CN203836286U

CN203836286U - 一种电液比例舵机专用阀

Info

Publication number: CN203836286U
Application number: CN201420102597.6U
Authority: CN
Inventors: 杨耕新
Original assignee: Jiangsu Maritime Institute
Current assignee: Jiangsu Maritime Institute
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2024-03-07

Abstract

本实用新型公开了一种船用电液比例舵机专用阀，其包括阀本体，比例电磁铁和单向阀，所述阀本体包括阀体和阀芯，阀体内设有主阀孔，主阀孔与阀芯配合；所述阀本体的两端分别固定设有第一比例电磁铁和第二比例电磁铁，所述第一比例电磁铁的第一衔铁和阀芯的一端连接，第二比例电磁铁的第二衔铁和阀芯的另一端连接；第一单向阀设置在第一油口P和第一换向油口A的油路上，第二单向阀设置在第二换向油口B和第二油口T油路上。本实用新型适应正常操舵和负扭矩工况，转舵油缸运动速度平滑，无起动和停止的冲击振动；同时能减少超调和欠调，避免油缸频繁的加速、停止和换向，缩短舵机系统趋于稳定时间。

Description

一种电液比例舵机专用阀

技术领域

本实用新型涉及一种电液比例舵机操舵装置，尤其涉及一种用于船舶的电液比例舵机专用阀。

背景技术

阀控型船用液压舵机一般由泵组、转舵机构、控制阀组、油箱及其连接管路组成。舵机专用阀是控制阀组核心，由舵机专用阀控制转舵机构的运动，以适应正常操舵、防海浪冲击、负扭矩工况。

目前，公知的阀控型船用液压舵机控制转舵所使用的舵机专用阀是液控平衡阀。授权公告号CN 2O1770000 U、授权公告日2011年03月23日的实用新型专利，其在船用液压舵机中采用防浪、负扭矩阀控制转舵机构和液控平衡阀，适应正常操舵和克服负扭矩工况。现有技术解决了防海浪冲击、适应负扭矩工况，但还存在不足，液动滑阀根据进出油路压力差变化频繁动作，进出转舵油缸的油液流量和压力变化较大，转舵油缸动作的速度变化不平滑，转舵油缸存在着冲击和脉动现象，噪音大，油缸部件易损坏的问题非常突出。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种用于船舶正常操舵和适应海浪冲击、负扭矩工况的高度集成的电液比例舵机专用阀。

本实用新型的技术方案是提供一种电液比例舵机专用阀，包括阀本体，其特征在于：还包括比例电磁铁和单向阀，所述阀本体包括阀体和阀芯，阀体内设有主阀孔，主阀孔与阀芯配合；所述阀本体的两端分别固定设有第一比例电磁铁和第二比例电磁铁，所述第一比例电磁铁的第一衔铁和阀芯的一端连接，第二比例电磁铁的第二衔铁和阀芯的另一端连接；第一单向阀设置在第一油口和第一换向油口的油路上，第二单向阀设置在第二换向油口和第二油口的油路上。

进一步地，还包括控制电路，用于控制通过比例电磁铁电流的大小和方向，来控制比例电磁铁产生磁场力的大小和方向，进而控制阀芯的位移，实现油路中油路流向和流量控制，所述控制电路分别与第一比例电磁铁和第二比例电磁铁连接。根据接收到的控制台的控制信号、转舵油缸动作反馈信号，实现闭环控制。

进一步地，所述单向阀包括单向阀孔、与单向孔相配合的单向阀芯、复位弹簧和单向阀盖，所述复位弹簧作用于单向阀芯和单向阀盖间，单向阀盖采用螺栓固定在阀体上。

本实用新型的单向阀、控制电路和阀本体相集成构成舵机专用阀，该阀装置简洁、紧凑、稳定性更高，有利于降低设备制造成本，且安装、使用和维护更方便，对操作人员无特别的技能要求。

