CN1752465A

CN1752465A - 一种数字输入式电液伺服阀

Info

Publication number: CN1752465A
Application number: CNA2005100197237A
Authority: CN
Inventors: 陈奎生; 陈新元; 曾良才; 傅连东; 李良; 李宜霞; 李远慧; 易建刚; 湛从昌; 容芷君
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Science and Technology WHUST
Priority date: 2005-11-03
Filing date: 2005-11-03
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2025-11-03
Also published as: CN100348873C

Abstract

本发明涉及一种数字输入式电液伺服阀。其技术方案是：在阀盖[19]的上端设置有信号输入插座[1]，信号输入插座[1]与安装在阀盖[19]内的嵌入式数字伺服放大器[2]连接，嵌入式数字伺服放大器[2]与阀线圈[4]连接，在阀体[16]内装有主阀芯[7]，主阀芯[7]内装有先导阀芯[11]，先导阀芯[11]的上端与阀线圈[4]固定安装在一起，在阀线圈[4]下部设置有磁钢[6]，在阀线圈[4]的上下设有复位弹簧[18]。四个固定节流孔[14]、[15]、[9]、[13]呈U形串联布置，直径为1～1.2mm。两个第一固定节流孔[14]、[15]与两个第二固定节流孔[9]、[13]的油道距离为45～50mm。本发明具有集成度高、控制精度高、响应快、抗污染能力强的优点。

Description

一种数字输入式电液伺服阀

一、技术领域

本发明属于一种电液伺服阀。尤其涉及一种数字输入式电液伺服阀。

二、背景技术

电液伺服阀是液压控制***的核心元件，在工业上有着广泛应用，它能将小功率的电能输入转化为大功率的液压输出，对设备进行精确控制。电液伺服阀与伺服控制器、检测元件、执行机构、指令元件配合使用，能组成不同的开环或闭环控制***，如位置控制***、力控制***、速度控制***等。电液伺服阀一般可分为喷嘴挡板式和滑阀式电液伺服阀，滑阀式电液伺服阀又可分为单级滑阀和二级滑阀电液伺服阀。

目前，二级滑阀电液伺服阀通常采用二个固定节流孔和二个可变节流口组成全桥，对主阀芯位置进行控制(孙文质.液压控制***.北京.北京国防工业出版社，1985年)，因液压***阻尼小，阀的动态特性较差；另外其固定节流孔的尺寸较小，容易被液压油内污染物堵塞。所以，电液伺服***的故障70％以上为伺服阀污染问题所引起，导致伺服阀失效，使其控制精度和可靠性降低，应用受到局限性。

三、发明内容

本发明目的是在二级滑阀电液伺服阀的基础上，提供一种集成度高、控制精度高、响应快、抗污染能力强的数字输入式电液伺服阀。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：在阀盖的上端设置有信号输入插座，信号输入插座与安装在阀盖内的嵌入式数字伺服放大器连接，嵌入式数字伺服放大器与阀线圈连接。在阀体内装有主阀芯，主阀芯内装有先导阀芯，先导阀芯的上端与阀线圈固定安装在一起，在阀线圈下部设置有磁钢，在阀线圈的上下设有复位弹簧。

四个固定节流孔呈U形串联布置，两个第一固定节流孔加工在主阀芯的中部，两个第二固定节流孔加工在主阀芯的上部，将一个第一固定节流孔与一个第二固定节流孔连通，再与一个可变节流口相通，将另一个第一固定节流孔与另一个第二固定节流孔连通，再与另一个可变节流口相通。四个固定节流孔直径为1～1.2mm。

所述的两个第一固定节流孔分别加工在主阀芯的P口径向位置上，两个第二固定节流孔分别加工在主阀芯与先导阀芯凸肩对应的内侧径向位置上；两个第一固定节流孔与两个第二固定节流孔的油道距离为45～50mm。

