CN2101142U - 数字比例压力阀 - Google Patents

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Abstract

一种数字比例压力阀，特别是通过计算机的数字 控制按比例地调节与控制液压系统压力的阀。它由 步进电机、联轴丝杆、导向螺母、调压弹簧、锥阀芯、阀 体、轴承、支承座，编码盘和光电传感器组成。使用 中，由微机指令输出脉冲，经启动源躯动步进电机转 动，步进电机带动联轴丝杆转动，使导向螺母作直线 运动来调节调压弹簧作用在锥阀芯上的弹簧力，以实 现对液压系统压力的控制。其优点是：计算机输出的 脉冲数与被控压力成比例关系，而且抗干扰能力强， 控制精度高。

Description

本实用新型涉及一种控制液压系统压力的阀，特别是通过计算机的数字控制按比例地调节与控制液压系统压力的阀。
现有的比例压力阀，绝大多数是采用比例电磁铁作为执行元件，即控制输入该电磁线圈的电流量来调节电磁铁的推力，从而达到按比例地调节被控压力，为此需经过数／模转换，而且在使用中存在着抗干扰性能差、精度低之不足。英国专利GB2192737A提供的一种自动调节压力控制阀，该阀由电机带动减速齿轮，减速齿轮驱动调压螺杆，调压螺杆推动调压弹簧和隔膜，以调节被控压力，其不足之处是调压元件的调节量与被控压力之间成非线性关系，在使用中必须建立一个数据库，以便查找与所需控制的压力相对应的调节元件的调节量，给使用带来了不便。
本实用新型的目的是提供一种数字比例压力阀，它能实现调压元件的调节量与被控压力之间成比例关系，而且具有抗干扰能力强、精度高、使用方便之优点。
为实现上述目的，本实用新型由步进电机、联轴丝杆、导向螺母、调压弹簧、锥阀芯、阀体、轴承、支承座组成，联轴丝杆的一端固定在步进电机输出轴上，步进电机固定在支承座上，支承座固定在阀体的一端面上，轴承外圈固定在支承座内，内圈固定在联轴丝杆上，导向螺母位于阀体内孔拧在联轴丝杆上，调压弹簧位于阀体内的导向螺母和锥阀芯之间，当联轴丝杆转动后，导向螺母在阀体内作直线移动，以压缩或放松调压弹簧，在阀体内孔两端分别开有阻尼孔和回油孔，锥阀芯在弹簧力的作用下，其锥面与阀体内孔孔口相接触，以封住阀体内阻尼孔和回油孔之间的通道。使用时，微机指令输出脉冲，经启动源驱动步进电机，步进电机带动联轴丝杆转动，联轴丝杆转动使导向螺母以一定的导程作直线位移，推动调压弹簧，以调节作用在锥阀芯上的弹簧力。当作用在锥阀芯上的弹簧力大於作用在锥阀芯上的液压力时，锥阀芯处于关闭养状态；反之锥阀芯抬起，压力油通过回油孔排油，控制油压不再上升。由此可知，微机输出的脉冲数与被控压力之间成比例关系。
为防止步进电机失步以及复位的需要，在步进电机输出轴的另一端装有一个编码盘和光电传感器，使步进电机的实际步数反馈到微机内进行比较，当步进电机有失步时，微机可及时将失步的脉冲数补偿给步进电机；当需要复位时，只需微机输出反转脉冲数与光电信号反馈的脉冲数一致，步进电机即仃转。
本实用新型由于在结构上保证了调压元件的调节量与被控压力之间成比例关系，使用中只需输入给步进电机当量脉数，即可实现按比例地控制液压系统所需的压力，给使用带来方便；又由于步进电机的驱动只与脉冲数有关，不受外界干扰引起的脉冲幅值变化的影响，如失步又可及时校正，抗干扰能力强；而且步进电机每行一步当量压力变化极小，分辨率高，因此控制精度高。
下面给出本实用新型的实施例及附图，并结合附图作进一步说明：
图1.为本实用新型的剖视图；
图2（a）、（b）为本实用新型的另两种锥阀芯结构。
