CN206668651U - 一种插装式电液比例舵机专用阀 - Google Patents

Abstract

一种插装式电液比例舵机专用阀，由阀体、先导滑阀、衔铁推杆、比例电磁铁、先导复位弹簧、先导阀端盖、插装阀体、插装阀芯、插装阀复位弹簧、插装阀盖、梭阀芯和梭阀座组成。阀体内由主油路和先导控制油路组成，主油路由左右两个主阀孔、插装阀体、插装阀芯、插装阀复位弹簧、插装阀盖、梭阀孔、梭阀芯和梭阀座组成，先导控制油路由先导阀孔与先导滑阀配合，先导滑阀一端有先导复位弹簧与先导阀端盖接触，另一端比例电磁铁的衔铁推杆与先导滑阀接触，比例电磁铁通过螺钉与阀体连接，对控制油路进行线性控制，进而对主油路的插装阀体与插装阀芯开度进行动态调节。本实用新型实现主油路和先导控制油路的集成，结构紧凑、流动阻力小、流通能力大。

Description

一种插装式电液比例舵机专用阀

技术领域

本实用新型属于舵机领域，具体涉及一种船用的插装式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，适应正常操舵和克服负扭矩工况。在克服负扭矩工况时，外界负扭矩与舵叶转动方向一致，液动滑阀根据进出操舵油缸油压变化动作频繁，系统趋于稳定时间长、振幅大，转舵油缸动作不够匀速，存在冲击现象。液控平衡阀广泛采用滑阀式结构，流动阻力大，换向可靠性差、流通能力小，不能满足大流量、大扭矩舵机系统精准控制要求。

实用新型内容

本实用新型的针对现有技术中的不足，提供一种在船用阀控型液压舵机中满足大流量和动态控制的插装式电液比例舵机专用阀。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于，包括：阀体、先导滑阀、衔铁推杆、比例电磁铁、先导复位弹簧、先导阀端盖、插装阀体、插装阀芯、插装阀复位弹簧、插装阀盖、梭阀芯和梭阀座；

所述阀体内的上部水平开设有先导阀孔，所述先导滑阀安装在先导阀孔内，所述先导阀端盖安装在先导阀孔左端的阀体上，先导滑阀的左端通过先导复位弹簧与先导阀端盖相接触，先导滑阀的右端依次连接衔铁推杆和比例电磁铁，所述比例电磁铁通过衔铁推杆伸入至先导阀孔内；

所述阀体内的下部左右两端均水平开设有主阀孔，两个主阀孔内各安装有一个插装阀体，主阀孔两端的阀体各安装有一个插装阀盖，插装阀体内的插装阀芯均通过插装阀复位弹簧与插装阀盖相接触。

所述阀体内的两个主阀孔之间水平开设有梭阀孔，梭阀孔的两端均设有锥孔，梭阀孔内安装有梭阀芯，梭阀孔右端通过梭阀座与插装阀体相接触。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述阀体设有第一控制油口、第二控制油口、第一旁路油口、第二旁路油口、第一油口、第二油口、第一换向油口和第二换向油口；

所述第一油口和第二油口由梭阀芯与锥孔接触阻断，所述第一旁路油口和第二旁路油口回油进油箱，所述插装阀芯根据控油腔的压力高低实现双向通止，所述第一油口和第一换向油口通过插装阀芯的通止来进行联通，所述第二油口和第二换向油口通过插装阀芯的通止来进行联通；

先导滑阀右移时，左右端的插装阀体的控油腔分别与第一旁路油口和第二旁路油口联通，左端的插装阀体的第一油口、插装阀芯与插装阀体开度、第一换向油口以及连接管道构成油路，右端的插装阀体的第二换向油口、插装阀芯与插装阀体开度、第二油口以及连接管道构成油路；

