專利名稱：數(shù)字比例壓力閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種控制液壓系統(tǒng)壓力的閥，特別是通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制按比例地調(diào)節(jié)與控制液壓系統(tǒng)壓力的閥。
現(xiàn)有的比例壓力閥，絕大多數(shù)是采用比例電磁鐵作為執(zhí)行元件，即控制輸入該電磁線圈的電流量來(lái)調(diào)節(jié)電磁鐵的推力，從而達(dá)到按比例地調(diào)節(jié)被控壓力，為此需經(jīng)過(guò)數(shù)／模轉(zhuǎn)換，而且在使用中存在著抗干擾性能差、精度低之不足。英國(guó)專利GB2192737A提供的一種自動(dòng)調(diào)節(jié)壓力控制閥，該閥由電機(jī)帶動(dòng)減速齒輪，減速齒輪驅(qū)動(dòng)調(diào)壓螺桿，調(diào)壓螺桿推動(dòng)調(diào)壓彈簧和隔膜，以調(diào)節(jié)被控壓力，其不足之處是調(diào)壓元件的調(diào)節(jié)量與被控壓力之間成非線性關(guān)系，在使用中必須建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便查找與所需控制的壓力相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)元件的調(diào)節(jié)量，給使用帶來(lái)了不便。
本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)字比例壓力閥，它能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓元件的調(diào)節(jié)量與被控壓力之間成比例關(guān)系，而且具有抗干擾能力強(qiáng)、精度高、使用方便之優(yōu)點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型由步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸絲桿、導(dǎo)向螺母、調(diào)壓彈簧、錐閥芯、閥體、軸承、支承座組成，聯(lián)軸絲桿的一端固定在步進(jìn)電機(jī)輸出軸上，步進(jìn)電機(jī)固定在支承座上，支承座固定在閥體的一端面上，軸承外圈固定在支承座內(nèi)，內(nèi)圈固定在聯(lián)軸絲桿上，導(dǎo)向螺母位于閥體內(nèi)孔擰在聯(lián)軸絲桿上，調(diào)壓彈簧位于閥體內(nèi)的導(dǎo)向螺母和錐閥芯之間，當(dāng)聯(lián)軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)后，導(dǎo)向螺母在閥體內(nèi)作直線移動(dòng)，以壓縮或放松調(diào)壓彈簧，在閥體內(nèi)孔兩端分別開(kāi)有阻尼孔和回油孔，錐閥芯在彈簧力的作用下，其錐面與閥體內(nèi)孔孔口相接觸，以封住閥體內(nèi)阻尼孔和回油孔之間的通道。使用時(shí)，微機(jī)指令輸出脈沖，經(jīng)啟動(dòng)源驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)聯(lián)軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)使導(dǎo)向螺母以一定的導(dǎo)程作直線位移，推動(dòng)調(diào)壓彈簧，以調(diào)節(jié)作用在錐閥芯上的彈簧力。當(dāng)作用在錐閥芯上的彈簧力大於作用在錐閥芯上的液壓力時(shí)，錐閥芯處于關(guān)閉養(yǎng)狀態(tài)；反之錐閥芯抬起，壓力油通過(guò)回油孔排油，控制油壓不再上升。由此可知，微機(jī)輸出的脈沖數(shù)與被控壓力之間成比例關(guān)系。
