專利名稱：一種流量連續(xù)無級(jí)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓伺服閥技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種伺服閥，尤其涉及可以連續(xù)無級(jí)改變流量增益，實(shí)現(xiàn)不同額定流量輸出的旋轉(zhuǎn)伺服閥。
背景技術(shù)：
測試土壤的強(qiáng)度和變形特性常使用動(dòng)三軸試驗(yàn)儀，該儀器應(yīng)用廣泛，可用于測試多種參數(shù)。試驗(yàn)中為了研究土樣的變形特性，需要加載不同振幅的力，觀測其應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系。目前國內(nèi)動(dòng)三軸試驗(yàn)儀一般通過液壓伺服系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)力的加載，而控制力的振幅大小由伺服閥實(shí)現(xiàn)。由于試驗(yàn)土樣成分千差萬別，導(dǎo)致試驗(yàn)加載振幅大小不一。對于軟土試樣試驗(yàn)加載振幅較大(要求伺服閥流量大)的情況下的才能破壞試樣，而對于硬土試樣試驗(yàn)加載振幅較小(要求伺服閥流量小)的情況下就能破壞試樣。試驗(yàn)成分(軟硬程度)決定了伺服閥流量的大小。目前，解決辦法為針對不同試樣預(yù)備不同流量的伺服閥，如:硬土選用小流量伺服閥，軟土選用大流量的伺服閥。這樣能保證不同試樣試驗(yàn)時(shí)的控制精度，在整個(gè)區(qū)間得到理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是，上述解決方法存在如下問題，頻繁更換伺服閥過程中由于操作不當(dāng)很容易將灰塵、雜質(zhì)等物質(zhì)混入液壓伺服油路中。另外，保存伺服閥過程中由于保存不當(dāng)也容易污染伺服閥油路?；烊牖覊m、雜質(zhì)等物質(zhì)的直接后果是常常會(huì)堵塞伺服閥，造成伺服閥失靈。當(dāng)然為實(shí)現(xiàn)不同的振幅力的加載，可以采用幾個(gè)不同流量的伺服閥并聯(lián)，在其中切換。但這種并聯(lián)伺服閥由于結(jié)構(gòu)尺寸較大、切換繁瑣、成本較高在很多場合無法采用。目前，國內(nèi)外還沒有可以改變額定流量的旋轉(zhuǎn)伺服閥。北京航空航天大學(xué)研制的轉(zhuǎn)閥式直動(dòng)型電液伺服閥通過將普通伺服閥的滑閥滑動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榛y的轉(zhuǎn)動(dòng)，并在閥芯與閥套上相應(yīng)開了幾個(gè)與軸向有一定傾角的斜槽。閥芯閥套相互轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，斜槽相互開通或相互封閉，從而控制輸出壓力或流量，但不能改變額定流量。浙江工業(yè)大學(xué)研制的2D數(shù)字伺服閥采用螺旋伺服機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)兩個(gè)自由度，但是通過輸入角位移輸出線性位移，實(shí)現(xiàn)四通的功能，也無法改變額定流量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種額定流量連續(xù)可變的伺服閥，解決在動(dòng)三軸試驗(yàn)儀中不同振幅加載需要不同閥的問題，同時(shí)它又具有結(jié)構(gòu)簡單，抗污染能力強(qiáng)，無零漂現(xiàn)象，加工使用維修方便的特點(diǎn)。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種流量連續(xù)無級(jí)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)伺服閥包括傳感器罩1，復(fù)位彈簧2，角位移傳感器3，擋板4，電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置5，電機(jī)罩6，彈性聯(lián)軸器7，聯(lián)接罩8，閥右透蓋9，閥體10，閥套11，閥芯12，活塞13，閥左透蓋14，支撐套筒15，保持罩16，內(nèi)固定套筒17，測微螺桿18，示數(shù)塊19，微分測筒20，鎖定螺釘21，限位螺釘22，緊定彈簧23，左透蓋密封圈24，角接觸球軸承25，右透蓋密封圈26，剛性聯(lián)軸器28等。