一种流量连续无级可调式旋转伺服阀

摘要

一种流量连续无级可调式旋转伺服阀，属于液压伺服阀技术领域。其特征是通过旋动与阀芯连接的螺旋测微装置调整阀芯轴向位置以改变伺服阀的额定流量；阀芯与阀套上相应有四个矩形槽，阀芯阀套相对转动时，矩形槽相互开通或封闭控制输出流量，使伺服阀具有四通功能。本发明的效果和益处是：阀芯阀套相对转动，摩擦力小，抗污染能力强，具有零开口特性，动态性能高，结构紧凑，流量大，径向受力平衡，制造难度低。

权利要求

1.一种流量连续无级可调式旋转伺服阀，包括传感器罩(1)，复位弹簧(2)，角位移传感器(3)，挡板(4)，电-机械转换装置(5)，电机罩(6)，弹性联轴器(7)，联接罩(8)，阀右透盖(9)，阀体(10)，阀套(11)，阀芯(12)，活塞(13)，阀左透盖(14)，支撑套筒(15)，保持罩(16)，内固定套筒(17)，测微螺杆(18)，示数块(19)，微分测筒(20)，锁定螺钉(21)，限位螺钉(22)，紧定弹簧(23)，左透盖密封圈(24)，角接触球轴承(25)，右透盖密封圈(26)，刚性联轴器(28)；其特征在于：复位弹簧(2)两端固定在传感器罩(1)上，复位弹簧(2)中间与角位移传感器(3)的轴右端固接，电机轴(27)右端通过刚性联轴器(28)与角位移传感器(3)轴的左端固接，电机轴(27)的左端与阀芯(12)通过弹性联轴器(7)连接，阀芯轴与右透盖(9)间有右透盖密封圈(26)，阀芯(12)上沿径向均匀设计有两个矩形口阀芯通B油口凹槽M和两个阀芯通A油口凹槽N，阀套(11)上设计成矩形的低压阀口a、高压阀口b分别沿径向对称布置，同时分别始终与低压出油口T、高压进油口P相通，阀芯(12)与阀套(11)间隙配合，阀芯(12)左端轴与角接触球轴承(25)内圈固接，外圈固定在活塞(13)上，活塞(13)左端面孔和测微螺杆(18)右端通过螺纹连接，测微螺杆(18)与阀左透盖(14)间有左透盖密封圈(24)，测微螺杆(18)左端与示数块(19)通过螺纹连接，测微螺杆(18)中间部分有V形槽，内固定套筒(17)壁上装有限位螺钉(22)，并且内固定套筒(17)右端外部套有紧定弹簧(23)，在紧定弹簧(23)外部套有支撑套筒(15)，保持罩(16)与内固定套筒(17)中间部位的凸缘通过螺纹连接，微分测筒(20)凸缘限定在保持罩(16)与内固定套筒(17)形成的空腔中，微分测筒(20)凸缘上加工有细齿，在保持罩(16)上安装有锁定螺钉(21)，其中微分测筒(20)内孔与测微螺杆(18)通过螺纹连接。

说明书

一种流量连续无级可调式旋转伺服阀

技术领域

[0001] 本发明属于液压伺服阀技术领域，涉及一种伺服阀，尤其涉及可以连续无级改变流量增益，实现不同额定流量输出的旋转伺服阀。

背景技术

[0002] 测试土壤的强度和变形特性常使用动三轴试验仪，该仪器应用广泛，可用于测试多种参数。试验中为了研究土样的变形特性，需要加载不同振幅的力，观测其应力应变之间的关系。目前国内动三轴试验仪一般通过液压伺服系统来实现力的加载，而控制力的振幅大小由伺服阀实现。由于试验土样成分千差万别,导致试验加载振幅大小不一。对于软土试样试验加载振幅较大(要求伺服阀流量大)的情况下的才能破坏试样，而对于硬土试样试验加载振幅较小(要求伺服阀流量小)的情况下就能破坏试样。试验成分(软硬程度)决定了伺服阀流量的大小。目前，解决办法为针对不同试样预备不同流量的伺服阀，如：硬土选用小流量伺服阀，软土选用大流量的伺服阀。这样能保证不同试样试验时的控制精度，在整个区间得到理想的试验数据。

[0003] 但是，上述解决方法存在如下问题，频繁更换伺服阀过程中由于操作不当很容易将灰尘、杂质等物质混入液压伺服油路中。另外，保存伺服阀过程中由于保存不当也容易污染伺服阀油路。混入灰尘、杂质等物质的直接后果是常常会堵塞伺服阀，造成伺服阀失灵。当然为实现不同的振幅力的加载，可以采用几个不同流量的伺服阀并联，在其中切换。但这种并联伺服阀由于结构尺寸较大、切换繁琐、成本较高在很多场合无法采用。