為防止步進(jìn)電機(jī)失步以及復(fù)位的需要，在步進(jìn)電機(jī)輸出軸的另一端裝有一個(gè)編碼盤(pán)和光電傳感器，使步進(jìn)電機(jī)的實(shí)際步數(shù)反饋到微機(jī)內(nèi)進(jìn)行比較，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)有失步時(shí)，微機(jī)可及時(shí)將失步的脈沖數(shù)補(bǔ)償給步進(jìn)電機(jī)；當(dāng)需要復(fù)位時(shí)，只需微機(jī)輸出反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)與光電信號(hào)反饋的脈沖數(shù)一致，步進(jìn)電機(jī)即仃轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型由于在結(jié)構(gòu)上保證了調(diào)壓元件的調(diào)節(jié)量與被控壓力之間成比例關(guān)系，使用中只需輸入給步進(jìn)電機(jī)當(dāng)量脈數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)按比例地控制液壓系統(tǒng)所需的壓力，給使用帶來(lái)方便；又由于步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)只與脈沖數(shù)有關(guān)，不受外界干擾引起的脈沖幅值變化的影響，如失步又可及時(shí)校正，抗干擾能力強(qiáng)；而且步進(jìn)電機(jī)每行一步當(dāng)量壓力變化極小，分辨率高，因此控制精度高。
下面給出本實(shí)用新型的實(shí)施例及附圖，并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1.為本實(shí)用新型的剖視圖；圖2(a)、(b)為本實(shí)用新型的另兩種錐閥芯結(jié)構(gòu)。
圖1所示，步進(jìn)電機(jī)(1)的機(jī)殼固定在支承座位(11)上，支承座(11)固定在閥體(6)上，聯(lián)軸絲桿(2)的一端固定在步進(jìn)電機(jī)(1)的輸出軸上，軸承(8)外圈固定在支承座(11)上，其內(nèi)圈固定在聯(lián)軸絲桿(2)上，導(dǎo)向螺母(3)擰在聯(lián)軸絲桿(2)上，調(diào)壓彈簧(4)位于閥體(6)內(nèi)孔中的導(dǎo)向螺母(3)和錐閥芯(5)之間，其兩端套在聯(lián)軸絲桿(2)和錐閥芯(5)上。當(dāng)聯(lián)軸絲桿(2)轉(zhuǎn)動(dòng)后，導(dǎo)向螺母(3)在閥體(6)內(nèi)孔中作直線運(yùn)動(dòng)，以壓縮或放松調(diào)壓彈簧(4)。在閥體(6)內(nèi)孔的兩端分別開(kāi)有阻尼孔(7)和回油孔(12)。錐閥芯(5)在調(diào)壓彈簧(4)的作用下，其錐面與閥體(6)的內(nèi)孔孔口相接觸，以封閉閥體(6)的阻尼孔(7)和回油孔(12)之間的通道。在錐閥芯(5)的軸芯開(kāi)有一孔(13)，當(dāng)壓力油泄漏到錐閥芯(5)底部的閥體(6)內(nèi)孔時(shí)，可通過(guò)孔(13)、回油孔(12)排出。編碼盤(pán)(9)和光電傳感器(10)分別安置在步進(jìn)電機(jī)(1)輸出軸的另一端，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)(1)的輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，編碼盤(pán)(9)隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，光電傳感器(10)將此信號(hào)反饋到微機(jī)進(jìn)行比較，如發(fā)生步進(jìn)電機(jī)失步時(shí)，微機(jī)可及時(shí)將失步的脈沖數(shù)補(bǔ)償給步進(jìn)電機(jī)(1)；當(dāng)需復(fù)位時(shí)，只需微機(jī)輸出反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)與光電信號(hào)反饋的脈沖數(shù)一致，步進(jìn)電機(jī)(1)即停轉(zhuǎn)。使用中，設(shè)微機(jī)指令輸出的脈沖數(shù)為Z，經(jīng)啟動(dòng)源驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)(1)，步進(jìn)電機(jī)(1)以每一脈沖的步距角為α來(lái)帶動(dòng)聯(lián)軸絲桿(2)，則聯(lián)軸絲桿(2)的轉(zhuǎn)角為θ＝Zα，導(dǎo)向螺母(3)以導(dǎo)程為S轉(zhuǎn)換成直線位移量為X＝Zα／2π·S推動(dòng)調(diào)壓彈簧(4)，調(diào)壓彈簧(4)的剛度為k，轉(zhuǎn)換成彈簧力F＝X·k；錐閥芯(5)與閥體(6)內(nèi)孔的孔口相接觸的錐面直徑為D，其下端園柱的直徑為d，兩者之間有效面積差為π／4(D2－d2)；經(jīng)阻尼孔(7)進(jìn)入閥體(6)內(nèi)孔的油壓為p，則作用在錐閥芯(5)上的液壓力p·π／4(D2－d2)；當(dāng)p·π／4(D2－d2)小於彈簧力F時(shí)，錐閥芯(5)處于關(guān)閉狀態(tài)；反之錐閥芯(5)抬起，壓力油通過(guò)回油孔(12)排出。