CN111577699B - 一种电比例控制液压多路阀的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电比例控制液压多路阀的实现方法，在多路阀每个换向单元的一端分别安装电比例液压控制装置，电比例液压控制装置通过驱动单元将旋转运动转换为与旋转运动成比例对应关系的直线运动，再通过伺服液压单元将驱动单元提供的信号进行功率放大后驱动多路阀的主阀芯，实现对多路阀的电比例控制。通过本发明的技术方案得出的电比例控制液压多路阀能够解决现有电比例多路阀实现成本高，控制算法复杂，不易大面积推广应用的问题。

Description

一种电比例控制液压多路阀的实现方法

技术领域

本发明属于液压多路换向阀电液伺服控制技术领域，主要涉及液压***中集中控制的比例多路换向阀，具体涉及一种电比例控制液压多路阀的实现方法。

背景技术

多路换向阀(简称多路阀)是一种广泛应用于移动机械液压***中的控制阀组，控制液压执行元件(如液压缸)换向，令液压***中的液压油控制执行元件的运动方向和速度的器件；因其可根据不同液压***的要求，把各种阀组合在一起，因此具有结构紧凑、管路简单、压力损失小、流量大、安装方便的优点，广泛应用于工程机械，起重运输机械和其他要求操作多个执行元件运动的行走机械。

比例多路换向阀是在传统的多路换向阀的基础上增加了比例功能，成为方向及流量复合控制阀。目前，多路阀的操控方式一般为直动型和先导型，直动型即通过改变手柄角度直接控制主阀芯的运动，先导型即通过驱动先导阀芯运动，转换为液压力后驱动主阀芯运动，操控先导阀可采用直接通过手柄控制的方式，也可采用通过电信号控制电机械转换机构的方式。随着电液比例技术和微电子技术的发展，近年来用电位器，微机等电信号输入方式的电液比例多路阀越来越广泛。

常见的电液比例多路阀结构为：包括具有多个换向单元的阀本体，电控模块和手动操控模块。其中这些换向单元分别连接在阀本体的进油口与相应的工作油口之间；阀本体还具有先导进油口、先导回油口和回油口；每个换向单元均包括主阀芯，每个主阀芯的两个控制端与所述先导进油口之间均设有电比例减压阀或开关阀、或高速开关阀等先导阀，先导阀与控制单元、传感单元LVDT位移传感器组成电控模块。工作时，通过电控单元输出的开关量或PWM信号，控制先导阀输出先导压力油从而控制主阀芯的换向，达到控制执行器的运动方向和速度的目的。但是这种方案实现成本高，控制算法复杂，不易大面积推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电比例控制液压多路阀的实现方法，通过该实现方法得出的多路阀可解决现有电比例多路阀实现成本高，控制算法复杂，不易大面积推广应用的问题。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种电比例控制液压多路阀的实现方法，在多路阀每个换向单元的一端分别安装电比例液压控制装置，电比例液压控制装置通过驱动单元将旋转运动转换为与旋转运动成比例对应关系的直线运动，再通过伺服液压单元将驱动单元提供的位移和速度信号等信号进行功率放大后，驱动多路阀的主阀芯，实现对多路阀的电比例控制。

可选地，伺服液压单元内设置伺服缸体和将伺服缸体内分隔为液压缸操控杆腔和液压缸活塞杆腔的活塞阀套，在活塞阀套内设置滑阀式多位四通换向阀结构，滑阀式多位四通换向阀结构内设置滑阀阀芯和滑阀对中复位装置，与驱动单元和滑阀对中复位装置共同控制滑阀阀芯的运动，将活塞阀套作为反馈机构，在液压油的作用下，不断地关闭阀口，伺服液压单元中的活塞阀套能够准确地跟随滑阀阀芯的运动，再通过传动件驱动多路阀主阀芯，驱动单元中的旋转运动件的转速快慢决定主阀芯的移动速度快慢，驱动单元中的旋转运动件旋转的角度决定主阀芯的位置，实现对多路阀的电比例控制。

可选地，为实现电机失电、电机正转、电机反转或电机带电停止状态对伺服液压单元的有效控制进而实现对多路阀主阀芯的控制，将活塞阀套内设置的滑阀式多位四通换向阀结构设计为滑阀式五位四通换向阀结构，使伺服液压单元具有五种位置，分别为中位、左停止位、左换向位、右停止位和右换向位。

可选地，滑阀式五位四通换向阀可在滑阀式三位四通换向阀的基础上改动，改动时需满足条件：在滑阀阀芯处于中位时，进油口P3的遮盖量大于或等于回油口T3的开口量，以确保增加左停止位和右停止位机能，同时将滑阀式五位四通换向阀的控制油口a3与液压缸操控杆腔连通，将滑阀式五位四通换向阀的控制油口b3与液压缸活塞杆腔连通。