[0004] 目前，国内外还没有可以改变额定流量的旋转伺服阀。北京航空航天大学研制的转阀式直动型电液伺服阀通过将普通伺服阀的滑阀滑动结构转变为滑阀的转动，并在阀芯与阀套上相应开了几个与轴向有一定倾角的斜槽。阀芯阀套相互转动时，斜槽相互开通或相互封闭，从而控制输出压力或流量，但不能改变额定流量。浙江工业大学研制的2D数字伺服阀采用螺旋伺服机构能实现转动和轴向移动两个自由度，但是通过输入角位移输出线性位移，实现四通的功能，也无法改变额定流量。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种额定流量连续可变的伺服阀，解决在动三轴试验仪中不同振幅加载需要不同阀的问题，同时它又具有结构简单，抗污染能力强，无零漂现象，加工使用维修方便的特点。

[0006] 本发明采用的技术方案是：一种流量连续无级可调式旋转伺服阀包括传感器罩1，复位弹簧2，角位移传感器3，挡板4，电-机械转换装置5，电机罩6，弹性联轴器7，联接罩8，阀右透盖9，阀体10，阀套11，阀芯12，活塞13，阀左透盖14，支撑套筒15，保持罩16，内固定套筒17，测微螺杆18，示数块19，微分测筒20，锁定螺钉21，限位螺钉22，紧定弹簧
23，左透盖密封圈24，角接触球轴承25，右透盖密封圈26，刚性联轴器28等。

[0007] 复位弹簧2两端固定在传感器罩1上，复位弹簧2中间部分与角位移传感器3的轴右端固接。电机轴27右端通过刚性联轴器28与角位移传感器3轴的左端连接。电机轴27的左端与阀芯12通过弹性联轴器7连接。阀芯12右端轴与右透盖9间有右透盖密封圈
26，防止油液的泄露。阀芯12与阀套11间隙配合，实现阀芯12在阀套11内转动和轴向移动。阀芯12左端轴与角接触球轴承25内圈固接，外圈固定在活塞13上。活塞13左端面孔和测微螺杆18右端通过螺纹固接。测微螺杆18与阀左透盖14间有左透盖密封圈24，防止油液泄漏。测微螺杆18左端与示数块19通过螺纹连接；示数块19上有刻线，轴向移动时根据刻线来读取移动的距离。测微螺杆18中间部分有V形槽，通过限位螺钉22进行周向限位，防止其转动。限位螺钉22与内固定套筒17壁上的孔通过螺纹连接。为了防止内固定套筒17的转动，在其右端外部套有紧定弹簧23，同时也防止限位螺钉22松动。在紧定弹簧23外部套有支撑套筒15，同时对保持罩16起到限定作用，防止其轴向移动。保持罩16与内固定套筒17中间部位的凸缘通过螺纹连接。微分测筒20凸缘限定在保持罩16与内固定套筒17形成的空腔中。微分测筒20凸缘上加工有细齿，与测筒上的刻度一一对应。安装在保持罩16上的锁定螺钉21通过微分测筒20凸缘上加工的细齿对微分测筒20限位，定位后锁紧锁定螺钉21防止微分测筒20转动。其中微分测筒20内孔与测微螺杆18通过螺纹相连。转动微分测筒20实现测微螺杆18的轴向移动，进而使阀芯12在轴向上移动，改变阀的额定流量。

[0008] 伺服转阀主体结构主要包括阀体10、阀套11和阀芯12三部分。伺服阀阀体底板直孔分别为左工作油口A、高压进油口P、低压出油口T、右工作油口B。由于线性流量控制的需要，阀套11上低压阀口a、高压阀口b设计成矩形，分别沿径向对称布置。低压阀口a通过轴向横槽和低压油环形槽31直接连接到低压出油口T；高压阀口b通过轴向横槽和高压油环形槽30直接连接到高压进油口P。阀芯12上沿径向均匀设计有四个矩形口凹槽。阀芯通B油口凹槽M通过阀芯凹槽右连接孔35相通，再通过阀芯右轴向孔36、阀芯右径向孔37、阀芯右环形槽34、阀套右环形槽32与右工作油口B连通；阀芯通A油口凹槽N通过阀芯凹槽左连接孔38相通，再通过阀芯左轴向孔39、阀芯左径向孔40、阀芯左环形槽33、阀套左环形槽29与左工作油口A连通。当阀芯12不同方向转动时，低压阀口a、高压阀口b与阀芯通B油口凹槽M或阀芯通A油口凹槽N相通，实现四通功能。阀芯12上四个凹槽由四个扇形部分间隔开，零位时扇面的张角恰好遮住阀套上的矩形阀口a、b，使转阀具有零开口特性。