所述的嵌入式数字伺服放大器是将微处理器、单片机、通讯模块、伺服放大器、增压电路集成在控制板内。伺服放大器与微处理器连接、微处理器与单片机连接、单片机与通讯模块连接，增压电路与伺服放大器连接；微处理器和通讯模块分别与信号输入插座连接，伺服放大器与阀线圈连接。阀线圈的骨架外镀有一层带状铜环，形成电涡流阻尼环。

由于采用上述技术方案，本发明具有集成度高、控制精度高、响应快、抗污染能力强的优点，具体表现在：

1、本发明设置有嵌入式数字伺服放大器，与电液伺服阀实现了一体化。该嵌入式数字伺服放大器能对阀的故障进行在线自诊断，并可通过现场总线技术实现远程监控和报警。

2、本发明从结构上将一个小直径固定节流孔改为二个较大直径的固定节流孔，可将可变节流口压差显著减小，孔径由原来的0.7mm扩大至1～1.2mm，抗污染能力得到了极大的提高，过滤精度仅需10～20μm。另外，选择固定节流孔的油道距离为45～50mm，有效防止了射流对流态和节流效果的影响，使控制效果得到优化、伺服阀滞环小于3％、零偏小于1％。

3、本发明在阀线圈的骨架外镀有一层带状铜环，可产生独立的电涡流式阻尼环，获得了最佳阻尼参数，使其阻尼系数达到0.7左右。

四、附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中主阀芯[7]的结构示意图；

图3是图1中嵌入式数字伺服放大器[2]的结构示意图；

五、具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：图1是本发明的一种结构示意图。如图所示，在本装置阀盖[19]的上端设置有信号输入插座[1]，信号输入插座[1]与安装在阀盖[19]内的嵌入式数字伺服放大器[2]连接，嵌入式数字伺服放大器[2]与阀线圈[4]连接，嵌入式数字伺服放大器[2]可对本装置的故障进行在线自诊断，并可通过现场总线技术实现远程监控和报警。

在阀体[16]内装有主阀芯[7]，主阀芯[7]内装有先导阀芯[11]，可以形成机械位置反馈。先导阀芯[11]的上端与阀线圈[4]固定安装在一起，先导阀芯[11]的顶端与零位调节旋钮[3]螺纹连接。在阀线圈[4]下部设置有磁钢[6]，在阀线圈[4]的上下设有复位弹簧[18]，在磁钢[6]的磁场作用下，通电阀线圈[4]产生推力驱动先导阀芯[11]产生轴向位移。

为防止射流对流态和节流效果的影响，本装置如图2所示，采用四个固定节流孔[14]、[15]、[9]、[13]呈U形串联布置，两个第一固定节流孔[14]、[15]加工在主阀芯[7]的中部，两个第二固定节流孔[9]、[13]加工在主阀芯[7]的上部，将第一固定节流孔[14]与第二固定节流孔[9]连通，再与可变节流口[10]相通；将第一固定节流孔[15]与第二固定节流孔[13]连通，再与可变节流口[12]相通。U形4孔串联布置可以将可变节流口[10]、[12]压差显著减小。

两个第一固定节流孔[14]和[15]分别加工在主阀芯[7]的P口径向位置上，两个第二固定节流孔[9]和[13]分别加工在主阀芯[7]与先导阀芯[11]凸肩对应的内侧径向位置上。第一固定节流孔[14]、[15]与第二固定节流孔[9]、[13]的油道距离为45～50mm。

为了增加先导级液阻，四个固定节流孔[14]、[15]、[9]、[13]直径扩大为1～1.2mm，同时可增强抗污染能力。

本装置的嵌入式数字伺服放大器[2]如图3所示，将微处理器[24]、单片机[21]、通讯模块[22]、伺服放大器[25]、增压电路[20]集成在控制板[23]内。伺服放大器[25]与微处理器[24]连接、微处理器[24]与单片机[21]连接、单片机[21]与通讯模块[22]连接，增压电路[20]与伺服放大器[25]连接；微处理器[24]和通讯模块[22]分别与信号输入插座[1]连接，伺服放大器[25]与阀线圈[4]连接。