可选地，在伺服液压单元中活塞阀套与伺服缸体之间设置四种区域，分别为两端的周向隔离区域、防转槽区域、互不连通的两个油槽区域和将两个油槽区域隔开的轴向隔离区域，两个油槽区域分别作为进油槽和回油槽，设置进油槽和回油槽的沿轴向尺寸大于活塞阀套的行程，以确保活塞阀套在伺服缸体内移动过程中，进油槽始终连通进油油路，回油槽始终连通回油油路。

可选地，活塞阀套位于液压缸活塞杆腔内的一端与主阀芯可拆卸固定连接，传动形式为活塞阀套上连接活塞杆，将活塞杆的一端伸入主阀芯内并与主阀芯固定，实现多路阀主阀芯跟随活塞阀套的运动而运动。

可选地，滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧设计时，需保证在驱动单元失电的情况下，滑阀复位弹簧的最小弹簧恢复力F_min能够推动滑阀阀芯、直线运动件向中位移动，同时克服传动过程中的摩擦力及驱动单元失电时旋转运动件转动所需的力矩T_m，则

其中，s为旋转运动件转动一周直线运动件移动的距离，当驱动单元为丝杠传动时，s为螺母导程，η为传动效率；同时需保证在驱动单元得电的情况下，滑阀复位弹簧能够驱动旋转运动件转动，同时克服传动过程中的摩擦力及滑阀复位弹簧的最大弹簧恢复力F_max，

则F_min≤F≤F_max，其中，F为滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的弹簧恢复力，T_n为电机得电时的转动力矩。

可选地，滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的刚度小于主阀芯复位弹簧的刚度，以确保驱动单元失电时，伺服液压单元在滑阀复位弹簧的作用下，活塞阀套处于浮动状态，不影响主阀芯手动操控装置的动作。

可选地，驱动单元内设置电机和将旋转运动转换为直线运动的运动转换机构，运动转换机构可为丝杠传动结构、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等传动结构，运动转换机构包括相互配合的旋转运动件和直线运动件，旋转运动件与电机可拆卸固定连接，直线运动件通过操控杆与滑阀阀芯可拆卸固定连接，实现驱动单元为滑阀阀芯输入直线运动。

可选地，运动转换机构外周设有限制直线运动件转动的滑移外壳，滑移外壳的两端分别与电机和伺服液压单元连接，直线运动件在滑移外壳内移动。

所述运动转换机构为丝杠传动结构，所述旋转运动件为滚珠丝杠，所述直线运动件为滚珠螺母，滚珠螺母上可拆卸固定连接有移动块，移动块与操控杆机械连接，移动块为多棱柱结构，滑移外壳的内腔形状与移动块的形状相匹配，移动块的截面为方形时，滑移外壳的内腔截面也为方形，可使移动块仅在滑移外壳内往复移动而无法转动。

采用上述技术方案得出的电比例控制液压多路阀具有以下优点：

1、成本低，相比现有技术中利用先导阀、比例电磁铁和传感单元LVDT位移传感器对多路阀进行电比例控制的方法，本发明的技术方案利用驱动单元将电机的旋转运动转换成直线往复运动，利用伺服液压单元作为助力驱动多路阀主阀芯，其中，伺服液压单元的伺服原理为：以伺服缸体内的活塞为基础，设计多位置四通滑阀的活塞阀套和滑阀阀芯，利用活塞阀套本身作为反馈机构，同时在活塞阀套内设置滑阀对中复位装置，与驱动单元共同控制滑阀阀芯的运动，从而使伺服液压单元中的活塞阀套能够准确地跟随滑阀阀芯的运动，再通过伺服液压单元中伺服缸体内的活塞杆驱动多路阀主阀芯，实现对多路阀的电比例控制。本发明电比例控制的实现无需价格昂贵的高速阀或比例阀，以及LVDT传感器，成本大大降低。

2、控制精度高，本发明的技术方案可根据电机的转速快慢决定主阀芯的移动速度快慢，根据电机旋转的角度决定主阀芯的位置，伺服液压单元完全跟随驱动单元的移动，主阀芯的移动位移依靠丝杠的导程或螺距的机械加工精度决定，使多路阀的控制精度极高，同时，该驱动单元采用的机械传动结构简单、控制方法简单、反应快速、可靠、低成本。如果直接采用电机驱动丝杠螺母实现多路阀的电比例控制，由于大多数多路阀在宽度方向上每一联的尺寸相对较小，可选电机的功率过小，不足以驱动主阀芯，本发明采用尺寸较小的微型电机驱动伺服液压单元的方法，由伺服液压单元将驱动单元的位移和速度信号放大并转换为液压信号后驱动多路阀主阀芯，解决多路阀的电比例控制问题。