[0009] 本发明的效果和益处是：液压组件采用转轴式阀芯设计，阀芯阀套相对转动，摩擦力小，抗污染能力强。阀芯阀套上对应的阀口为矩形满足线性流量的要求，具有零开口特性，精度高。阀芯更短，减小运动部件的转动惯量，提高动态负载性能，结构上更紧凑。阀芯上沿径向均匀布置的四个凹槽，与其它阀相比，流量更大。阀芯上径向通孔结构形式使相对两工作腔中的油压相互平衡，结合阀芯阀套对称的几何结构，可使阀芯沿径向受力均匀，有效补偿转阀的径向不平衡力。阀体腔内表面不需要开环形槽，环形槽全部开在阀套上，使制造难度大大降低。

附图说明

[0010] 图1是流量增益可变旋转伺服阀整体结构剖视图。

[0011] 图中：1传感器罩；2复位弹簧；3角位移传感器；4挡板；5电-机械转换装置；6电机罩；7弹性联轴器；8联接罩；9阀右透盖；10阀体；11阀套；12阀芯；13活塞；14阀左透盖；15支撑套筒；16保持罩；17内固定套筒；18测微螺杆；19示数块；20微分测筒；21锁定螺钉；22限位螺钉；23紧定弹簧；24左透盖密封圈；25角接触球轴承；26右透盖密封圈；27电机轴；28刚性联轴器。

[0012] 图2是旋转伺服阀主体结构示意图。

[0013] 图中：29阀套左环形槽；30阀套高压环形槽；31阀套低压环形槽；32阀套右环形槽；33阀芯右环形槽；34阀芯左环形槽；35阀芯凹槽右连接孔；36阀芯右轴向孔；37阀芯右径向孔；38阀芯凹槽左连接孔；39阀芯左轴向孔；40阀芯左径向孔；M阀芯通B油口凹槽；a低压阀口；A左工作油口；B右工作油口；P高压进油口；T低压出油口。

[0014] 图3是旋转伺服阀阀套结构示意图。

[0015] 图中：29阀套左环形槽；30阀套高压环形槽；31阀套低压环形槽；32阀套右环形槽；a低压阀口；b高压阀口。

[0016] 图4是旋转伺服阀阀芯结构示意图。

[0017] 图中：33阀芯左环形槽；34阀芯右环形槽；M阀芯通B油口凹槽；N阀芯通A油口凹槽。

[0018] 图5是旋转伺服阀C-C剖视图。

[0019] 图6是旋转伺服阀阀芯处于零位时C-C剖视图。

具体实施方式

[0020] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

[0021] 如附图1～6所示，复位弹簧2实现阀芯12保持在零位，角位移传感器3测量转角大小，实现闭环控制。电-机械转换装置5轴通过弹性联轴器7直接与阀芯12相连，动态性更好。

[0022] 转阀工作时油路的通断情况可通过附图5、6说明。如附图6所示，当阀芯12位于零位时，两对矩形阀口低压阀口a和高压阀口b全部关闭，此时转阀左右工作油口A、B无油液流动。当阀芯12顺时针旋转时，如附图5所示，高压阀口b打开，高压油从高压进油口P经阀套高压环形槽30通过高压阀口b进入阀芯通A油口凹槽N容腔。如附图2所示，高压油再依次经过阀芯通A油口凹槽左连接孔38、阀芯左轴向孔39、阀芯左径向孔40、阀芯左环形槽33、阀套左环形槽29进入左工作油口A。右工作油口B的回油则由阀套右环形槽32、阀芯右环形槽34、阀芯右径向孔37、阀芯右轴向通孔36、阀芯凹槽右连接孔35进入阀芯通B油口凹槽M容腔，然后从低压阀口a进入阀套低压环形槽31，从低压出油口T流出。当阀芯12逆时针旋转时，左、右工作油口A、B液流方向与逆时针时相反，使转阀液压组件具有零开口四通电液伺服阀的液流控制机能。

[0023] 附图1中所示，轴向上阀芯12位于最左端，此时流量增益最小。通过不同方向旋转微分测筒20，测微螺杆18会左右轴向移动，从而使阀芯12左右轴向移动。当阀芯12向右移动时，阀芯12上的凹槽与阀套11上的阀口接通长度增加，从而流量增益变大，反之，流量增益变小。弹性联轴器7始终对阀芯12有向左的推力，所以阀芯12左端轴与角接触球轴承25间配合要求降低，加工更加方便。