復(fù)位彈簧2兩端固定在傳感器罩I上，復(fù)位彈簧2中間部分與角位移傳感器3的軸右端固接。電機(jī)軸25右端通過剛性聯(lián)軸器28與角位移傳感器3軸的左端連接。電機(jī)軸25的左端與閥芯12通過彈性聯(lián)軸器7連接。閥芯12右端軸與右透蓋9間有密封圈26，防止油液的泄露。閥芯12與閥套11間隙配合，實(shí)現(xiàn)閥芯12在閥套11內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)和軸向移動(dòng)。閥芯12左端軸與角接觸球軸承25內(nèi)圈固接，外圈固定在活塞13上?；钊?3左端面孔和測微螺桿18右端通過螺紋固接。測微螺桿18與閥左透蓋14間有密封圈24，防止油液泄漏。測微螺桿18左端與示數(shù)塊19通過螺紋連接；示數(shù)塊19上有刻線，軸向移動(dòng)時(shí)根據(jù)刻線來讀取移動(dòng)的距離。測微螺桿18中間部分有V形槽，通過限位螺釘22進(jìn)行周向限位，防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。限位螺釘22與內(nèi)固定套筒17壁上的孔通過螺紋連接。為了防止內(nèi)固定套筒17的轉(zhuǎn)動(dòng)，在其右端外部套有緊定彈簧23，同時(shí)也防止限位螺釘22松動(dòng)。在緊定彈簧23外部套有支撐套筒15，同時(shí)對保持罩16起到限定作用，防止其軸向移動(dòng)。保持罩16與內(nèi)固定套筒17中間部位的凸緣通過螺紋連接。微分測筒20凸緣限定在保持罩16與內(nèi)固定套筒17形成的空腔中。微分測筒20凸緣上加工有細(xì)齒，與測筒上的刻度一一對應(yīng)。安裝在保持罩16上的緊定螺釘21通過微分測筒20凸緣上加工的細(xì)齒對微分測筒20限位，定位后鎖緊緊定螺釘21防止微分測筒20轉(zhuǎn)動(dòng)。其中微分測筒20內(nèi)孔與測微螺桿18通過螺紋相連。轉(zhuǎn)動(dòng)微分測筒20實(shí)現(xiàn)測微螺桿18的軸向移動(dòng)，進(jìn)而使閥芯12在軸向上移動(dòng)，改變閥的額定流量。伺服轉(zhuǎn)閥主體結(jié)構(gòu)主要包括閥體10、閥套11和閥芯12三部分。伺服閥閥體底板直孔分別為左工作油口 A、高壓進(jìn)油口 P、低壓出油口 T、右工作油口 B。由于線性流量控制的需要，閥套11上低壓閥口 a、高壓閥口 b設(shè)計(jì)成矩形，分別沿徑向?qū)ΨQ布置。低壓閥口 a通過軸向橫槽和低壓油環(huán)形槽31直接連接到低壓出油口 T ;高壓閥口 b通過軸向橫槽和高壓油環(huán)形槽30直接連接到高壓進(jìn)油口 P。閥芯12上沿徑向均勻設(shè)計(jì)有四個(gè)矩形口凹槽。閥芯通B油口凹槽M通過閥芯凹槽右連接孔35相通，再通過閥芯右軸向孔36、閥芯右徑向孔37、閥芯右環(huán)形槽34、閥套右環(huán)形槽32與右工作油口 B連通；閥芯通A油口凹槽N通過閥芯凹槽左連接孔38相通，再通過閥芯左軸向孔39、閥芯左徑向孔40、閥芯左環(huán)形槽33、閥套左環(huán)形槽29與左工作油口 A連通。當(dāng)閥芯12不同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，低壓閥口 a、高壓閥口b與閥芯通B油口凹槽M或閥芯通A油口凹槽N相通，實(shí)現(xiàn)四通功能。閥芯12上四個(gè)凹槽由四個(gè)扇形部分間隔開，零位時(shí)扇面的張角恰好遮住閥套上的矩形閥口 a、b，使轉(zhuǎn)閥具有零開口特性。本發(fā)明的效果和益處是:液壓組件采用轉(zhuǎn)軸式閥芯設(shè)計(jì)，閥芯閥套相對轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力小，抗污染能力強(qiáng)。閥芯閥套上對應(yīng)的閥口為矩形滿足線性流量的要求，具有零開口特性，精度高。閥芯更短，減小運(yùn)動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高動(dòng)態(tài)負(fù)載性能，結(jié)構(gòu)上更緊湊。閥芯上沿徑向均勻布置的四個(gè)凹槽，與其它閥相比，流量更大。閥芯上徑向通孔結(jié)構(gòu)形式使相對兩工作腔中的油壓相互平衡，結(jié)合閥芯閥套對稱的幾何結(jié)構(gòu)，可使閥芯沿徑向受力均勻，有效補(bǔ)償轉(zhuǎn)閥的徑向不平衡力。閥體腔內(nèi)表面不需要開環(huán)形槽，環(huán)形槽全部開在閥套上，使制造難度大大降低。


