有效避免了阀芯3因受径向力而受损的风险，不仅提升了伺服阀1的运行稳定性，也延长了阀芯3的使用寿命。
第二传动件7包括一体设置的顶部半环形连接结构18、中部杆结构19以及下部阀芯连接结构20，顶部半环形连接结构18与第一传动件6线性传动连接，下部阀芯连接结构20与阀芯3连接。在具体实施例中，球头17和第二传动件7均采用耐磨材料制作，如球头17采用钨钢球头，有利于提高传动机构的耐用性和寿命。
顶部半环形连接结构18与球头17之间采用线接触的方式具有受力均匀和减少振动和噪声的优点。即，1、由于线接触是通过一条线进行接触，因此受力分布更为均匀，能有效减少应力集中现象，从而降低零件的疲劳和损伤。2、线接触方式能使接触力分布更均匀，有助于减少振动和噪声的产生，从而提高系统的稳定性和工作效率。
本发明实施例还提供一种二维电液伺服阀，包括传动结构、滑阀组件以及电机4，滑阀组件包括阀芯3，阀芯3的外侧同轴套设有阀套2，阀芯3与阀套2可以相对滑动及转动，阀套2的外侧套设有阀体8，电机4的外部壳体21与阀体8固定连接，阀体8右侧设置湿式腔体22，电机轴5与阀芯3均部分伸入至湿式腔体22中，传动结构置于湿式腔体22中并对应与电机轴5和阀芯3连接。
阀体8的最右侧设置右端盖23，将右端盖23拆卸后，操作人员可通过该端口将湿式腔体22内的传动机构进行拆卸、修理和维护。
上述二维电液伺服阀1的工作原理：
所述电机4收到控制信号在±36°的范围内转动，并带动第一传动件6摆动，第一传动件6摆动从而带动第二传动件7摆动。第二传动件7摆动带动阀芯3转动。阀芯3转动的过程中敏感腔压力发生变化，使得阀芯3在做旋转运动的同时，进行轴向运动(参照现有技术)。
阀芯3进行向左轴向运动时，第二传动件7的下部阀芯连接结构20推动底座挡件9内的滚动限位体14向左轴向移动。这一过程中，底座挡件9内的滚动限位体14会带动底座挡件9这一侧的底座11一同运动，此时弹性压缩件12被压缩。
阀芯3进行向右轴向运动时，阀芯3的台阶面会推动右塞环10内的滚动限位体14向右轴向移动。这一过程中，右塞环10内的滚动限位体14会带动右塞环10这一侧的底座11一同运动，此时弹性压缩件12也被压缩。
在二维电液伺服阀遭遇突发断电时，本发明能够利用弹性压缩件12的弹力，保证阀芯3可顺利返回至预设的零位。因此，本发明借助机械反馈方式，使得二维电液伺服阀的传动结构具有更好的拆卸性能、更大的复位力、更强的抗压能力，同时还具备更高的耐温特性。
依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种调节阀芯零位的传动结构及二维电液伺服阀，并且能够产生本发明所记载的积极效果。
如无特殊说明，本发明中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是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，因此本发明中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，本发明中，若有术语“设置”、“相连”及“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。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种调节阀芯零位的传动结构，所述传动结构的一端用于连接伺服阀的阀芯，另一端用于连接电机的电机轴，其特征在于：包括传动机构，所述传动机构具有第一传动件和第二传动件，第一传动件和第二传动件线性传动连接，所述第一传动件与所述电机轴活动连接，所述第二传动件与所述阀芯固定连接；所述传动结构还包括同轴套设于阀芯上的复位调零机构，复位调零机构内部的可活动结构与所述第二传动件相抵靠。
2.根据权利要求1所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述复位调零机构包括能够与伺服阀的阀体固定连接的底座挡件和右塞环，所述可活动结构置于底座挡件和右塞环内，并于底座挡件与右塞环之间活动。
3.根据权利要求2所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述可活动结构包括分别活动设置于底座挡件与右塞环内且相对设置的两个底座，两个底座之间设有弹性压缩件。
4.根据权利要求2所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述底座挡件上开设有第一组安装单元，第一组安装单元包括多个第一安装槽，每个第一安装槽内对应设置单个滚动限位体，多个滚动限位体分别与所述底座挡件上的底座和第二传动结构相抵靠，所述第二传动件与多个滚动限位体相抵靠。
5.根据权利要求3所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述右塞环上开设有第二组安装单元，第二组安装单元包括多个第二安装槽，每个所述第二安装槽内对应设置单个滚动限位体，多个滚动限位体分别与右塞环上的底座和阀芯相抵靠。
6.根据权利要求4或5所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述滚动限位体设置为球体型或端部为半球形的圆柱体型。
7.根据权利要求1所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述第一传动件包括球头轴和与球头轴第一端固定连接的球头，球头轴的第二端与电机轴滑动连接。
8.根据权利要求1所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述第二传动件包括一体设置的顶部半环形连接结构、中部杆结构以及下部阀芯连接结构，顶部半环形连接结构与所述第一传动件线性传动连接，下部阀芯连接结构与所述阀芯连接。
9.根据权利要求7所述的一种调节阀芯零位的传动结构，其特征在于：所述球头轴在电机轴上相对电机轴的轴线偏心布置。
10.一种二维电液伺服阀，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的传动结构、滑阀组件以及电机，滑阀组件包括所述阀芯，阀芯的外侧同轴套设有阀套，阀芯与阀套可以相对滑动及转动，阀套的外侧套设有阀体，所述电机的外部壳体与阀体固定连接，阀体右侧设置湿式腔体，所述电机轴与所述阀芯均部分伸入至湿式腔体中，所述传动结构置于湿式腔体中并对应与电机轴和阀芯连接。
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