在嵌入式数字伺服放大器[2]中增设了增压电路[20]，可大大减小阀线圈[4]电阻和阀线圈[4]电感组成的惯性环节的影响，展宽伺服放大器[25]的频带。

另外，在阀线圈[4]的骨架外镀有一层带状铜环[5]，可形成电涡流阻尼环，能提高先导阀芯[11]的阻尼，使本装置先导级的阻尼系数达到0.7左右，动态稳定性明显提高。

本装置的工作原理是：控制数字信号从信号输入插座[1]送到嵌入式数字伺服放大器[2]，通过运算后产生相应的控制电流输送到阀线圈[4]，在磁钢[6]的磁场作用下，通电阀线圈[4]产生推力驱动先导阀芯[11]产生轴向位移，使可变节流口[10]和[12]的节流面积发生改变，液阻不对称；同时先导控制油通过主阀芯[7]上第一固定定节流孔[14]、[15]和第二级固定节流孔[9]、[13]，经可变节流口[10]和[12]流回低压口T，构成U形全桥控制油路。可变节流口[10]和[12]的节流面积发生改变，液阻不对称，导致U形全桥不平衡，从而引起两侧先导控制油压力不等。先导控制油再经控制油道[8]和[17]进入主阀芯[7]两端，使主阀芯[7]轴向受力不平衡，产生轴向移动，使主阀芯[7]的阀口改变，从而控制主油路流量改变。当主阀芯[7]轴向位移与先导阀芯[11]轴向位移相等后，可变节流口[10]和[12]的节流面积又相等了，液阻对称，U形全桥平衡，两侧先导控制油压力相等，主阀芯[7]轴向受力恢复平衡，轴向运动停止，主阀芯[7]的阀口开度保持不变，主油路流量也保持不变。

Claims

1、一种数字输入式电液伺服阀，其特征在于在阀盖[19]的上端设置有信号输入插座[1]，信号输入插座[1]与安装在阀盖[19]内的嵌入式数字伺服放大器[2]连接，嵌入式数字伺服放大器[2]与阀线圈[4]连接，在阀体[16]内装有主阀芯[7]，主阀芯[7]内装有先导阀芯[11]，先导阀芯[11]的上端与阀线圈[4]固定安装在一起，在阀线圈[4]下部设置有磁钢[6]，在阀线圈[4]的上下设有复位弹簧[18]；

四个固定节流孔[14]、[15]、[9]、[13]呈U形串联布置，两个第一固定节流孔[14]、[15]加工在主阀芯[7]的中部，两个第二固定节流孔[9]、[13]加工在主阀芯[7]的上部，将第一固定节流孔[14]与第二固定节流孔[9]连通，再与可变节流口[10]相通；将第一固定节流孔[15]与第二固定节流孔[13]连通，再与可变节流口[12]相通。

2、根据权利要求1所述的数字输入式电液伺服阀，其特征在于所述的两个第一固定节流孔[14]和[15]分别加工在主阀芯[7]的P口径向位置上，两个第二固定节流孔[9]和[13]分别加工在主阀芯[7]与先导阀芯[11]凸肩对应的内侧径向位置上；两个第一固定节流孔[14]、[15]与两个第二固定节流孔[9]、[13]的油道距离为45～50mm。

3、根据权利要求1或2项所述的数字输入式电液伺服阀，其特征在于所述的固定节流孔[14]、[15]、[9]、[13]直径为1～1.2mm。

4、根据权利要求1所述的数字输入式电液伺服阀，其特征在于所述的嵌入式数字伺服放大器[2]是将微处理器[24]、单片机[21]、通讯模块[22]、伺服放大器[25]、增压电路[20]、集成在控制板[23]内；伺服放大器[25]与微处理器[24]连接、微处理器[24]与单片机[21]连接、单片机[21]与通讯模块[22]连接，增压电路[20]与伺服放大器[25]连接；微处理器[24]和通讯模块[22]分别与信号输入插座[1]连接，伺服放大器[25]与阀线圈[4]连接。

5、根据权利要求1所述的数字输入式电液伺服阀，其特征在于所述的阀线圈[4]的骨架外镀有一层带状铜环[5]。