圖1是流量增益可變旋轉(zhuǎn)伺服閥整體結(jié)構(gòu)剖視圖。圖中:I傳感器罩；2復(fù)位彈簧；3角位移傳感器；4擋板；5電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置；6電機(jī)罩；7彈性聯(lián)軸器；8聯(lián)接罩；9閥右透蓋；10閥體；11閥套；12閥芯；13活塞；14閥左透蓋；15支撐套筒；16保持罩；17內(nèi)固定套筒；18測微螺桿；19示數(shù)塊；20微分測筒；21鎖定螺釘；22限位螺釘；23緊定彈簧；24左透蓋密封圈；25角接觸球軸承；26右透蓋密封圈；27電機(jī)軸；28剛性聯(lián)軸器。圖2是旋轉(zhuǎn)伺服閥主體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:29閥套左環(huán)形槽；30閥套高壓環(huán)形槽；31閥套低壓環(huán)形槽；32閥套右環(huán)形槽；33閥芯右環(huán)形槽；34閥芯左環(huán)形槽；35閥芯凹槽右連接孔；36閥芯右軸向孔；37閥芯右徑向孔；38閥芯凹槽左連接孔；39閥芯左軸向孔；40閥芯左徑向孔；M閥芯通B油口凹槽；a低壓閥口 ；A左工作油口 ；B右工作油口 ；P高壓進(jìn)油口 ；T低壓出油口。圖3是旋轉(zhuǎn)伺服閥閥套結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:29閥套左環(huán)形槽；30閥套高壓環(huán)形槽；31閥套低壓環(huán)形槽；32閥套右環(huán)形槽毋低壓閥口 ；b高壓閥口。圖4是旋轉(zhuǎn)伺服閥閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:33閥芯左環(huán)形槽；34閥芯右環(huán)形槽；M閥芯通B油口凹槽；N閥芯通A油口凹槽。圖5是旋轉(zhuǎn)伺服閥C-C剖視圖。圖6是旋轉(zhuǎn)伺服閥閥芯處于零位時(shí)C-C剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。如附圖1 6所示，復(fù)位彈簧2實(shí)現(xiàn)閥芯12保持在零位，角位移傳感器3測量轉(zhuǎn)角大小，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置5軸通過彈性聯(lián)軸器7直接與閥芯12相連，動(dòng)態(tài)性更好。轉(zhuǎn)閥工作時(shí)油路的通斷情況可通過附圖5、6說明。如附圖6所示，當(dāng)閥芯12位于零位時(shí)，兩對矩形閥口低壓閥口 a和高壓閥口 b全部關(guān)閉，此時(shí)轉(zhuǎn)閥左右工作油口 A、B無油液流動(dòng)。當(dāng)閥芯12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，如附圖5所示，高壓閥口 b打開，高壓油從高壓進(jìn)油口 P經(jīng)閥套高壓環(huán)形槽30通過高壓閥口 b進(jìn)入閥芯通A油口凹槽N容腔。如附圖2所示，高壓油再依次經(jīng)過閥芯通A油口凹槽左連接孔38、閥芯左軸向孔39、閥芯左徑向孔40、閥芯左環(huán)形槽33、閥套左環(huán)形槽29進(jìn)入左工作油口 A。右工作油口 B的回油則由閥套右環(huán)形槽32、閥芯右環(huán)形槽34、閥芯右徑向孔37、閥芯右軸向通孔36、閥芯凹槽右連接孔35進(jìn)入閥芯通B油口凹槽M容腔，然后從低壓閥口 a進(jìn)入閥套低壓環(huán)形槽31，從低壓出油口 T流出。