CN1789732A - 带先导式伺服阀的调速离合器控制系统 - Google Patents

Abstract

一种带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，其特点是在控制油路中设有一个先导式伺服阀。该先导式伺服阀包括主阀座、主阀芯、主弹簧、电液比例先导阀和手动先导阀。主阀座内设有圆柱体形内腔和连接该内腔的油路，在油路上设有多处节流孔。主阀芯和主弹簧设置在主阀座的内腔，其中主阀芯设置在主弹簧上方并与主弹簧固定相连。电液比例先导阀和手动先导阀安装在主阀座的上方并与主阀座油路相连。本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统可满足输出油压从零到额定油压之间的无级调压，从而实现调速度离合器的输出转速在0－100％输入转速度范围内的无级调速，并有利于防止离合器的“带排”现象。

Description

带先导式伺服阀的调速离合器控制系统

技术领域

本发明涉及一种传动机械，尤其涉及一种带先导式伺服阀的调速离合器控制系统。

背景技术

液粘调速离合器是国外在二十世纪七十年代发展起来并得到广泛应用的新型传动装置，它依靠液体的粘性和油膜的剪切作用来传递转矩，并通过高性能的调速控制系统来调节转速。具有理论上可以在0～100％的范围内无级调速，可空载启动，可高效率无滑差运行，结构紧凑、尺寸小、重量轻，摩擦片工作寿命长等一系列优点。

现有液粘调速离合器产品主体机械结构大同小异，均为湿式片式离合器，区别体现在调速控制系统，这是实现调速功能的关键部件，典型的调速控制系统主要包括以下三种：

1)含奥米伽阀的液压半桥调速控制系统，其特点是结构简单，奥米伽阀具有反馈能力，但缺点是依赖于液压反馈，长期运转后工作油粘度的变化使其控制的输出转速产生变化，控制精度偏低，另外这种控制系统在输出转速接近零的低转速区域存在控制死区。

2)以输出转速为反馈信号、以电液压力伺服阀为电液转换执行元件的调速控制系统，其特点是具有良好的动态响应能力和静态特性，成本高，对油液清洁度要求高，易卡滞，因而工作可靠性受到影响。

3)以输出转速为反馈信号，以先导式比例节流阀为液转换执行元件的调速控制系统，其特点是成本较低，对油液清洁度要求较低，但在低速段存在控制死区，另外，主调压阀自身不带油压反馈，易产生压力超调，从而影响了动态响应能力。

目前国内还未见有带先导式伺服阀的液粘调速离合器控制系统的报道。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，以实现输出转速在输入转速的0～100％范围内的无级调速。

本发明的目的是这样实现的，一种带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，与调速离合器相连，包括油箱、油泵、滤器、主油压阀、奥米伽阀、输出转速传感器、电控箱和相应输油连接管路，还包括通过输油管路连接在主油压阀和奥米伽阀之间的先导式伺服阀，该先导式伺服阀包括主阀座、主阀芯、主弹簧、电液比例先导阀和手动先导阀；所述主阀座内设有圆柱体形内腔和连接该内腔的油路，在油路上设有多处节流孔，所述主阀芯和主弹簧设置在主阀座的内腔，其中主阀芯设置在主弹簧上方并与主弹簧固定相连；所述电液比例先导阀和手动先导阀安装在主阀座的上方并与主阀座油路相连。

所述设在主阀座内的油路包括主油路、支油路、出口油路、回流油路和反馈油路，所述主油路的进口通过输油管路连接主油压阀，主油路在主阀座内依序通过一支油路与主阀座内腔的中部连通，通过一支油路与主阀座内腔的顶部连通，并依次通过电液比例先导阀和手动先导阀，最后经过主阀座内腔上部的连通口，流回油箱，在位于连接主阀座内腔中部的支油路和连接主阀座内腔顶部的支油路之间的主油路上设有一节流孔；出口油路设置在主油路与主阀座内腔的上部连通口的下方，将主阀座内腔与油箱连通形成油路出口，该出口通过输油管路连接奥米伽阀，所述回流油路从主阀座内腔的底部向下贯通，其出口通过输油管路与油箱连通，在回流油路上设有一节流孔；所述反馈油路连接在出口油路和回流油路的节流孔上方，在反馈油路上设有一节流孔。

所述主阀芯的上部设有一环形凹槽，当主阀芯处于高位时，该环形凹槽将与主阀座内腔的上部连通的支油路与出口油路连通，而与主阀座内腔中部连通的支油路则被主阀芯的阀体封闭，在主阀芯下移过程中，该凹槽与连通主阀座内腔中部的支油路连通进而将该支油路与出口油路连通，其连通口随主阀芯下移距离的增加而逐渐扩大，无论主阀芯处于何种位置，出口油路始终与其上的凹槽连通。