3、响应速度快，在本发明的电比例控制液压多路阀控制过程中，伺服液压单元紧跟电机的动作而动作，电机停转后，伺服液压单元也停止进油回油，电机失电后，伺服液压单元在主阀芯复位弹簧的作用下马上回到中位，具有响应速度快的优点。

4、兼容性较好，只要满足电机失电的条件，多路阀主阀芯的动作完全由手动操控装置决定，因此本发明所提供的电比例液压控制装置和手动操控装置具备良好的兼容性。

综上，本发明具有实现成本低、控制方法简单、反应快速、可靠、兼容性良好的优点，可为各种旧机器的技术改造创造条件，易于大面积推广应用。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是图1中驱动单元的分解结构示意图；

图3是图2的剖视结构示意图；

图4是图1中伺服液压单元的分解结构示意图；

图5是图4中活塞阀套的立体结构示意图；

图6是图4的剖视结构示意图之一；

图7是图4的剖视结构示意图之二；

图8是本发明电机正转伺服控制示意图；

图9是本发明电机停止伺服控制示意图；

图10是本发明电机反转伺服控制示意图；

图11是本发明电机失电伺服控制示意图。

附图标记：

1、多路阀工作联；2、手动操控装置；3、驱动单元；4、伺服液压单元；5、多路阀盖板；6、多路阀进油联；

11、阀本体；12、主阀芯；

21、手动操控装置壳体；22、主阀芯复位弹簧；

31、电机；32、滚珠丝杠；33、滚珠螺母；34、滑移外壳；35、移动块；36、轴承盖板；37、电机安装板；

41、伺服缸体；411、液压缸操控杆腔；412、液压缸活塞杆腔；42、活塞阀套；421、平键；43、滑阀阀芯；441、滑阀复位弹簧；442、弹簧座；45、活塞左端盖；46、活塞右端盖；461、阀芯容纳槽；462、活塞杆；47、伺服缸前缸盖；48、伺服缸后缸盖；49、操控杆；491、法兰连接部；492、阀芯连接部；493、避位部。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图1-11和具体实施例对本发明的技术方案做出进一步的说明。下述实施例中，以滑阀阀芯朝向驱动单元移动的方向为左向，以滑阀阀芯远离驱动单元移动的方向为右向。

一种电比例控制液压多路阀的实现方法如下：

如图1所示，在多路阀每个换向单元的一端分别安装电比例液压控制装置，电比例液压控制装置通过驱动单元3将旋转运动转换为与旋转运动成比例对应关系的直线运动，再通过伺服液压单元4将驱动单元提供的信号(如位移、速度、带电停止、失电等信号)进行功率放大后驱动多路阀的主阀芯12，实现对多路阀的电比例控制。

现有多路阀中，包括具有多个换向单元的阀本体11，每个换向单元均包括一个主阀芯12，主阀芯12的一端安装有手动操控装置2，在每个主阀芯12的另一端均安装有一组上述电比例液压控制装置，阀本体11包括多路阀工作联1、多路阀盖板5与多路阀进油联6，多路阀工作联1、多路阀盖板5与多路阀进油联6与手动操控装置2均为现有技术，可采用市场通用产品，具体不再赘述，阀本体11经过改动后均可以与本发明所述的电比例液压控制装置进行配合使用形成本发明所述的电比例控制液压多路阀。

如图6所示，在伺服液压单元内设置伺服缸体41和将伺服缸体内分隔为液压缸操控杆腔411和液压缸活塞杆腔412的活塞阀套42，在活塞阀套42内设置滑阀式多位四通换向阀结构，滑阀式多位四通换向阀结构内设置滑阀阀芯43和滑阀对中复位装置，与驱动单元3和滑阀对中复位装置共同控制滑阀阀芯43的运动，在液压油的作用下，活塞阀套42作为反馈机构，伺服液压单元4中的活塞阀套能够准确地跟随滑阀阀芯43的运动，再通过传动件驱动多路阀主阀芯12，所述传动件可采用连接在活塞阀套42上的活塞杆462，驱动单元3中的旋转运动件的转速快慢决定主阀芯的移动速度快慢，驱动单元3中的旋转运动件旋转的角度决定主阀芯12的位置，实现对多路阀的电比例控制。

为实现电机失电、电机正转、电机反转或电机带电停止状态对伺服液压单元4的有效控制进而实现对多路阀主阀芯12的控制，将活塞阀套42内设置的滑阀式多位四通换向阀结构设计为滑阀式五位四通换向阀结构，使伺服液压单元具有五种位置，分别为中位、左停止位、左换向位、右停止位和右换向位。

