專利名稱：數(shù)字比例閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)字比例閥。
背景技術(shù)：
電液比例閥(數(shù)字比例閥)是閥內(nèi)比例電磁鐵根據(jù)輸入的電壓信號產(chǎn)生相應(yīng)動作，使工作閥閥芯產(chǎn)生位移，閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例的壓力、流量輸出的元件。閥芯位移也可以以機(jī)械、液壓或電的形式進(jìn)行反饋。由于電液比例閥具有形式種類多樣、容易組成使用電氣及計(jì)算機(jī)控制的各種電液系統(tǒng)、控制精度高、安裝使用靈活以及抗污染能力強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬。近年研發(fā)生產(chǎn)的插裝式比例閥和比例多路閥充分考慮到工程機(jī)械的使用特點(diǎn)，具有先導(dǎo)控制、負(fù)載傳感和壓力補(bǔ)償?shù)裙δ堋?它的出現(xiàn)對移動式液壓機(jī)械整體技術(shù)水平的提升具有重要意義。特別是在電控先導(dǎo)操作、 無線遙控和有線遙控操作等方面展現(xiàn)了其良好的應(yīng)用前景。在液壓系統(tǒng)中，由于傳統(tǒng)的電液比例閥存在中位死區(qū)等諸多原因，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，進(jìn)行定壓控制或微小速度的恒加荷控制時，表現(xiàn)為控制精度不高，甚至出現(xiàn)不能控制的情況。原因是在定壓控制和微小速度的恒加荷控制時，比例閥大部分情況是在中位附近工作，這段一般是死區(qū)段，性能極為不好。為了獲得更好的性能，一般是在控制器或軟件算法上采取補(bǔ)償?shù)霓k法，方法上比較復(fù)雜或成本高。例如先導(dǎo)電流法和變增益法?，F(xiàn)有的用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動閥芯的比例閥當(dāng)中，一般閥芯是和電機(jī)軸連接在一起， 或是跟齒輪機(jī)構(gòu)中的齒輪連接在一起，這樣在閥芯左右移動的同時，還會有繞軸線的轉(zhuǎn)動， 使得液壓油中的雜質(zhì)容易絞進(jìn)閥芯和閥體的間隙中，造成卡閥。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種新的結(jié)構(gòu)的數(shù)字比例閥，克服現(xiàn)有數(shù)字比例閥卡閥的現(xiàn)象，再一目的設(shè)計(jì)輔助回油通道，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)油壓力和流量進(jìn)行分流，實(shí)現(xiàn)工作油壓和進(jìn)油速度更加緩和進(jìn)而延長了加荷的時間的工作狀況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)加荷精度的提高，比如應(yīng)有實(shí)驗(yàn)室液壓舉升系統(tǒng)中。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型技術(shù)方案如下一種數(shù)字比例閥，包括閥體，閥芯，步進(jìn)電機(jī)，把步進(jìn)電機(jī)角度轉(zhuǎn)換為閥芯位移的齒輪，和帶有與閥芯接觸的球面的絲桿，進(jìn)油口 P的一端有工作口 A，另一端有輔助回油口 B，并且具有如下結(jié)構(gòu)當(dāng)閥芯在中位時，進(jìn)油口 P和工作口 A之間，以及進(jìn)油口 P和輔助回油口 B之間，同時具有開度。絲桿和閥芯為分體設(shè)計(jì)，絲桿頂端為球面，絲桿的球面頂住閥芯，閥芯另外一端有彈簧壓緊。閥具有如下結(jié)構(gòu)閥的進(jìn)油口 P的一端有工作口 A，另一端設(shè)計(jì)有輔助回油口 B，并且當(dāng)閥芯在中位時，進(jìn)油口 P和工作口 A之間，以及進(jìn)油口 P和輔助回油口 B之間，同時具有微小量的開度，如圖4。此工作狀態(tài)時候，除了從P 口到A 口去執(zhí)行元件的流量外，還同時存在從P 口到B 口的回油流量，這兩個流量疊加在一起，可以改善定壓控制特性和微小速度的恒加荷控制特性。這種四通孔的形式，與傳統(tǒng)的三位四通閥有區(qū)別，傳統(tǒng)的三位四通閥的A和B 口在使用中是作為正反方向的工作口使用，控制執(zhí)行元件的不同運(yùn)動方向。本實(shí)用新型在使用中，還有一個壓差溢流閥配合使用，進(jìn)油口 P和壓差溢流閥的主閥芯口相通， 工作口 A和壓差溢流閥負(fù)反饋口相通，保持P 口和A 口之間的節(jié)流閥口前后壓差基本不變， 會讓通過A 口進(jìn)入執(zhí)行元件的流量基本不變，從而實(shí)現(xiàn)恒加荷控制。步進(jìn)電機(jī)接受控制系統(tǒng)的控制，作正反轉(zhuǎn)運(yùn)動，通過齒輪變速，使步進(jìn)電機(jī)的力矩放大，再通過絲桿，把步進(jìn)電機(jī)角度轉(zhuǎn)換成位移?