本实用新型的第一油口P（或第二油口T）和动力泵组的输出口通过管道连接，第二油口T（或第一油口P）通过管道和油箱相连接，第一换向油口A和第二换向油口B分别和转舵油缸连接。本实用新型的控制电路分别与设置在转舵油缸上的传感器和舵操作控制台连接。所述控制电路接收到来自操作端的操舵信号和转舵油缸传感器信号，对其所收到的信号进行PID处理后经比例放大器放大形成驱动比例电磁铁的驱动电流，以适应正常操舵和负扭矩工况，使转舵油缸的运动速度变化平滑，消除转舵油缸冲击和脉动现象，降低噪音，提高油缸部件使用寿命，降低使用成本。驱动电流大比例电磁铁产生推动力大则本实用新型阀的开度大，反之则小。转舵油缸起动时控制电路输出的驱动电流由小到大，驱动阀芯使阀的开度逐步增大，则转舵油缸逐步加速直到最大速度；转舵油缸停止时控制电路逐步减小输出的驱动电流，阀的开度逐步减小，转舵油缸缓慢减速直致停止。转舵油缸起动和停止的整个过程中，转舵油缸的速度平滑变化，无起动和停止时由于惯性引起的冲击振动。本实用新型的阀芯处于中位时，油路中的单向阀阻断油路进行稳舵。

有益效果

转舵油缸运动速度平滑，无起动和停止时由于惯性引起的冲击振动。采用比例电磁铁及其控制电路, 在转舵油缸起动和停止时控制电路采用PID控制算法输出缓慢变的驱动电流，控制本实用新型的阀的开度逐步变化，进而使油缸的速度平滑变化，消除转舵油缸起动和停止时引起的冲击振动，保证转舵油缸和舵叶动作速度变化平滑、无冲击振动。

适应负扭矩工况。控制电路根据操作端的操舵信号、转舵油缸传感器信号和舵角信号，采用PID控制算法对所收到信号进行处理，减少超调和欠调，避免油缸频繁的加速、停止和换向，减少油缸起动和停止引起的冲击振动，并缩短舵机系统达到设定舵角并趋于稳定时间。

单向阀、控制电路和阀本体相集成构成舵机专用阀，该阀装置简洁、紧凑、稳定性更高，有利于降低设备制造成本，且安装、使用和维护更方便。

附图说明

图1 本实用新型的一种电液比例舵机专用阀结构示意图。

图2 本实用新型专用阀的一应用原理示意图。

图中，1-阀体，2-阀芯，3-比例电磁铁，4-单向阀芯，5-复位弹簧，6-单向阀阀盖，21-电液比例舵机专用阀，22-比例放大器，23-转舵油缸。

具体实施方式

为了阐明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及最优具体实施方式对本实用新型做进一步的介绍。

如图1所示，本实用新型的一种电液比例舵机专用阀，包括阀本体、比例电磁铁、单向阀和控制电路，所述阀本体包括阀体1和阀芯2，阀体1内设有主阀孔，主阀孔与阀芯2相配合；所述阀本体的两端分别固定设有第一比例电磁铁和第二比例电磁铁3，所述第一比例电磁铁的第一衔铁和阀芯2的一端连接，第二比例电磁铁3的第二衔铁和阀芯2的另一端连接；第一单向阀设置在第一油口P和第一换向油口A的油路上，并位于阀芯2的上部；第二单向阀设置在第二换向油口B和第二油口T的油路上，并位于阀芯2的上部。如图2所示，本实用新型的阀体1的第一油口P（或第二油口T）通过管线与动力泵组的输出口连接，阀体1的第二油口T(或第一油口P)通过管线与回油箱连接；阀体1的第一换向油口A、第二换向油口B通过管线与转舵油缸23连接。

所述控制电路分别与电液比例舵机专用阀21的第一比例电磁铁和第二比例电磁铁3连接，所述控制电路分别与舵操作控制台、转舵油缸传感器和舵角传感器连接。所述控制电路接收到来自操作端的操舵信号和转舵油缸传感器信号，对其所收到的信号进行PID处理后经比例放大器22放大后形成驱动比例电磁铁的驱动电流，以适应负扭矩工况，控制比例电磁铁产生磁场力的大小和方向，进而控制阀芯的位移大小和位移方向以及阀芯运动的速度和加速度平滑变化，实现油路中油路流向和流量控制，使转舵油缸的运动速度变化平滑，消除转舵油缸23起动冲击和停止冲击震动现象，降低噪音大，提高油缸部件使用寿命，降低使用成本。