所述电液比例先导阀和手动先导阀均为节流阀，其节流口的大小可电动或手动控制。

本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、由于在先导式伺服阀内合理地设置了多条油路和多个节流孔，使其具有从零到额定油压范围内的无级调压作用，使调速离合器可以实现输出转速在输入转速的0～100％范围内无级调速。

2、由于在先导式伺服阀内设置了反馈油路，并在反馈油路上设置了节流孔，输出油压经过比例缩小后，作用于主阀芯的一端，使其具有输出油压反馈功能。

3、由于采用了合理的油路设计，使先导式伺服阀在输出油压调节到零时，输出端和油箱接通，确保此时输出端的回油，有利于防止离合器的“带排”现象。

附图说明

通过以下对本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统的结构原理示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，包括油箱1、油泵2、滤器3、主油压阀4、先导式伺服阀5、奥米伽阀6、输入轴7、油缸油腔8、油缸活塞9、磨擦元件10、输出轴11、输出转速传感器12和电控箱13。油箱1、油泵2、滤器3、主油压阀4、先导式伺服阀5、奥米伽阀6顺序通过输油管路相连，奥米伽阀6设置在输入轴7内。本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统在工作时，控制油经油泵输送并通过各阀件调整油压后，进入工作油缸8，推动活塞9使摩擦元件10之间产生摩擦力，从而使输入轴7带动输出轴11旋转，在输出端装有转速传感器12，提供反馈信号给电控箱13，电控箱13把该信号与指令信号比较后，输出电流信号给先导式伺服阀5，改变控制油压，使活塞推力变化，摩擦元件之间摩擦力变化，从而改变输出转速，实现整个控制系统的闭环，其中先导式伺服阀5和奥米伽阀6自身具有反馈，分别形成局部的小闭环。

请继续参见图1，本发明中的先导式伺服阀5包括主阀座51、主阀芯52、主弹簧53、电液比例先导阀54和手动先导阀55。主阀座51内设有圆柱体形内腔和连接该内腔的油路，主阀芯52和主弹簧53设置在主阀座的内腔，其中主阀芯52设置在主弹簧上方并与主弹簧固定相连。电液比例先导阀54和手动先导阀55安装在主阀座51的上方。电液比例先导阀和手动先导阀均为节流阀，其节流口的大小可电动或手动控制。设在主阀座51内的油路包括主油路511、与主油路连通的支油路512、513和514、出口油路516、回流油路517和反馈油路518。主油路511的进口通过输油管路连接主油压阀4，主油路在主阀座内依序通过支油路512与主阀座内腔的中部连通，通过支油路513与主阀座内腔的顶部连通，主油路511依次通过电液比例先导阀54与手动先导阀55，通过支油路514与主阀座内腔的上部连通。最后流回油箱。在位于支油路512和支油路513之间的主油路上设有节流孔5111。出口油路516设置在主油路与主阀座内腔上部连通口的下方，将主阀座内腔与外界连通形成油路出口，该出口通过输油管路连接奥米伽阀6。回流油路517从主阀座内腔的底部向下贯通，其出口通过输油管路与油箱1连通，在回流油路上设有节流孔5171。反馈油路518连接在出口油路516和回流油路517的节流孔5171上方，在反馈油路上设有节流孔5181。

请继续参见图1，本发明中的先导式伺服阀5的主阀芯52的上部设有一环形凹槽521，当主阀芯处于高位时(即图1中所示位置)，该环形凹槽将与主阀座内腔的上部连通的支油路514与出口油路516连通，而与主阀座内腔中部连通的支油路512则被主阀芯的阀体封闭。在主阀芯52下移过程中，该环形凹槽与支油路512连通进而将该支油路与出口油路516连通，其连通口随主阀芯下移距离的增加而逐渐扩大。无论主阀芯处于何种位置，出口油路516始终与主阀芯上的环形凹槽521连通。