當(dāng)閥芯12逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，左、右工作油口 A、B液流方向與逆時(shí)針時(shí)相反，使轉(zhuǎn)閥液壓組件具有零開口四通電液伺服閥的液流控制機(jī)能。附圖1中所示，軸向上閥芯12位于最左端，此時(shí)流量增益最小。通過不同方向旋轉(zhuǎn)微分測筒20，測微螺桿18會(huì)左右軸向移動(dòng)，從而使閥芯12左右軸向移動(dòng)。當(dāng)閥芯12向右移動(dòng)時(shí)，閥芯12上的凹槽與閥套11上的閥口接通長度增加，從而流量增益變大，反之，流量增益變小。彈性聯(lián)軸器7始終對閥芯12有向左的推力，所以閥芯12左端軸與角接觸球軸承25間配合要求降低，加工更加方便。
權(quán)利要求
1.一種流量連續(xù)無級(jí)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)伺服閥，包括傳感器罩(1)，復(fù)位彈簧(2)，角位移傳感器(3)，擋板(4)，電-機(jī)械轉(zhuǎn)換裝置(5)，電機(jī)罩(6)，彈性聯(lián)軸器(7)，聯(lián)接罩(8)，閥右透蓋(9)，閥體(10)，閥套(11)，閥芯(12)，活塞(13)，閥左透蓋(14)，支撐套筒(15)，保持罩(16)，內(nèi)固定套筒(17)，測微螺桿(18)，示數(shù)塊(19)，微分測筒(20)，鎖定螺釘(21)，限位螺釘(22)，緊定彈簧(23)，左透蓋密封圈(24)，角接觸球軸承(25)，右透蓋密封圈(26)，剛性聯(lián)軸器(28);其特征在于:復(fù)位彈簧(2)兩端固定在傳感器罩(I)上，復(fù)位彈簧(2)中間與角位移傳感器(3)的軸右端固接，電機(jī)軸(25)右端通過剛性聯(lián)軸器(28)與角位移傳感器(3)軸的左端固接，電機(jī)軸(25)的左端與閥芯(12)通過彈性聯(lián)軸器(7)連接，閥芯軸與右透蓋(9 )間有密封圈(26 )，閥芯(12 )上沿徑向均勻設(shè)計(jì)有四個(gè)矩形口閥芯通B油口凹槽M和閥芯通A油口凹槽N，閥套(11)上設(shè)計(jì)成矩形的低壓閥口 a、高壓閥口 b分別沿徑向?qū)ΨQ布置，同時(shí)分別始終與低壓出油口 T、高壓進(jìn)油口 P相通，閥芯(12)與閥套(11)間隙配合，閥芯(12 )左端軸與角接觸球軸承(25 )內(nèi)圈固接，外圈固定在活塞(13 )上，活塞(13 )左端面孔和測微螺桿(18)右端通過螺紋連接，測微螺桿(18)與閥左透蓋(14)間有密封圈(24)，測微螺桿(18)左端與示數(shù)塊(19)通過螺紋連接，測微螺桿(18)中間部分有V形槽，內(nèi)固定套筒(17)壁上裝有限位螺釘(22)，并且內(nèi)固定套筒(17 )右端外部套有緊定彈簧(23)，在緊定彈簧(23 )外部套有支撐套筒(15 )，保持罩(16 )與內(nèi)固定套筒(17 )中間部位的凸緣通過螺紋連接，微分測筒(20)凸緣限定在保持罩(16)與內(nèi)固定套筒(17)形成的空腔中，微分測筒(20)凸緣上加工有細(xì)齒，在保持罩(16)上安裝有緊定螺釘(21 )，其中微分測筒(20)內(nèi)孔與測微螺桿(18)通過螺 紋連接。
全文摘要
一種流量連續(xù)無級(jí)可調(diào)式旋轉(zhuǎn)伺服閥，屬于液壓伺服閥技術(shù)領(lǐng)域。其特征是通過旋動(dòng)與閥芯連接的螺旋測微裝置調(diào)整閥芯軸向位置以改變伺服閥的額定流量；閥芯與閥套上相應(yīng)有四個(gè)矩形槽，閥芯閥套相對轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，矩形槽相互開通或封閉控制輸出流量，使伺服閥具有四通功能。本發(fā)明的效果和益處是閥芯閥套相對轉(zhuǎn)動(dòng)，摩擦力小，抗污染能力強(qiáng)，具有零開口特性，動(dòng)態(tài)性能高，結(jié)構(gòu)緊湊，流量大，徑向受力平衡，制造難度低。
文檔編號(hào)F16K11/085GK103216639SQ20131010544
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月28日
發(fā)明者桑勇, 王曉, 鄒德高 申請人:大連理工大學(xué)