上述的滑阀式五位四通换向阀可在滑阀式三位四通换向阀的基础上改动，改动时需满足条件：在滑阀阀芯处于中位时，进油口P3的遮盖量大于或等于回油口T3的开口量，以确保增加左停止位和右停止位机能，同时将滑阀式五位四通换向阀的控制油口a3与液压缸操控杆腔411连通，将滑阀式五位四通换向阀的控制油口b3与液压缸活塞杆腔412连通。

还需在伺服液压单元4中活塞阀套42与伺服缸体41之间设置四种区域，分别为两端的周向隔离区域、防转槽区域、互不连通的两个油槽区域和将两个油槽区域隔开的轴向隔离区域，两个油槽区域分别作为进油槽和回油槽，设置进油槽和回油槽的沿轴向尺寸大于活塞阀套的行程，以确保活塞阀套42在伺服缸体内移动过程中，进油槽始终连通进油油路，回油槽始终连通回油油路。

活塞阀套42位于液压缸活塞杆腔412内的一端与主阀芯12可拆卸固定连接，传动形式为活塞阀套42上连接活塞杆462，将活塞杆462的一端伸入主阀芯内并与主阀芯固定，活塞阀套、活塞杆和主阀芯的轴线平行，实现多路阀主阀芯跟随活塞阀套的运动而运动。

滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧设计时，需保证在驱动单元失电的情况下，滑阀复位弹簧的最小弹簧恢复力F_min能够推动滑阀阀芯、直线运动件向中位移动，同时克服传动过程中的摩擦力及驱动单元失电时旋转运动件转动所需的力矩T_m，则

其中，s为旋转运动件转动一周直线运动件移动的距离，当驱动单元为丝杠传动时，s为螺母导程，η为传动效率；同时需保证在驱动单元得电的情况下，滑阀复位弹簧能够驱动旋转运动件转动，同时克服传动过程中的摩擦力及滑阀复位弹簧的最大弹簧恢复力F_max，

则F_min≤F≤F_max，其中，F为滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的弹簧恢复力，T_n为电机得电时的转动力矩。

滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的刚度小于主阀芯复位弹簧的刚度，以确保驱动单元失电时，伺服液压单元在滑阀复位弹簧的作用下，活塞阀套处于浮动状态，不影响主阀芯手动操控装置的动作。

在驱动单元内设置电机和将旋转运动转换为直线运动的运动转换机构，运动转换机构可为丝杠传动结构、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等传动结构，运动转换机构包括相互配合的旋转运动件和直线运动件，旋转运动件与电机可拆卸固定连接，直线运动件通过操控杆与滑阀阀芯可拆卸固定连接，实现驱动单元为滑阀阀芯输入直线运动。

根据上述电比例控制液压多路阀的实现方法可得出下述的电比例控制液压多路阀结构：

一种电比例控制液压多路阀包括具有多个换向单元的阀本体11，每个换向单元均包括一个主阀芯12，主阀芯12的一端安装有手动操控装置2，每个主阀芯12的另一端均安装有一组电比例液压控制装置，电比例液压控制装置包括用于将旋转运动转换为直线运动的驱动单元3和用于将驱动单元3提供的位移和速度信号放大并转换为液压信号后驱动主阀芯12的伺服液压单元4。

阀本体11包括多路阀工作联1、多路阀盖板5与多路阀进油联6，多路阀工作联1、多路阀盖板5与多路阀进油联6与手动操控装置2均为现有技术，可采用市场通用产品，具体不再赘述，阀本体11经过改动后均可以与本发明所述的电比例液压控制装置进行配合使用形成本发明所述的电比例控制液压多路阀。

进一步的，如图2和图3所示，所述驱动单元3包括电机31和运动转换机构，电机31采用微型电机31以减少安装尺寸，电机31连接电机31控制模块，可与电机31作为一体，电机31控制模块为现有常规技术，具体不再赘述，运动转换机构可为丝杠传动结构、齿轮齿条传动、蜗轮蜗杆传动等将旋转运动转换为直线运动的传动结构，运动转换机构包括相互配合的旋转运动件和直线运动件，运动转换机构的直线运动与旋转运动成比例对应关系，旋转运动件与电机31可拆卸固定连接。本实施例中采用丝杠传动结构，所述旋转运动件为滚珠丝杠32，所述直线运动件为滚珠螺母33。

进一步的，运动转换机构外周设有限制直线运动件转动的滑移外壳34，滑移外壳34的两端分别与电机31和伺服液压单元4连接，滚珠螺母33上可拆卸固定连接有移动块35，移动块35作为直线运动件，移动块35为多棱柱结构，滑移外壳34的内腔形状与移动块35的形状相匹配，移动块35的截面为方形时，滑移外壳34的内腔截面也为方形，可使移动块35仅在滑移外壳34内往复移动而无法转动。