本发明中的先导式伺服阀5的工作过程原理可结合图1说明如下：油液从主油路511的进口进入伺服阀的主阀座51内并沿主油路511前进，由于主油压阀4的作用，在支油路512进入主阀座51内腔的进口P处的油压P_P为恒定值，此时主阀芯52在主弹簧53的作用下的初始位置如图1所示，阻碍油液进入油腔。油液继续前进沿主油路511经节流孔5111流至支油路513进入主阀座51内腔的进口X处，使油压作用于主阀芯52上端，并继续前进流经电液比例先导阀54和手动先导阀55回到油箱。电液比例先导阀54和手动先导阀55均为节流阀，可调节X处的油压P_X，由于P_X的作用，主阀芯52向下移动，使P处的油液进入内腔后从出口油路516的出口T流出，由于P处的开口可调，形成节流，故P处至T处产生压降，即P_T≤P_P，开口小则压降大，开口大则压降小，当开口足够大时，压降可忽略不计，先导式伺服阀就是通过调节主阀芯52的高低位置即P处开口的大小来实现调节油压的目的。油液在流经出口油路516时，会有一部分油液经反馈油路518及其上的节流孔5181流至回流油路517与主阀座内腔底部的连接口Y处并从该处进入内腔，使油压作用于主阀芯52的下端。反馈油路518来的油液还有一部分经过节流孔5171流回油箱1，由于节流孔5181、5171的作用，T处至Y处也产生压降，即P_Y＝kP_T(k＜1，由阻尼孔5181、5171的孔径确定)。主阀芯52的上下油压形成平衡关系式

其中F_弹簧-弹簧的作用力

A-主阀芯面积。

经推导得出：

从上式可以看出，k、F_弹簧、A由阀的结构决定，通过电液比例先导阀54和手动先导阀55调节P_X时，P_T值随即产生一一对应的变化。

虽然先导阀54和55所调节出的油压P_X在接近零的某一区域存在调节死区，但先导式伺服阀的引入成功地解决了这一问题，从上式可以看出，只要调节油压P_X使其小于

时，主阀芯52即把P口关闭，输出油压P_T为零。因此，先导式伺服阀实现了从零到额定油压范围内的无级调压功能。

先导式伺服阀自身的油压反馈功能是指出口油路516上的一部分油液经反馈油路518及其上的节流孔5181作用于主阀芯52的下端并形成油压P_X，改变主阀芯52的位置来改变P处开口的大小，从而达到改变自身即输出油压P_T的作用。

先导式伺服阀在输出油压为零时，即图1所示的位置，出口油路516与支油路514是连通的，这样可以使油缸中的油液经主油路511末端流回油箱1，避免油缸胀滞，从而有利于避免离合器的“带排”现象。

综上所述，本发明带先导式伺服阀的调速离合器控制系统可满足输出油压从零到额定油压之间的无级调压，从而实现调速度离合器的输出转速在0-100％输入转速度范围内的无级调速。

Claims (4)

1.一种带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，与调速离合器相连，包括油箱、油泵、滤器、主油压阀、奥米伽阀、输出转速传感器、电控箱和相应输油连接管路，其特征在于：还包括通过输油管路连接在主油压阀和奥米伽阀之间的先导式伺服阀，该先导式伺服阀包括主阀座、主阀芯、主弹簧、电液比例先导阀和手动先导阀；所述主阀座内设有圆柱体形内腔和连接该内腔的油路，在油路上设有多处节流孔，所述主阀芯和主弹簧设置在主阀座的内腔，其中主阀芯设置在主弹簧上方并与主弹簧固定相连；所述电液比例先导阀和手动先导阀安装在主阀座的上方并与主阀座油路相连。

2.根据权利要求书1所述的带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，其特征在于：所述设在主阀座内的油路包括主油路、支油路、出口油路、回流油路和反馈油路，所述主油路的进口通过输油管路连接主油压阀，主油路在主阀座内依序通过一支油路与主阀座内腔的中部连通，通过一支油路与主阀座内腔的顶部连通，并依次通过电液比例先导阀和手动先导阀，最后经过主阀座内腔上部的连通口，流回油箱，在位于连接主阀座内腔中部的支油路和连接主阀座内腔顶部的支油路之间的主油路上设有一节流孔；出口油路设置在主油路与主阀座内腔的上部连通口的下方，将主阀座内腔与油箱连通形成油路出口，该出口通过输油管路连接奥米伽阀，所述回流油路从主阀座内腔的底部向下贯通，其出口通过输油管路与油箱连通，在回流油路上设有一节流孔；所述反馈油路连接在出口油路和回流油路的节流孔上方，在反馈油路上设有一节流孔。

3.根据权利要求书1所述的带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，其特征在于：所述主阀芯的上部设有一环形凹槽，当主阀芯处于高位时，该环形凹槽将与主阀座内腔的上部连通的支油路与出口油路连通，而与主阀座内腔中部连通的支油路则被主阀芯的阀体封闭，在主阀芯下移过程中，该凹槽与连通主阀座内腔中部的支油路连通进而将该支油路与出口油路连通，其连通口随主阀芯下移距离的增加而逐渐扩大，无论主阀芯处于何种位置，出口油路始终与其上的凹槽连通。

4.根据权利要求书1所述的带先导式伺服阀的调速离合器控制系统，其特征在于：所述电液比例先导阀和手动先导阀均为节流阀，其节流口的大小可电动或手动控制。