先导滑阀左移时，左右端的插装阀体的控油腔分别与第一控制油口和第二控制油口联通，左右端的插装阀体的插装阀芯逐渐关小至关闭。

所述第一油口和第二油口分别通过管线与动力泵组输出口和回油箱连接，第一换向油口和第二换向油口通过管线与转舵油缸连接。

所述比例电磁铁连接控制电路，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，控制电路收到舵操作控制台设定舵角的操舵信号和舵角传感器的实际舵角信号，当收到的两种信号存在偏差时，对收到的信号进行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。

所述先导阀端盖通过螺钉与阀体连接，比例电磁铁通过螺钉与阀体连接。

本实用新型的有益效果是：在传统的工业用液控平衡阀的基础上，实现主油路和先导控制油路的集成，主油路采用插装阀组，具有结构紧凑、流动阻力小、流通能力大等特点；先导控制采用比例电磁铁装置，将电信号转换为位移信号，根据实际反馈信号，成比例地控制先导阀芯位移，实现控制油路的方向和流量控制，精确修正插装阀芯位移和进出油缸压力油方向和油量，保证油缸和舵叶匀速动作，实现闭环控制；在负扭矩工况下，根据油缸动作反馈电信号，能够快速达到平衡位置，缩短液压系统趋于稳定时间，避免油缸的活塞加速冲击，实现大流量、大扭矩液压舵机系统的精确、稳定操控。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的驱动结构示意图。

附图标记如下：阀体1、先导滑阀2、衔铁推杆3、比例电磁铁4、先导复位弹簧5、先导阀端盖6、插装阀体7、插装阀芯8、插装阀复位弹簧9、插装阀盖10、梭阀芯11、梭阀座12、插装式电液比例舵机专用阀21、比例放大器22、油缸23、舵叶24、第一控制油口X1、第二控制油口X2、第一旁路油口Y1、第二旁路油口Y2、第一油口P1、第二油口P2、第一换向油口A、第二换向油口B。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示的插装式电液比例舵机专用阀，包括阀体1、先导滑阀2、衔铁推杆3、比例电磁铁4、先导复位弹簧5、先导阀端盖6、插装阀体7、插装阀芯8、插装阀复位弹簧9、插装阀盖10、梭阀芯11和梭阀座12。阀体1 内的上部水平开设有先导阀孔，先导滑阀2安装在先导阀孔内，先导阀端盖6安装在先导阀孔左端的阀体1上，先导滑阀2的左端通过先导复位弹簧5与先导阀端盖6相接触，先导滑阀2的右端依次连接衔铁推杆3和比例电磁铁4，比例电磁铁4通过衔铁推杆3伸入至先导阀孔内。阀体1内的下部左右两端均水平开设有主阀孔，两个主阀孔内各安装有一个插装阀体7，主阀孔与插装阀体7相配合，共左右两套插装阀组，主阀孔两端的阀体1各安装有一个插装阀盖10，插装阀体7内的插装阀芯8均通过插装阀复位弹簧9与插装阀盖10相接触。阀体1内的下部左右两端主阀孔之间开设有水平梭阀孔，梭阀孔两端均设有锥孔，梭阀孔内安装梭阀芯11，梭阀孔右端通过梭阀座12与插装阀体7相接触。

阀体1由主油路和先导控制油路组成，主油路由左右两个主阀孔、插装阀体7、插装阀芯8、插装阀复位弹簧9、插装阀盖10、梭阀芯11、梭阀座12和梭阀孔组成，其油路进出控制舵机油缸23的动作，主油路的动作由控制油路控制，插装阀复位弹簧9、插装阀盖10保证在不操舵时插装阀芯8复位。先导控制油路由先导阀孔与先导滑阀2配合，先导滑阀2一端通过先导复位弹簧5与先导阀端盖6接触，先导阀端盖6通过螺钉与阀体1连接，另一端比例电磁铁4的衔铁推杆3与先导滑阀2接触，比例电磁铁4通过螺钉与阀体1连接，比例电磁铁4控制先导滑阀2的动作，对控制油路进行线性控制，进而对主油路的插装阀体7与插装阀芯8的开度进行动态调节，控制压力油路的走向和油量，最终控制舵机油缸的运动方向和速度。