进一步的，滑移外壳34的端部安装有轴承盖板36，滑移外壳34的一端通过轴承盖板36与电机31连接，轴承盖板36与电机31之间安装有电机安装板37，电机31安装在电机安装板37上，滚珠丝杠32的一端开设有电机31轴安装槽，电机31的转动轴端部***电机31轴安装槽内与滚珠丝杠32连接，滚珠丝杠32的一端通过轴承转动连接在轴承盖板36内，滚珠丝杠32通过轴承盖板36和安装在轴承盖板36内的卡簧轴向固定。

进一步的，如图4至图7所示，伺服液压单元4包括伺服缸体41、活塞阀套42和阀芯组件，阀芯组件滑动连接在活塞阀套42内，活塞阀套42滑动连接在伺服缸体41内并将伺服缸体41的内部分隔为液压缸操控杆腔411和液压缸活塞杆腔412。

具体地，活塞阀套42的一端可拆卸固定连接有活塞左端盖45，活塞阀套42的另一端可拆卸固定连接有活塞右端盖46，活塞左端盖45和活塞右端盖46可分别螺纹连接在活塞阀套42的两端，伺服缸体41的一端可拆卸固定连接有伺服缸前缸盖47，伺服缸体41的另一端可拆卸固定连接有伺服缸后缸盖48，活塞左端盖45与伺服缸前缸盖47之间形成所述液压缸操控杆腔411，活塞右端盖46与伺服缸后缸盖48之间形成所述液压缸活塞杆腔412。滑移外壳34的另一端通过伺服缸前缸盖47与伺服液压单元4连接。

阀芯组件包括滑阀阀芯43和滑阀对中复位装置，滑阀阀芯43的一端通过操控杆49与驱动单元3的直线运动件(即移动块35)可拆卸固定连接，活塞阀套42位于液压缸活塞杆腔412内的一端与主阀芯12可拆卸固定连接。

具体地，操控杆49包括法兰连接部491和阀芯连接部492，法兰连接部491与驱动单元3的直线运动件机械连接，阀芯连接部492与滑阀阀芯43的一端机械连接，操控杆49靠近驱动单元3的一侧还开设有用于避免与驱动单元3的直线运动件干涉的避位部493。驱动单元3的直线运动件可在避位部493内往复移动而不受影响，法兰连接部491与驱动单元3的直线运动件可通过螺钉连接，阀芯连接部492与滑阀阀芯43的连接形式可为螺纹连接，也可为销轴连接(即在阀芯连接部492和滑阀阀芯43上沿同一方向开设销孔，通过同时***两个销孔的定位销轴将阀芯连接部492和滑阀阀芯43连接为一体)，该连接方式占用空间小，也可通过联轴器、法兰等进行连接。

活塞阀套42内设置有进油口P3、回油口T3、控制油口a3和控制油口b3，所述控制油口a3通过油道与所述液压缸操控杆腔411连通，所述控制油口b3与所述液压缸活塞杆腔412连通，当滑阀阀芯43在活塞阀套42内往复移动时，进油口P3、回油口T3、控制油口a3和控制油口b3通过滑阀阀芯43与活塞阀套42的配合接通或关闭。

具体地，活塞左端盖45上开设有至少一个控制油孔a2，控制油口a3通过控制油孔a2与所述液压缸操控杆腔411连通，活塞右端盖46上开设有至少一个控制油孔b2，控制油口b3通过控制油孔b2与所述液压缸活塞杆腔412连通。

滑阀对中复位装置可安装在滑阀阀芯43的任意一端或两端，本实施例中，滑阀对中复位装置安装在滑阀阀芯43靠近驱动单元3的一端，具体地，活塞左端盖45上开设有阶梯孔，操控杆49的一端滑动连接在阶梯孔内，阶梯孔包括细孔段和粗孔段，阶梯孔的粗孔段安装所述滑阀对中复位装置，滑阀对中复位装置包括滑阀复位弹簧441和两个弹簧座442，两个弹簧座442滑动连接在粗孔段内，滑阀复位弹簧441自然状态下，其中一个弹簧座442的端面与粗孔段的端面相抵，另一个弹簧座442的端面与滑阀阀芯43的台肩端面相抵，两个弹簧座442之间的距离即为滑阀阀芯43的最大行程。

当操控杆49有运动输入时，滑阀阀芯43的位置由操控杆49决定，当操控杆49无运动输入(电机失电)时，滑阀阀芯43的位置在滑阀对中复位装置的作用下回中位，即当滑阀阀芯43在操控杆49带动下向右移动时，操控杆49推动左侧弹簧座442向右移动，滑阀复位弹簧441被压缩，当操控杆49无运动输入(电机失电)时，在滑阀复位弹簧441作用下，滑阀阀芯43向左移动回到中位；即当滑阀阀芯43在操控杆49带动下向左移动时，滑阀阀芯43上的台肩向左推动右侧弹簧座442，滑阀复位弹簧441被压缩，当操控杆49无运动输入(电机失电)时，在滑阀复位弹簧441作用下，滑阀阀芯43向右移动回到中位。

