【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機械液壓，具體涉及一種錐面節流控制式電液伺服閥及工作方法。
技術介紹
1、電液伺服閥是精密液壓控制元件，主要應用于液壓伺服控制系統，廣泛應用于航空航天領域。隨著航空航天的大力發展，伺服閥需求量逐漸增大，伺服閥的重要作用越來越明顯，升級換代的需求越來越強烈。目前主要的電液伺服閥形式為兩級伺服閥，前置驅動級為噴嘴-擋板式、射流管式、偏導射流式，兩級伺服閥前置級和滑閥級均存在泄漏，所以內漏較大；另外力矩馬達屬精密部分，現有力矩馬達部分零件較多，通過多個零件的裝配進而驅動擋板運動，裝配難度大，且穩定性差；傳統的噴嘴-擋板閥第一級節流通過固定節流孔進行節流，泄漏大，且不能產生變化的壓差，僅能靠噴嘴-擋板部分產生壓差驅動閥芯，從而閥芯驅動力小，噴嘴-擋板處壓力增益小，閥芯部分抗污染能力差；傳統噴嘴射出的油液垂直打到擋板，由于流體流速快，易產生氣穴，從而傳統伺服閥易產生振蕩、嘯叫等問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的：
2、為解決現有的電液伺服閥內漏大、力矩馬達結構繁雜、閥芯驅動力小、抗污染能力弱、嘯叫等缺點，本專利技術提出了一種錐面節流控制式電液伺服閥及工作方法。
3、本專利技術的技術方案如下：
4、本專利技術一方面設計了一種錐面節流控制式電液伺服閥，該電液伺服閥包括直線力馬達、第一傳動鉸鏈、第一級扭力桿、傳動桿、第二連接鉸鏈、第二級扭力桿、第二級右噴嘴、第二級擋板、第二級左噴嘴、反饋桿、閥套、閥芯、第一級左噴嘴、第一級擋板、第一級右噴嘴
5、直線力馬達安裝在閥體上，通過螺釘進行固定；直線力馬達輸出桿通過第一傳動鉸鏈作用到第一級扭力桿上，第一傳動鉸鏈通過傳動桿鏈接第二連接鉸鏈，進而將力矩傳遞至第二級扭力桿上；
6、第一級擋板與第一級扭力桿固定連接，第一級擋板左右分別設置第一級左錐臺和第一級右錐臺，第一級左噴嘴和第一級右噴嘴安裝在殼體的對應孔內，分別在第一級左錐臺左邊和第一級右錐臺右邊；
7、第二級擋板、第二級扭力桿和反饋桿固定連接，形成銜鐵組件，第二級擋板左右分別設置第二級左錐臺和第二級右錐臺，第二級左噴嘴和第二級右噴嘴安裝在殼體的對應孔內，分別在第二級左錐臺左邊和第二級右錐臺右邊；
8、所述的閥套設置在噴嘴所在平面的下方，閥芯可滑動的設置在閥套中，反饋桿末端的設置小球，小球間隙插入到閥芯的環槽內。
9、進一步地，如上設計的電液伺服閥結構中，所述的第一級右噴嘴右側與第二級左噴嘴左側通過油道相連，并且通過油道與閥芯的左端面相連；第一級左噴嘴左側與第一級右噴嘴右側通過油道相連，并且通過油道與閥芯的右端面相連；供油壓力ps通過油道連接至第一級擋板下側；回油壓力r通過油道連接至第二級擋板下側。
10、進一步地，如上設計的電液伺服閥結構中，所述的傳動鉸鏈和連接鉸鏈內部球面粗糙度優于ra0.1，球面與殼體的傳動間隙為0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化處理,耐磨性強。
11、進一步地，如上設計的電液伺服閥結構中，所述的第一級扭力桿與第一級擋板通過過盈配合，并且在連接部位使用激光焊接進行固連，形成第一級銜鐵組件；所述的第二級扭力桿與第一級第二級擋板、反饋桿通過過盈配合，并且在連接部位使用激光焊接進行固連，形成第二級銜鐵組件。
12、進一步地，所述的第一級左噴嘴、第一級右噴嘴、第二級左噴嘴、第二級右噴嘴的噴嘴內孔長度l與孔徑d的比值≤2，孔口保證圓角優于r0.003mm，孔口圓度優于0.01mm；長徑比太大會影響輸出線性度。
13、進一步地，所述的第二級左錐臺、第二級右錐臺、第一級左錐臺、第一級右錐臺錐角p范圍為30～45，太大壓力增益低，影響伺服閥整體的動態。錐臺圓度優于0.01mm，錐面粗糙度優于ra0.1，錐臺與擋板接觸部分保證r0.1～0.3圓角。
14、進一步地，第一級左錐臺的外錐面與第一級左噴嘴內孔同軸度優于0.01mm；其余三處錐臺和噴嘴同軸度優于0.01mm。
15、進一步地，第一級左錐臺、第一級右錐臺與第一級擋板為組合加工，這樣保證兩個錐臺加工的一致性。第二級左錐臺、第二級右錐臺與第二級擋板為組合加工。