图1所示，步进电机（1）的机壳固定在支承座位（11）上，支承座（11）固定在阀体（6）上，联轴丝杆（2）的一端固定在步进电机（1）的输出轴上，轴承（8）外圈固定在支承座（11）上，其内圈固定在联轴丝杆（2）上，导向螺母（3）拧在联轴丝杆（2）上，调压弹簧（4）位于阀体（6）内孔中的导向螺母（3）和锥阀芯（5）之间，其两端套在联轴丝杆（2）和锥阀芯（5）上。当联轴丝杆（2）转动后，导向螺母（3）在阀体（6）内孔中作直线运动，以压缩或放松调压弹簧（4）。在阀体（6）内孔的两端分别开有阻尼孔（7）和回油孔（12）。锥阀芯（5）在调压弹簧（4）的作用下，其锥面与阀体（6）的内孔孔口相接触，以封闭阀体（6）的阻尼孔（7）和回油孔（12）之间的通道。在锥阀芯（5）的轴芯开有一孔（13），当压力油泄漏到锥阀芯（5）底部的阀体（6）内孔时，可通过孔（13）、回油孔（12）排出。编码盘（9）和光电传感器（10）分别安置在步进电机（1）输出轴的另一端，当步进电机（1）的输出轴转动时，编码盘（9）随其一起转动，光电传感器（10）将此信号反馈到微机进行比较，如发生步进电机失步时，微机可及时将失步的脉冲数补偿给步进电机（1）；当需复位时，只需微机输出反转脉冲数与光电信号反馈的脉冲数一致，步进电机（1）即停转。使用中，设微机指令输出的脉冲数为Z，经启动源驱动步进电机（1），步进电机（1）以每一脉冲的步距角为α来带动联轴丝杆（2），则联轴丝杆（2）的转角为θ＝Zα，导向螺母（3）以导程为S转换成直线位移量为X＝Zα／2π·S推动调压弹簧（4），调压弹簧（4）的刚度为k，转换成弹簧力F＝X·k；锥阀芯（5）与阀体（6）内孔的孔口相接触的锥面直径为D，其下端园柱的直径为d，两者之间有效面积差为π／4（D2－d2）；经阻尼孔（7）进入阀体（6）内孔的油压为p，则作用在锥阀芯（5）上的液压力p·π／4（D2－d2）；当p·π／4（D2－d2）小於弹簧力F时，锥阀芯（5）处于关闭状态；反之锥阀芯（5）抬起，压力油通过回油孔（12）排出。由此可得出脉冲数Z与油压p之间的比例关系为Z＝A·p，其中A为机电转换机构的转换常数。
图2（a）所示，当作用在锥阀芯（5）的凹槽和锥面上的液压力小於弹簧（4）的弹簧力时，锥阀芯（5）关闭；反之锥阀芯（5）抬起，油液从孔（13）、（12）排出。
图2（b）所示，液压力直接作用到锥阀芯（5）的锥面上与弹簧力相平衡。当作用在锥阀芯（5）上的油液压力小于弹簧力时，锥阀芯（5）关闭；反之锥阀芯（5）抬起，油液从回油孔（12）排出，使系统压力迅速下降。
上述图1、图2（a）所示的锥阀芯（5）的结构较适用于定压系统，图2（b）所示的锥阀芯（5）的结构较适用于限压系统。

Claims (2)

1、一种数字比例压力阀，特别是通过计算机的数字控制按比例地调节与控制液压系统压力的阀，它由步进电机(1)，联轴丝杆(2)，导向螺母(3)，调压弹簧(4)、锥阀芯(5)、阀体(6)、轴承(8)支承座(11)组成，阀体(6)内孔的两端分别开有阻尼孔(7)和回油孔(12)，锥阀芯(5)的锥面与阀体(6)内孔孔口相接触，其特征在于：联轴丝杆(2)的一端固定在步进电机(1)上，步进电机(1)固定在支承座(11)上，支承座(11)固定在阀体(6)的一端，轴承(8)外圈固定在支承座(11)内，其内圈固定在联轴丝杆(2)上，导向螺母(3)拧在联轴丝杆(2)上，调压弹簧(4)位于导向螺母(3)和锥阀芯(5)之间。
2、据权利要求的1所述的阀，其特征在于：步进电机（1）输出轴的另一端装有编码盘（9）和光电传感器（10）。
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