具体地，活塞右端盖46靠近滑阀阀芯43的一侧开设有阀芯容纳槽461，阀芯容纳槽461的长度大于滑阀阀芯43的最大行程，活塞右端盖46远离滑阀阀芯43的一侧设置有活塞杆462，活塞阀套42通过活塞杆462与主阀芯12可拆卸固定连接；具体地，活塞杆462的一端设置有销孔，活塞杆462穿过伺服缸后缸盖48与多路阀换向单元的主阀芯12通过销轴连接。

在伺服液压单元4中活塞阀套42与伺服缸体41之间设置四种区域，分别为两端的周向隔离区域、防转槽区域、互不连通的两个油槽区域和将两个油槽区域隔开的轴向隔离区域，两个油槽区域分别作为进油槽和回油槽，设置进油槽和回油槽的沿轴向尺寸大于活塞阀套42的行程，以确保活塞阀套42在伺服缸体41内移动过程中，进油槽始终连通进油油路，回油槽始终连通回油油路。

活塞阀套42和伺服缸体41上于防转槽区域分别开设有防转槽，两个防转槽之间安装有平键421，活塞阀套42和伺服缸体41通过平键421连接；安装时，可通过螺钉将平键421固定在活塞阀套42的防转槽内，再将带有平键421的活塞阀套42安装到伺服缸体41内，平键421可对活塞阀套42进行周向约束，活塞阀套42仅能沿伺服缸体41的轴向往复移动，而无法转动。

进一步的，滑阀阀芯43与活塞阀套42为滑阀式五位四通换向阀结构，滑阀式五位四通换向阀的五个位置分别为中位、左停止位、左换向位、右停止位和右换向位，即：

中位时，进油口P3截止，控制油口a3、控制油口b3、回油口T3连通；

左停止位时，进油口P3截止，控制油口a3截止，控制油口b3和回油口T3相通；

左换向位时，进油口P3和控制油口a3相通，控制油口b3和回油口T3相通；

右停止位时，进油口P3截止，控制油口b3截止，控制油口a3和回油口T3相通；

右换向位时，进油口P3和控制油口b3相通，控制油口a3和回油口T3相通。

进一步的，所述活塞阀套42内设置有五个用于沟通油液的沉割槽，进油口P3、回油口T3、控制油口a3和控制油口b3分别开设在不同沉割槽处，所述滑阀阀芯43设置有三个用于开启或封闭油口的台肩，当滑阀阀芯43在活塞阀套42内往复移动时，通过滑阀阀芯43上的台肩开启或封闭沉割槽，从而接通或关闭与沉割槽相通的油口；所述进油口P3为负开口型，所述回油口T3为正开口型，滑阀式五位四通换向阀为中位时，进油口P3截止，控制油口a3、控制油口b3和回油口T3连通，且进油口P3的遮盖量大于或等于回油口T3的开口量，滑阀式五位四通换向阀流量的大小通过各控制边所对应阀口的开口量大小而控制。

进一步的，伺服缸体41上开设有先导进油口P1和先导回油口T1，活塞阀套42与伺服缸体41之间沿轴向开设有互不连通的进油槽P2和回油槽T2，进油槽P2和回油槽T2可开设在活塞阀套42外周上，也可开设在伺服缸体41的内壁上，活塞阀套42的进油口P3通过进油槽P2与先导进油口P1连通，活塞阀套42的回油口T3通过回油槽T2与先导回油口T1连通，活塞阀套42在伺服缸体41内移动过程中，进油槽P2与先导进油口P1始终连通，回油槽T2与先导回油口T1始终连通。

伺服缸体41上的先导回油口T1可以通过外部或内部油道与阀本体11上的先导回油口相连接，伺服缸体41上的先导进油口P1可以通过外部或内部油道与多路阀进油联6上的先导减压阀出油口或独立于多路阀的先导油泵出油口相连接，多路阀本体11的有关油路均为现有成熟技术，此处不再赘述。

具体地，活塞阀套42内开设有与滑阀阀芯43同轴向的阀套孔，台肩与阀套孔间隙配合，以驱动单元3所在方位为左，滑阀阀芯43上的台肩从左至右依次记为第一台肩、第二台肩和第三台肩，阀套孔内的沉割槽从左至右依次记为第一沉割槽，第二沉割槽，第三沉割槽，第四沉割槽，第五沉割槽，分别对应左侧的回油口T3，控制油口a3、进油口P3、控制油口b3和右侧的回油口T3，第二台肩的宽度大于第三沉割槽的宽度，第一台肩和第二台肩的宽度大于第一沉割槽和第五沉割槽的宽度，左右两侧的回油口T3分别与回油槽T2连通。