16、進一步地，如上設計的電液伺服閥在裝配時，先將銜鐵組件進行安裝，固定好第一級擋板，在第一級擋板下側通液壓油，然后安裝第一級左噴嘴，緩慢推進，直至保證第一級左噴嘴與第一級左錐臺形成的間隙達到設定流阻，即為第一級左噴嘴到達指定位置；另外三處噴嘴和錐臺按同樣方法調試。
17、本專利技術還提出了如上設計的電液伺服閥的具體工作方法，所述伺服閥采用如上設計的錐面節流控制式電液伺服閥，具體工作過程是：當直線力馬達輸入正向電流時，其內部銜鐵產生向外伸出的電磁力，通過傳動鉸鏈將轉矩傳遞至第一級扭力桿，同時通過傳動桿、連接鉸鏈將轉矩傳遞至第二級扭力桿；第一級扭力桿帶動第一級擋板、第一級左錐臺、第一級右錐臺向右運動，第二級扭力桿帶動第二級擋板、第二級左錐臺第二級右錐臺向右運動；此時第一級左錐臺與第一級左噴嘴形成的間隙增加、第一級右錐臺與第一級右噴嘴形成的間隙減小，從而，第一級左噴嘴左側壓力增加、第一級右噴嘴右側壓力減??；第二級左錐臺與第二級左噴嘴形成的間隙增大、第二級右錐臺與第二級右噴嘴形成的間隙減小，第二級左噴嘴左側壓力減小、第二級右噴嘴右側壓力增加；進而，閥芯左側壓力減小、閥芯右側壓力增大，閥芯向左移動，閥芯位移通過反饋桿反饋至第二級扭力桿處，形成力反饋控制；最終閥芯輸出位移與輸入信號成正比，輸出流量與輸入閥芯位移成正比，表現為輸出流量與輸入信號成正比；同理，直線力馬達輸入負向電流時，伺服閥內部零件運動方向與上述相反。
18、與現有技術比相比，本專利技術有如下有益效果：
19、1)第一級液壓放大級采用錐臺和噴嘴孔可變節流方式，從而實現伺服閥對同一輸入信號，可以實現第一級和第二級同時實現液壓放大的作用，這樣液壓放大級部分壓力增益大大提升，較單級液壓放大的傳統伺服閥，本伺服閥可使用小的驅動馬達就能輸出更大的功率級流量。另外較傳統伺服閥，閥芯受到驅動力大1.5～2倍，剪切多余物的推力大，伺服閥抗污染能力大大提升。
20、2)第一級液壓放大級采用錐臺和噴嘴孔可變節流方式，縫隙小，第一級內泄漏小，避開了傳統的伺服閥第一級為固定孔徑節流孔帶來的泄漏大問題。
21、3)采用直線力馬達直接驅動扭力桿帶動擋板運動方式，驅動方式簡單，避開了傳統伺服閥力矩馬達零件多、裝配難度大、易變形帶來閥零位變化的問題。
22、4)可變液壓放大級采用錐臺和噴嘴節流控制方式，液壓油在出噴嘴沿著錐臺面運動，成一定角度噴射經過錐面和噴嘴形成的間隙，進而可以以較大角度撞擊擋板，緩解了油液沖擊程度，在擋板附近不易形成負壓，進而減少形成氣穴，伺服閥穩定性提高。解決了傳統噴嘴射出的油液垂直打到擋板產生氣穴，從而易產生振蕩、嘯叫等問題。
23、5)按照本結構設置的噴本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，包括直線力馬達(1)、第一傳動鉸鏈(2)、第一級扭力桿(3)、傳動桿(4)、第二連接鉸鏈(5)、第二級扭力桿(6)、第二級右噴嘴(7)、第二級擋板(8)、第二級左噴嘴(9)、反饋桿(10)、閥套(11)、閥芯(12)、第一級左噴嘴(13)、第一級擋板(14)、第一級右噴嘴(15)、第二級左錐臺(16)、第二級右錐臺(17)、第一級左錐臺(18)、第一級右錐臺(19)；
2.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級右噴嘴(15)右側與第二級左噴嘴(9)左側通過油道相連，并且通過油道與閥芯(12)的左端面相連；第一級左噴嘴(13)左側與第一級右噴嘴(15)右側通過油道相連，并且通過油道與閥芯(12)的右端面相連；供油壓力Ps通過油道連接至第一級擋板(14)下側；回油壓力R通過油道連接至第二級擋板(8)下側。
3.根據權利要求2所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級左噴嘴(13)、第一級右噴嘴(15)、第二級左噴嘴(9)、第二級右噴嘴(7)的噴嘴內孔長度L與孔徑
4.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的傳動鉸鏈(2)和連接鉸鏈(5)內部球面粗糙度優于Ra0.1，球面與殼體的傳動間隙為0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化處理,耐磨性強。