阀体1设有第一控制油口X1、第二控制油口X2、第一旁路油口Y1、第二旁路油口Y2、第一油口P1、第二油口P2、第一换向油口A和第二换向油口B。第一控制油口X1和第二控制油口X2由于梭阀芯11两端压力不同，梭阀芯向压力低端动作并关闭低压油口，因此第一控制油口X1和第二控制油口X2始终与主油路高压油口相连，控制油路出口与主阀体两端的插装阀控制腔相通，另旁路油口Y1、Y2回油进油箱。第一油口P1和第一换向油口A通过插装阀芯8的通止来进行联通，第二油口P2和第二换向油口B通过插装阀芯8的通止来进行联通。如图2，主油路第一油口P1与第二油口P2互为进出油口，阀体1的主油路第一油口P1（或第二油口P2）通过管线与动力泵组的输出口连接，阀体1的主油路第二油口P2（或第一油口P1）通过管线与回油箱连接，阀体1的第一换向油口A和第二换向油口B通过管线与转舵油缸23连接。

进一步参见图2，插装式电液比例舵机专用阀21的比例电磁铁4连接控制电路，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，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22放大形成驱动先导比例电磁铁4的驱动电流，推动先导阀芯2动作，控制油路推动主油路插装阀芯8与插装阀体7线性开度，进而控制油缸23和舵叶24动作，直到信号偏差为零。

当信号偏差不为零时，分以下左、右操舵两种工况。

左操舵工况：

当控制油路的比例电磁铁4推动先导阀芯右移，左右插装阀组控油腔与旁路油口Y1、Y2回油腔联通，左右插装阀组控油腔压力减小，主油路的左右插装阀组插装阀芯8打开，左插装阀组的第一油口P1、左插装阀芯8与左插装阀体7开度、第一换向油口A以及连接管道构成进油路，右插装阀组的第二换向油口B、右插装阀芯8与右插装阀体7开度、第二油口P2以及连接管道构成回油路；

当控制油路的比例电磁铁4推动先导阀芯左移，左右插装阀组控油腔与控制油口X1、X2联通，由于梭阀芯11两端压力不同，梭阀芯11向压力低端动作并关闭低压油口，因此控制油口X1、X2始终与主油路高压油口相连，左右插装阀组控油腔压力增大，主油路的左右插装阀组插装阀芯8与插装阀体7开度逐渐减小至关闭。

右操舵工况：

控制油路的比例电磁铁4推动先导阀芯2右移，左右插装阀组控油腔与旁路油口Y1、Y2回油腔联通，压力减小，主油路的左右插装阀组的插装阀芯8打开，右插装阀组的第二油口P2、右插装阀芯8与右插装阀体7开度、第二换向油口B以及连接管道构成进油路，左插装阀组的第一换向油口A、左插装阀芯8与左插装阀体7开度、第一油口P1以及连接管道构成回油路。

负扭矩工况：

当外界负力矩与舵叶转动方向一致时，势必使转舵油缸活塞加速，如油泵来不及供油，系统产生抽空现象，大量空气进入液压系统会造成冲击和噪音，因此先导比例电磁铁4减少先导阀芯2移动位置，进而减少插装阀芯8的位移及插装阀芯8与插装阀体7开度，对回油路进行节流，避免油缸的脉动和冲击，保证舵叶均匀动作，并缩短舵机系统趋于稳定时间，能实现大流量、大扭矩液压舵机系统航向操控。

本实用新型的主油路采用插装阀组，具有结构紧凑、流动阻力小、流通能力大、响应快和密封性好等特点，控制油路采用一个先导电液比例阀作为转舵机构线性控制单元，实现动态反馈和远距离操控。先导比例电磁铁接受与设定动作指令要求相适应的精确电信号，生成相应的电磁力，推动先导阀芯产生定量位移，控制插装阀芯形成一定的开度，起到阻尼作用，进而控制进出操舵油缸压力油路的走向和油量，实现反馈闭环控制，避免油缸活塞动作加速或脉动，满足了大流量、大扭矩舵机系统的航向稳定和精准控制要求。

