[發明專利]一種新型比例換向閥

在審

• 申請號: 202111155103.1
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113819273A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 楊敬;張磊;權龍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F16K11/20
• 分類號: F16K11/20;F16K31/04;F16K31/36;F16K31/50;F16K31/53;F16K37/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 王思俊

一種新型比例換向閥，屬于機械領域，它包括第一步進電機、滾珠絲杠螺母、左位位移傳感器、變剛度彈簧、閥芯、閥體、閥套、齒輪副、第三步進電機、右位位移傳感器和第二步進電機；所述第一步進電機和第二步進電機與閥體通過連接件剛性連接，且第一步進電機和第二步進電機的旋轉軸線與閥芯軸線重合；所述第三步進電機輸出軸安裝于齒輪副主動齒輪位置；所述左位位移傳感器和右位位移傳感器均安裝與閥芯伸出端，檢測閥芯的位移；所述閥套安裝于閥體內。本發明可以實現小開度下的開環控制，減小滯緩對與閥芯運動控制的影響。

技術領域

本發明涉及不同工況下的比例換向閥閥口開啟控制方法,具體為一種新型比例換向閥結構。

背景技術

換向閥是利用閥芯和閥體之間相對位置的不同，來改變閥體上各個油口之間的通斷關系，從而實現各油路連通、切斷或者改變液流方向的閥類。換向閥也是液壓系統中用量最大、品種和名稱最復雜的一類閥。

在換向閥的閥口打開后，由于液流動量發生變化，液流會對閥芯產生作用力，稱為液動力。在閥口開度一定時，負載、流量等因素發生變化也會影響液動力的大小和方向。由于液動力產生的根本原因是流經閥口的流體的動量產生變化，液動力的產生是不可避免的，無法完全避免液動力對于閥芯位移控制的影響。液壓系統末端執行元件通常有兩種控制需求，一種是低速、小流量的精確位置控制需求，第二種是高速、大流量的速度控制需求。

發明內容

針對現有換向閥的小開度滯環以及大開度內的動態響應時間慢的問題，本發明提出一種新型比例換向閥。

一種新型比例換向閥，包括第一步進電機（1）、滾珠絲杠螺母（2）、左位位移傳感器（3）、變剛度彈簧（4）、閥芯（5）、閥體（6）、閥套（7）、齒輪副（8）、第三步進電機（9）、右位位移傳感器（10）和第二步進電機（11）；所述第一步進電機（1）和第二步進電機（11）與閥體通過連接件剛性連接，且第一步進電機（1）和第二步進電機（11）的旋轉軸線與閥芯（5）軸線重合；所述第三步進電機（9）輸出軸安裝于齒輪副主動齒輪位置；所述閥芯（5）兩端切制傳動螺紋，螺紋長度為閥芯工作行程的3倍，閥芯（5）傳動螺紋處與滾珠絲杠螺母（2）組成螺紋副；所述左位位移傳感器（3）和右位位移傳感器（10）均安裝與閥芯（5）伸出端，檢測閥芯的位移；所述閥套（7）安裝于閥體內（6），安裝完成后具有圍繞軸線旋轉的單一自由度；所述閥套（7）與齒輪副中的從動齒輪剛性連接，第三步進電機（9）輸出軸和閥套（7）分別為齒輪副連接的兩個旋轉部件；所述變剛度彈簧（4）安裝于先導壓力油腔內部，與閥體直接接觸。

第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出的角位移與輸入的脈沖數成正比，在步進電機完成指定角位移后，保持靜態鎖定狀態，第一步進電機（1）和第二步進電機（11）會輸出保持轉矩，即閥芯此時保持靜止，步進電機完成開環控制，同時第一步進電機（1）和第二步進電機(11)得到的總是脈沖數相同，方向電平不同的電信號。

新型比例換向閥在閥芯（5）自零位單向位移小于6mm時，僅用步進電機驅動閥芯產生位移。

當先導壓力油進入新型比例換向閥的先導壓力油腔推動閥芯產生運動時，同時第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出角位移。

閥芯(5)的切制螺紋升角大于摩擦角，螺旋副中滾珠絲杠與絲杠螺母均可以作為主動件。當第一步進電機（1）和第二步進電機（11）輸出角位移時，滾珠絲杠螺母（2）為主動件，閥芯（5）為直線從動運動。在閥芯在先導壓力油作用下進行＜0.5mm微動位移時，第一步進電機（1）和第二步進電機（11）為開路狀態，閥芯（5）為主動直線運動，滾珠絲杠螺母（2）為從動旋轉運動。

閥套（7）上開有節流窗口，當第三步進電機（9）帶動齒輪副(8)轉動時，會改變閥套（7）上通流窗口面積的大小。