5.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級扭力桿(3)與第一級擋板(14)通過過盈配合，并且在連接部位使用激光焊接進行固連，形成第一級銜鐵組件；所述的第二級扭力桿(6)與第一級第二級擋板(8)、反饋桿(10)通過過盈配合，并且在連接部位使用激光焊接進行固連，形成第二級銜鐵組件。
6.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第二級左錐臺(16)、第二級右錐臺(17)、第一級左錐臺(18)、第一級右錐臺(19)錐角P范圍為30～45，太大壓力增益低，影響伺服閥整體的動態；錐臺圓度優于0.01mm，錐面粗糙度優于Ra0.1，錐臺與擋板接觸部分保證R0.1～0.3圓角。
7.根據權利要求6所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，第一級左錐臺(18)的外錐面與第一級左噴嘴(13)內孔同軸度優于0.01mm；其余三處錐臺和噴嘴同軸度優于0.01mm。
8.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，第一級左錐臺(18)、第一級右錐臺(19)與第一級擋板(14)為組合加工，這樣保證兩個錐臺加工的一致性；第二級左錐臺(16)、第二級右錐臺(17)與第二級擋板(8)為組合加工。
9.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，裝配時，先將銜鐵組件進行安裝，固定好第一級擋板(14)，在第一級擋板(14)下側通液壓油，然后安裝第一級左噴嘴(13)，緩慢推進，直至保證第一級左噴嘴(13)與第一級左錐臺(18)形成的間隙達到設定流阻，即為第一級左噴嘴(13)到達指定位置；另外三處噴嘴和錐臺按同樣方法調試。
10.根據權利要求1～9任意一項所述錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，
...【技術特征摘要】
1.一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，包括直線力馬達(1)、第一傳動鉸鏈(2)、第一級扭力桿(3)、傳動桿(4)、第二連接鉸鏈(5)、第二級扭力桿(6)、第二級右噴嘴(7)、第二級擋板(8)、第二級左噴嘴(9)、反饋桿(10)、閥套(11)、閥芯(12)、第一級左噴嘴(13)、第一級擋板(14)、第一級右噴嘴(15)、第二級左錐臺(16)、第二級右錐臺(17)、第一級左錐臺(18)、第一級右錐臺(19)；
2.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級右噴嘴(15)右側與第二級左噴嘴(9)左側通過油道相連，并且通過油道與閥芯(12)的左端面相連；第一級左噴嘴(13)左側與第一級右噴嘴(15)右側通過油道相連，并且通過油道與閥芯(12)的右端面相連；供油壓力ps通過油道連接至第一級擋板(14)下側；回油壓力r通過油道連接至第二級擋板(8)下側。
3.根據權利要求2所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級左噴嘴(13)、第一級右噴嘴(15)、第二級左噴嘴(9)、第二級右噴嘴(7)的噴嘴內孔長度l與孔徑d的比值≤2，孔口保證圓角優于r0.003mm，孔口圓度優于0.01mm；長徑比太大會影響輸出線性度。
4.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的傳動鉸鏈(2)和連接鉸鏈(5)內部球面粗糙度優于ra0.1，球面與殼體的傳動間隙為0.001mm～0.003mm，球面作氮化硬化處理,耐磨性強。
5.根據權利要求1所述的一種錐面節流控制式電液伺服閥，其特征在于，所述的第一級扭力桿(3)與第一級擋板...
【專利技術屬性】
技術研發人員：錢占松，馬小良，沈志琦，郭霽賢，周昕，朱力文，胡旭，
申請(專利權)人：中航工業南京伺服控制系統有限公司，
類型：發明
國別省市：
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