，F(xiàn)有的用步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動閥芯的比例閥當(dāng)中，閥芯是和電機(jī)軸連接在一起，或是跟齒輪機(jī)構(gòu)中的齒輪連接在一起，閥芯左右移動的同時，還會有繞軸線的轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型的絲桿和閥芯不是一體的，而是通過絲桿的球面頂住閥芯，閥芯另外一端有彈簧壓緊。閥芯在左右移動的同時，不產(chǎn)生繞軸線的轉(zhuǎn)動，從而大大減少液壓油中的雜質(zhì)絞進(jìn)閥芯和閥體的間隙中的機(jī)會，不容易造成卡閥。彈簧壓緊閥芯， 使閥芯能復(fù)位，并消除因絲桿螺紋間隙而導(dǎo)致的閥芯做往復(fù)運(yùn)動時產(chǎn)生的死區(qū)誤差。閥的工作狀態(tài)1。卸載狀態(tài)如圖1，當(dāng)閥芯位置靠近B 口一端時，從P 口到A 口的油路被關(guān)死， 油從P 口進(jìn)入，從B 口回到油箱。A 口和回油口 T相通，執(zhí)行元件中的油從A 口到T 口，回到油箱。此時閥處于卸載狀態(tài)。2。定壓控制狀態(tài)如圖3，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)接受脈沖，使閥芯向A 口方向移動，當(dāng)閥芯快到達(dá)中位之前，P 口和A 口之間就會有微小開度，但P 口和B 口之間還有更大的開度，沒有關(guān)死，閥芯到達(dá)中位附近時，P 口和B 口之間的開度與P 口和A 口之間的開度基本相等， 比例閥處于定壓控制狀態(tài)。由于有P 口和B 口之間的開度，從P 口進(jìn)來的油有一部分從B 口回到油箱，使得P 口和A 口之間的節(jié)流閥口前后壓差有所減小，壓差的減小量與閥芯位置成比例，閥芯越靠近B 口一端，壓差減小越多，P 口和A 口之間的壓差越小，同樣的閥芯位移變化量，得到的P 口和A 口之間流量的變化量更小，這樣就表現(xiàn)為同樣的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度，轉(zhuǎn)換成同樣的閥芯位移變化量，卻得到更小的P 口和A 口之間的流量變化量。即同樣的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度得到了更小，更精細(xì)的工作流量變化，從而提高了閥的控制精度，改善了定壓控制特性和微小速度的恒加荷控制特性。本實(shí)用新型的改進(jìn)方案如圖4，閥在中位時， 閥處于定壓控制狀態(tài)，進(jìn)油口 P和工作口 A之間，以及進(jìn)油口 P和輔助回油口 B之間，同時具有微小量的開度。3。加荷狀態(tài)如圖2，繼續(xù)移動閥芯，直至P 口和B 口之間完全關(guān)閉。進(jìn)入加荷狀態(tài)。本實(shí)用新型，特別適用于既要進(jìn)行定壓控制和微小速度的恒加荷控制，又要進(jìn)行大速度恒加荷控制的液壓系統(tǒng)。試驗(yàn)機(jī)行業(yè)中，因?yàn)樵囼?yàn)機(jī)需要根據(jù)不同的材料，不同的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行不同速度的控制或定壓控制，就要求系統(tǒng)能進(jìn)行定壓控制和不同速度的恒加荷控制，本實(shí)用新型就非常適應(yīng)這種要求。加上閥的抗油污能力強(qiáng)，在工業(yè)自動化控制和試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的實(shí)際使用中，有很好的實(shí)用效果。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)改善了比例閥定荷控制的穩(wěn)定性，動態(tài)性和控制精度，適用于既要進(jìn)行定壓控制和微小速度的恒加荷控制，又要進(jìn)行大速度恒加荷控制的液壓系統(tǒng)。對液壓油的品質(zhì)要求低，抗油污能力強(qiáng)，不容易造成卡閥現(xiàn)象，實(shí)用性很強(qiáng)，同時制造成本低。
本實(shí)用新型有如下附圖圖1卸載狀態(tài)示意圖；圖2加荷狀態(tài)示意圖；圖3定壓狀態(tài)示意圖；圖4實(shí)用新型中位示意圖；圖5閥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖5，數(shù)字比例閥，包括步進(jìn)電機(jī)1，齒輪變速機(jī)構(gòu)2，絲桿3，齒輪變速機(jī)構(gòu)2 和絲桿3把步進(jìn)電機(jī)1的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為閥芯5的左右移動。絲桿和閥芯為分體設(shè)計(jì)，絲桿頂端為球面，絲桿和閥芯是通過球面4接觸，閥芯5另外一端有彈簧8壓緊閥芯，后蓋7起擋住彈簧和密封作用。齒輪變速機(jī)構(gòu)2固定在閥體5上。閥體5上有進(jìn)油口 P，位置在中間， P 口的一方設(shè)有工作口 A，在P 口的另一方設(shè)有輔助回油口 B。