由此可得出脈沖數(shù)Z與油壓p之間的比例關(guān)系為Z＝A·p，其中A為機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)換常數(shù)。
圖2(a)所示，當(dāng)作用在錐閥芯(5)的凹槽和錐面上的液壓力小於彈簧(4)的彈簧力時(shí)，錐閥芯(5)關(guān)閉；反之錐閥芯(5)抬起，油液從孔(13)、(12)排出。
圖2(b)所示，液壓力直接作用到錐閥芯(5)的錐面上與彈簧力相平衡。當(dāng)作用在錐閥芯(5)上的油液壓力小于彈簧力時(shí)，錐閥芯(5)關(guān)閉；反之錐閥芯(5)抬起，油液從回油孔(12)排出，使系統(tǒng)壓力迅速下降。
上述
圖1、圖2(a)所示的錐閥芯(5)的結(jié)構(gòu)較適用于定壓系統(tǒng)，圖2(b)所示的錐閥芯(5)的結(jié)構(gòu)較適用于限壓系統(tǒng)。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字比例壓力閥，特別是通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制按比例地調(diào)節(jié)與控制液壓系統(tǒng)壓力的閥，它由步進(jìn)電機(jī)(1)，聯(lián)軸絲桿(2)，導(dǎo)向螺母(3)，調(diào)壓彈簧(4)、錐閥芯(5)、閥體(6)、軸承(8)支承座(11)組成，閥體(6)內(nèi)孔的兩端分別開(kāi)有阻尼孔(7)和回油孔(12)，錐閥芯(5)的錐面與閥體(6)內(nèi)孔孔口相接觸，其特征在于聯(lián)軸絲桿(2)的一端固定在步進(jìn)電機(jī)(1)上，步進(jìn)電機(jī)(1)固定在支承座(11)上，支承座(11)固定在閥體(6)的一端，軸承(8)外圈固定在支承座(11)內(nèi)，其內(nèi)圈固定在聯(lián)軸絲桿(2)上，導(dǎo)向螺母(3)擰在聯(lián)軸絲桿(2)上，調(diào)壓彈簧(4)位于導(dǎo)向螺母(3)和錐閥芯(5)之間。
2.據(jù)權(quán)利要求的1所述的閥，其特征在于步進(jìn)電機(jī)(1)輸出軸的另一端裝有編碼盤(pán)(9)和光電傳感器(10)。
專利摘要一種數(shù)字比例壓力閥，特別是通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)字控制按比例地調(diào)節(jié)與控制液壓系統(tǒng)壓力的閥。它由步進(jìn)電機(jī)、聯(lián)軸絲桿、導(dǎo)向螺母、調(diào)壓彈簧、錐閥芯、閥體、軸承、支承座，編碼盤(pán)和光電傳感器組成。使用中，由微機(jī)指令輸出脈沖，經(jīng)啟動(dòng)源軀動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)聯(lián)軸絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)，使導(dǎo)向螺母作直線運(yùn)動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)調(diào)壓彈簧作用在錐閥芯上的彈簧力，以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)壓力的控制。其優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算機(jī)輸出的脈沖數(shù)與被控壓力成比例關(guān)系，而且抗干擾能力強(qiáng)，控制精度高。
文檔編號(hào)F16K1/00GK2101142SQ91215038
公開(kāi)日1992年4月8日 申請(qǐng)日期1991年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年1月16日
發(fā)明者奚林根 申請(qǐng)人:上海第二工業(yè)大學(xué)