进一步的，滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧441的弹簧恢复力F为：

其中，T_m为驱动单元3失电时转动所需力矩，T_n为驱动单元3得电时转动力矩，s为旋转运动件转动一周直线运动件移动的距离，当驱动单元3为丝杠传动时，s为螺母导程，η为传动效率。

在驱动单元3失电的情况下，滑阀复位弹簧441的最小弹簧恢复力F_min能够推动滑阀阀芯43、直线运动件向中位移动，同时克服传动过程中的摩擦力及驱动单元3失电时旋转运动件转动所需的力矩T_m，

在驱动单元3得电的情况下，滑阀复位弹簧441能够驱动旋转运动件转动，同时克服传动过程中的摩擦力及滑阀复位弹簧441的最大弹簧恢复力F_max，

进一步的，滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧441的刚度小于主阀芯复位弹簧22的刚度。电机31失电时，伺服液压单元4在滑阀复位弹簧441的作用下，其活塞阀套42处于浮动状态，不影响主阀芯12手动操控装置2的动作。

对上述电比例控制液压多路阀的控制过程如下：

当驱动单元3中的旋转运动件正转或反转时，伺服液压单元4中的活塞阀套42跟随驱动单元3中的直线运动件动作伸出或缩回，主阀芯12跟随活塞阀套42的动作伸出或缩回；

当驱动单元3中的旋转运动件带电停止转动时，伺服液压单元4中的活塞阀套42停止动作不能继续运动，主阀芯12可以在行程内任一位置停止；

当驱动单元3中的旋转运动件失电时，伺服液压单元4在滑阀对中复位装置的作用下，活塞阀套42处于浮动状态，在主阀芯复位弹簧22的恢复力作用下，主阀芯12回中位，活塞阀套42回到中位。

驱动单元3中的旋转运动件的转速快慢决定主阀芯12的移动速度快慢，驱动单元3中的旋转运动件旋转的角度决定主阀芯12的位置。

定义电机31正转方向为使滚珠螺母33朝向电机31移动，相反则为反转。

如图8所示，电机31正转时，电机31驱动滑阀阀芯43不断移动，此时滑阀式五位四通换向阀处于右换向位，即进油口P3与控制油口b3相通，滑阀式五位四通换向阀右侧回油口T3处于关闭状态，则液压缸活塞杆腔412不断进油，推动活塞阀套42不断地关闭与滑阀阀芯43的开度，跟随滑阀阀芯43的移动，能够使多路换向阀主阀芯向左移动，打开多路换向阀主阀右换向位。

如图9所示，电机31带电停止转动时，因为刚停止瞬间，滑阀阀芯43处于右换向位，液压缸活塞杆腔412仍不断进油，滑阀阀芯43已停止运动，活塞阀套42继续运动，关闭进油口P3，停止进油，滑阀阀芯43右侧回油口T3处于关闭状态，此时，滑阀阀芯43处在右停止位，液压缸活塞杆腔412封闭，滑阀阀芯与活塞阀套组成的滑阀不能回中位，多路阀主阀芯12处在右停止位的某一开口位置。

如图10所示，电机31从带电停止，开始反转时，滑阀阀芯43从右停止位向中位产生位移，即滑阀阀芯43向右移动，此时进油口P3继续处于截止状态，但回油口T3会打开，进入到中位状态，液压缸操控杆腔411和液压缸活塞杆腔412都通回油口T3，此时，活塞杆462在外力的作用下，例如多路阀主阀的主阀芯复位弹簧2222的作用下，推动活塞阀套42后撤，即活塞阀套42跟随滑阀阀芯43向右移动，从而不断地关闭回油口T3的开度。

当电机31反转停止时，滑阀阀芯43停止运动，活塞阀套42继续运动将右侧回油口T3的开度关闭，滑阀阀芯43处在右停止位，活塞阀套42停止后撤，液压缸活塞杆腔412封闭，滑阀阀芯与活塞阀套组成的滑阀不能回中位，此时多路阀主阀芯12也停止后撤。

如图11所示，在任何位置电机31失电后，滑阀阀芯43在滑阀复位弹簧441的作用下，克服电机31(本实施例采用微型步进电机31)的定位转矩(即失电时，在外力作用下转动所需转矩)，电机31失电反转，滑阀阀芯43回到中位，此时液压缸操控杆腔411、液压缸活塞杆腔412分别连通回油口T3，活塞阀套42处于浮动状态，在多路阀主阀芯复位弹簧22的恢复力作用下，多路阀主阀芯12回中位，伺服液压单元4的活塞阀套42回到中间位置，驱动单元3的滚珠螺母33也回到中间位置。

反之，当电机31开始得电反转时，其基本原理和控制过程与电机31得电正转时相同，能够使多路换向阀主阀芯向右移动，打开多路换向阀主阀左换向位；电机31从带电反转到停止转动时，滑阀阀芯43处在左停止位，多路阀主阀芯12处在左停止位的某一开口位置。