所述设置在第一油口P和第一换向油口A的油路上的第一单向阀包括单向阀孔、与单向孔相配合的单向阀芯4、复位弹簧5和单向阀盖6，所述复位弹簧5作用于单向阀芯4和单向阀盖6间，单向阀盖6采用螺栓固定在阀体上。设置在第二换向油口B和第二油口T油路上第二单向阀的结构及其安装方式与第一单向阀相同，在些就不在一一描述。

控制电路收到来自操作端设定舵角的操舵信号与舵角传感器的实际舵角信号，当所收到的两信号存在偏差时，其对所收到的信号进行PID运算处理后经比例放大器放大后形成驱动比例电磁铁的驱动电流推动阀芯2动作，进而控制油缸和舵叶动作，直到信号偏差为零。

如当信号偏差不为零时，分左、右操舵两种工况。

左操舵工况：比例电磁铁推动阀芯2右移，由阀体1的第一油口P、阀芯2、第一单向阀与第一换向油口A以及连接管道构成进油路；第二换向油口B、阀芯2与阀体1的开口和第二油口T以及连接管道构成回油路。

如当信号偏差为零时，比例电磁铁推动阀芯2复位并位于中位，单向阀起液压锁作用进行稳舵。

右操舵工况：比例电磁铁推动阀芯2左移，由阀体1第二油口T、第二单向阀、第二换向油口B以及连接管道构成进油路；第一换向油口A、阀芯2与阀体1的开口和第一油口P以及连接管道构成回油路。

控制电路根据操作端的操舵信号、转舵油缸传感器信号和舵角信号，采用PID控制算法对所收到信号进行处理，减少超调和欠调，避免油缸频繁的加速、停止和换向，减少油缸起动和停止引起的冲击振动，并缩短舵机系统达到设定舵角并趋于稳定时间。

本实用新型的控制电路用于控制比例电磁铁产生磁场力的大小和方向，实现油路中油路流向和流量控制，使转舵油缸的运动速度变化平滑，消除转舵油缸起动冲击和停止冲击震动现象，降低噪音，提高油缸部件使用寿命，降低使用成本。驱动电流大比例电磁铁产生推动力大则本实用新型阀的开度大，反之则小。当起动转舵油缸时，控制电路根据接收到的信号采用PID算法运算后输出的驱动电流由小到大，阀的开度逐步增大，则转舵油缸逐步加速直到最大速度；当停止转舵油缸时，控制电路根据PID算法逐步减小输出的驱动电流，阀的开度逐步减小，转舵油缸缓慢减速直致停止。在转舵油缸起动和停止的整个过程中，特别在转舵油缸起动的初始过程中转舵油缸的速度缓慢增加，速度平滑变化；在转舵油缸停止的终了过程中转舵油缸的速度缓慢减小至停止，速度平滑变化；消除了转舵油缸在起动和停止时由于惯性引起的冲击振动。当本实用新型的阀芯处于中位时，油路中的单向阀阻断油路进行稳舵。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims

1.一种电液比例舵机专用阀，包括阀本体，其特征在于：还包括比例电磁铁和单向阀，所述阀本体包括阀体和阀芯，阀体内设有主阀孔，主阀孔与阀芯配合；所述阀本体的两端分别固定设有第一比例电磁铁和第二比例电磁铁，所述第一比例电磁铁的第一衔铁和阀芯的一端连接，第二比例电磁铁的第二衔铁和阀芯的另一端连接；第一单向阀设置在第一油口和第一换向油口的油路上，第二单向阀设置在第二换向油口和第二油口的油路上。

2.根据权利要求1所述的电液比例舵机专用阀，其特征在于：还包括用于控制通过比例电磁铁电流大小和方向的控制电路，所述控制电路分别与第一比例电磁铁和第二比例电磁铁连接。

3.根据权利要求1所述的电液比例舵机专用阀，其特征在于：所述单向阀包括单向阀孔、与单向孔相配合的单向阀芯、复位弹簧和单向阀盖，所述复位弹簧作用于单向阀芯和单向阀盖间，单向阀盖采用螺栓固定在阀体上。