需要注意的是，实用新型中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于，包括：阀体（1）、先导滑阀（2）、衔铁推杆（3）、比例电磁铁（4）、先导复位弹簧（5）、先导阀端盖（6）、插装阀体（7）、插装阀芯（8）、插装阀复位弹簧（9）、插装阀盖（10）、梭阀芯（11）和梭阀座（12）；

所述阀体（1）内的上部水平开设有先导阀孔，所述先导滑阀（2）安装在先导阀孔内，所述先导阀端盖（6）安装在先导阀孔左端的阀体（1）上，先导滑阀（2）的左端通过先导复位弹簧（5）与先导阀端盖（6）相接触，先导滑阀（2）的右端依次连接衔铁推杆（3）和比例电磁铁（4），所述比例电磁铁（4）通过衔铁推杆（3）伸入至先导阀孔内；

所述阀体（1）内的下部左右两端均水平开设有主阀孔，两个主阀孔内各安装有一个插装阀体（7），主阀孔两端的阀体（1）各安装有一个插装阀盖（10），插装阀体（7）内的插装阀芯（8）均通过插装阀复位弹簧（9）与插装阀盖（10）相接触；

所述阀体（1）内的两个主阀孔之间水平开设有梭阀孔，梭阀孔的两端均设有锥孔，梭阀孔内安装有梭阀芯（11），梭阀孔右端通过梭阀座（12）与插装阀体（7）相接触。

2.如权利要求1所述的一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于：所述阀体（1）设有第一控制油口（X1）、第二控制油口（X2）、第一旁路油口（Y1）、第二旁路油口（Y2）、第一油口（P1）、第二油口（P2）、第一换向油口（A）和第二换向油口（B）；

所述第一油口（P1）和第二油口（P2）由梭阀芯（11）与锥孔接触阻断，所述第一旁路油口（Y1）和第二旁路油口（Y2）回油进油箱，所述插装阀芯（8）根据控油腔的压力高低实现双向通止，所述第一油口（P1）和第一换向油口（A）通过插装阀芯（8）的通止来进行联通，所述第二油口（P2）和第二换向油口（B）通过插装阀芯（8）的通止来进行联通；

先导滑阀（2）右移时，左右端的插装阀体（7）的控油腔分别与第一旁路油口（Y1）和第二旁路油口（Y2）联通，左端的插装阀体（7）的第一油口（P1）、插装阀芯（8）与插装阀体（7）开度、第一换向油口（A）以及连接管道构成油路，右端的插装阀体（7）的第二换向油口（B）、插装阀芯（8）与插装阀体（7）开度、第二油口（P2）以及连接管道构成油路；

先导滑阀（2）左移时，左右端的插装阀体（7）的控油腔分别与第一控制油口（X1）和第二控制油口（X2）联通，左右端的插装阀体（7）的插装阀芯（8）逐渐关小至关闭。

3.如权利要求2所述的一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于：所述第一油口（P1）和第二油口（P2）分别通过管线与动力泵组输出口和回油箱连接，第一换向油口（A）和第二换向油口（B）通过管线与转舵油缸（23）连接。

4.如权利要求3所述的一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于：所述比例电磁铁（4）连接控制电路，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，控制电路收到舵操作控制台设定舵角的操舵信号和舵角传感器的实际舵角信号，当收到的两种信号存在偏差时，对收到的信号进行PID运算处理后经比例放大器（22）放大后形成驱动比例电磁铁（4）的驱动电流。

5.如权利要求1所述的一种插装式电液比例舵机专用阀，其特征在于：所述先导阀端盖（6）通过螺钉与阀体（1）连接，比例电磁铁（4）通过螺钉与阀体（1）连接。