本发明中所用到的液压符号(如进油口P3、回油口T3、控制油口a3、控制油口b3等)仅为了区分各控制油口，并非对本发明技术方案的限制，且上述实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，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、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：在多路阀每个换向单元的一端分别安装电比例液压控制装置，电比例液压控制装置通过驱动单元将旋转运动转换为与旋转运动成比例对应关系的直线运动，再通过伺服液压单元将驱动单元提供的信号进行功率放大后驱动多路阀的主阀芯，伺服液压单元完全跟随驱动单元的移动，实现对多路阀的电比例控制。

2.根据权利要求1所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：伺服液压单元内设置伺服缸体和将伺服缸体内分隔为液压缸操控杆腔和液压缸活塞杆腔的活塞阀套，在活塞阀套内设置滑阀式多位四通换向阀结构，滑阀式多位四通换向阀结构内设置滑阀阀芯和滑阀对中复位装置，与驱动单元和滑阀对中复位装置共同控制滑阀阀芯的运动，将活塞阀套作为反馈机构，在液压油的作用下，不断地关闭阀口，伺服液压单元中的活塞阀套能够准确地跟随滑阀阀芯的运动，再通过传动件驱动多路阀主阀芯，驱动单元中的旋转运动件的转速快慢决定主阀芯的移动速度快慢，驱动单元中的旋转运动件旋转的角度决定主阀芯的位置，实现对多路阀的电比例控制。

3.根据权利要求2所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：为实现电机失电、电机正转、电机反转或电机带电停止状态对伺服液压单元的有效控制进而实现对多路阀主阀芯的控制，将活塞阀套内设置的滑阀式多位四通换向阀结构设计为滑阀式五位四通换向阀结构，分别为中位、左停止位、左换向位、右停止位和右换向位。

4.根据权利要求3所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：滑阀式五位四通换向阀可在滑阀式三位四通换向阀的基础上改动，改动时需满足条件：在滑阀阀芯处于中位时，进油口P3的遮盖量大于或等于回油口T3的开口量，以确保增加左停止位和右停止位机能，同时将滑阀式五位四通换向阀的控制油口a3与液压缸操控杆腔连通，将滑阀式五位四通换向阀的控制油口b3与液压缸活塞杆腔连通。

5.根据权利要求2所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：在伺服液压单元中活塞阀套与伺服缸体之间设置四种区域，分别为两端的周向隔离区域、防转槽区域、互不连通的两个油槽区域和将两个油槽区域隔开的轴向隔离区域，两个油槽区域分别作为进油槽和回油槽，设置进油槽和回油槽的沿轴向尺寸大于活塞阀套的行程，以确保活塞阀套在伺服缸体内移动过程中，进油槽始终连通进油油路，回油槽始终连通回油油路。

6.根据权利要求2所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：活塞阀套位于液压缸活塞杆腔内的一端与主阀芯可拆卸固定连接，传动形式为活塞阀套上连接活塞杆，将活塞杆的一端伸入主阀芯内并与主阀芯固定，实现多路阀主阀芯跟随活塞阀套的运动而运动。

7.根据权利要求2所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧设计时，需保证在驱动单元失电的情况下，滑阀复位弹簧的最小弹簧恢复力能够推动滑阀阀芯、直线运动件向中位移动，同时克服传动过程中的摩擦力及驱动单元失电时旋转运动件转动所需的力矩，则，其中，s为旋转运动件转动一周直线运动件移动的距离， 为传动效率；同时需保证在驱动单元得电的情况下，滑阀复位弹簧能够驱动旋转运动件转动，同时克服传动过程中的摩擦力及滑阀复位弹簧的最大弹簧恢复力，，则，其中，F为滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的弹簧恢复力，为电机得电时的转动力矩。

8.根据权利要求2所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：滑阀对中复位装置中滑阀复位弹簧的刚度小于主阀芯复位弹簧的刚度，以确保驱动单元失电时，伺服液压单元在滑阀复位弹簧的作用下，活塞阀套处于浮动状态，不影响主阀芯手动操控装置的动作。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：驱动单元内设置电机和将旋转运动转换为直线运动的运动转换机构，运动转换机构包括相互配合的旋转运动件和直线运动件，旋转运动件与电机可拆卸固定连接，直线运动件通过操控杆与滑阀阀芯可拆卸固定连接，实现驱动单元为滑阀阀芯输入直线运动。

10.根据权利要求9所述的一种电比例控制液压多路阀的实现方法，其特征在于：运动转换机构外周设有限制直线运动件转动的滑移外壳，滑移外壳的两端分别与电机和伺服液压单元连接，直线运动件在滑移外壳内移动。

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