閥體5上還有一個回油口 T。 在使用中，還有一個壓差溢流閥和數(shù)字比例閥配合使用，進(jìn)油口 P和壓差溢流閥的主閥芯口相通，工作口 A和壓差溢流閥負(fù)反饋口相通，保持P 口和A 口之間的節(jié)流閥口前后壓差基本不變，讓通過節(jié)流閥進(jìn)入執(zhí)行元件的流量基本不變，從而實(shí)現(xiàn)恒加荷控制。工作過程為1。卸載狀態(tài)當(dāng)閥芯5位置靠近B 口一端時，如圖1，從P 口到A 口的油路被關(guān)死， 油從P 口進(jìn)入，從B 口回到油箱。A 口和回油口 T相通，油缸的油從A 口到T 口，回到油箱。 此時處于卸載狀態(tài)。2。定壓控制狀態(tài)當(dāng)步進(jìn)電機(jī)1接受脈沖產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，齒輪變速機(jī)構(gòu)2把步進(jìn)電機(jī) 1的轉(zhuǎn)動減速，并帶動絲桿3轉(zhuǎn)動，絲桿3的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生向A 口方向的移動，絲桿的球面4頂住閥芯5，使閥芯5向A 口方向移動，當(dāng)閥芯5到達(dá)中位時，如圖3，閥處于定壓控制狀態(tài)。P 口和B 口之間的開度與P 口和A 口之間都有微小的開度，由于有P 口和B 口之間的開度，從P 口進(jìn)來的油有一部分從B 口回到油箱，使得P 口和A 口之間的節(jié)流閥口前后壓差有所減小， 壓差減小量與閥芯5位置成比例，閥芯5越靠近B 口一端，壓差減小越多。P 口和A 口之間的壓差越小，同樣的閥芯位移變化量，得到的P 口和A 口之間流量的變化量更小，這樣就表現(xiàn)為同樣的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度，轉(zhuǎn)換成同樣的閥芯位移變化量，卻得到更小的P 口和A 口之間的流量變化量。即同樣的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動角度得到了更小，更精細(xì)的工作流量變化，從而提高了閥的控制流量的精度，改善了定壓控制特性和微小速度的恒加荷控制特性，提高了整個系統(tǒng)在定壓或微小恒速加載的控制精度和控制特性。3。加荷狀態(tài)當(dāng)閥芯5被步進(jìn)電機(jī)1推動繼續(xù)往A 口方向移動，到如圖2所示，進(jìn)入加荷狀態(tài)。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)1反轉(zhuǎn)時，閥芯5在彈簧8的推動下往B 口一端移動，閥芯5復(fù)位，進(jìn)入卸載狀態(tài)。本實(shí)用新型，適用于既要進(jìn)行定壓控制和微小速度的恒加荷控制，又要進(jìn)行大速
5度恒加荷控制的液壓系統(tǒng)。加上閥的抗油污能力強(qiáng)，在工業(yè)自動化控制和試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的實(shí)際使用中，有很好的效果。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字比例閥，包括閥體，閥芯，步進(jìn)電機(jī)，把步進(jìn)電機(jī)角度轉(zhuǎn)換為閥芯位移的齒輪，和帶有與閥芯接觸的球面的絲桿，其特征在于進(jìn)油口 P的一端有工作口 A，另一端有輔助回油口 B，并且具有如下結(jié)構(gòu)當(dāng)閥芯在中位時，進(jìn)油口 P和工作口 A之間，以及進(jìn)油口 P 和輔助回油口 B之間，同時具有開度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字比例閥，其特征在于絲桿和閥芯為分體設(shè)計(jì)，絲桿頂端為球面，絲桿的球面頂住閥芯，閥芯另外一端有彈簧壓緊。
專利摘要一種數(shù)字比例閥，改善定壓控制特性和微小速度的恒加荷控制特性。包括閥體，閥芯，步進(jìn)電機(jī)，和把步進(jìn)電機(jī)角度轉(zhuǎn)換為閥芯位移的齒輪和絲桿機(jī)構(gòu)。進(jìn)油口P的一端有工作口A，另一端有輔助回油口B，閥芯在中位時，進(jìn)油口P和工作口A之間，以及進(jìn)油口P和輔助回油口B之間，同時具有微小量的開度，提高了控制精度，改善了定壓控制特性和微小速度的恒加荷控制特性。步進(jìn)電機(jī)通過齒輪變速，再通過絲桿，把步進(jìn)電機(jī)角度轉(zhuǎn)換為位移。絲桿和閥芯不是一體的，這樣在液壓油潔凈程度不高的條件下，閥芯在左右移動的同時，不需要以軸心作轉(zhuǎn)動，相對于一體閥芯而言，減少了雜質(zhì)絞進(jìn)閥芯與閥體間隙中的機(jī)率，不容易造成卡閥。
文檔編號F16K11/02GK202327308SQ20112045776
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月17日
發(fā)明者沈協(xié)峰 申請人:沈協(xié)峰