[实用新型]一种基于超磁致伸缩电－机械转换器GMA的两级电液伺服阀

说明书

技术领域

本发明涉及液压伺服控制技术领域，具体地说是一种超磁致伸缩电－机械转换器GMA的两级电液伺服阀。

背景技术

电液伺服阀是电液伺服系统的核心部分，连接着电气元件和液压机械元件，其性能的好坏将直接影响整个系统的工作性能。传统的电液伺服阀以电磁力矩马达作为驱动方式，由于其体积重量大、工作频宽有限、能量密度小、响应速度慢、抗干扰能力差，已不能满足现代工业对流体控制系统的要求。要提高电液伺服控制系统的性能，必须提高其电—机械转换器的频宽和响应速度。随着先进制造技术、微电子技术的发展以及新型功能材料的应用，使高频响应电—机转换器的出现和应用成为现实。目前微位移驱动器的研究主要集中在电致伸缩材料PMN和形状记忆合金SMA的运用上，基于电致伸缩材料PMN的驱动器工作频宽较高，但是输出位移较小，工作时存在漂移和滞回，稳定性不好。基于形状记忆合金SMA的转换器具有较大的输出位移，但存在响应速度慢，变形不连续，无法精确控制等缺点。而超磁致伸缩材料GMM的出现为微位移驱动器提供了一个更好的选择，基于超磁致伸缩材料GMM的新型驱动器器具有磁致伸缩应变大、输出力大、能量传输密度高和易于微型化等优点，特别是其响应速度非常快，一般在几十毫秒以下，甚至达到微秒级。因此把超磁致伸缩材料引入电液伺服阀中，可以从根本上提高电液伺服阀的响应速度。

发明内容

本发明的目的是针对现有传统电液伺服阀存在的缺陷，利用超磁致伸缩材料的特性，提出一种新型的两级电液伺服阀，以期提高电液伺服阀的响应速度、频宽和简化伺服阀的机体结构等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于超磁致伸缩电－机械转换器GMA的两级电液伺服阀，其结构特点在于：由超磁致伸缩驱动器、喷嘴－挡板阀前置级和滑阀功率级组成，所述的超磁致伸缩驱动器由对中调节螺钉、左端盖、对中弹簧、密封圈、端盖、蝶形弹簧、输出杆、线圈骨架、驱动线圈、偏置线圈、超磁致伸缩棒、壳体、后端盖和调节螺钉组成；所述对中调节螺钉表面涂有一层密封胶与左端盖螺纹连接，螺钉凸台上套有对中弹簧；超磁致伸缩棒置于工字型线圈骨架中心孔内，线圈骨架外绕有驱动线圈，驱动线圈外绕有偏置线圈，线圈骨架、驱动线圈和偏置线圈都安装在壳体内部，所述的偏置线圈通入电流产生可调偏置磁场，保证超磁致伸缩棒工作在线性区域，消除倍频现象，产生预伸长量；驱动线圈通入电流产生驱动磁场，使超磁致伸缩棒磁化并产生磁致伸缩；超磁致伸缩棒右端与调节螺杆连接，调节螺杆与后端盖螺纹连接，超磁致伸缩棒的左端连接输出杆，输出杆的凸台连接蝶形弹簧小径端，蝶形弹簧大径端连接端盖；

所述的喷嘴－挡板阀前置级由铰接挡板、反馈杆、左喷嘴、右喷嘴组成；反馈杆与铰接挡板为一体结构，铰接挡板的上端铰接在壳体上，铰接挡板中端连接输出杆；

所述的滑阀功率级由阀体、阀芯；阀芯置于阀体内，阀体与壳体固定连接，反馈杆的下端与阀芯无缝隙啮合；功率级滑阀阀芯开有左阀芯端部腔和右阀芯端部腔，并分别通过左节流孔、右节流孔与进油口Ps连通，左阀芯端部腔与左喷嘴连通，右阀芯端部腔与右喷嘴连通。

本发明所述的调节螺杆、输出杆、蝶形弹簧、端盖和右端盖构成预压调节机构，预压力的施加可以让GMM棒内磁畴垂直于轴线方向，可以增加磁致伸缩应变，提高GMM电—机转换器的转换效率；

所述的铰接挡板和反馈杆构成位移放大机构，实现位移的放大输出；

所述的超磁致伸缩棒的长度小于线圈骨架的长度，可以提高GMM棒轴向磁场的均匀度，减小边缘效应；

本发明电液伺服阀的工作过程，可通过机械调节方式和电子调节方式进行铰接挡板的零位调节，以调节铰接挡板与左喷嘴、右喷嘴之间的零位间隙。机械调节可以通过对中调节螺钉和调节螺钉改变铰接挡板的初始位置，从而调节喷嘴与挡板之间的零位间隙；电子调节时，改变偏置线圈的输入电流的大小，调节偏置磁场的大小，使输出杆产生预伸长量，进而调节铰接挡板的初始位置。

本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：

1、提供了一种由超磁致伸缩转换器驱动的新型两级电液伺服阀，相比于传统的动圈式力马达驱动的电液伺服阀，其电—机械转换器不是采用传统的永磁力马达，而是采用新型的超磁致伸缩驱动器，相比于传统的力马达驱动方式，具有响应速度快、频响高等特点；

2、提供了一种机械输出调节和电子输出调节的调节方式，通过对中调节螺钉、对中弹簧、输出杆、蝶形弹簧、调节螺钉、前端盖和后端盖可实现超磁致伸缩棒的预压力施加和伺服阀零位的精确调节。具有预压力大小和伺服阀零位调节方便的特点；