[发明专利]基于推杆中置式滚子联轴节的二维半桥电液比例换向阀

说明书

基于推杆中置式滚子联轴节的二维半桥电液比例换向阀，包括从左至右依次设置的双向比例电磁铁、推杆中置式滚子联轴节和2D半桥式电液比例换向阀本体，2D半桥式电液比例换向阀本体包括阀体、阀套以及阀芯，阀体的左端安装有一个双向比例电磁铁，阀芯的左端安装有一个推杆中置式滚子联轴节，阀芯通过推杆中置式滚子联轴节连接双向比例电磁铁。本发明采用阀芯双自由度的二维液压放大机构，将阀芯的旋转做为先导级，阀芯的轴向移动作为功率级，把导控级与功率级集成于单个阀芯上，结构简单、加工成本低并且大幅度提高了功率重量比。

技术领域

本发明涉及流体传动及控制领域中电液比例控制技术用的方向控制阀，尤其涉及基于推杆中置式滚子联轴节的二维半桥电液比例换向阀。

背景技术

液压传动技术从19世纪50年代开始将帕斯卡原理应用到各种起重机、压力机上算起已经有接近两百年的历史了，现阶段，已经将液压技术与微电子技术结合起来，在尽可能小的空间中传递出尽可能大的功率并进行精确地控制，液压技术已经在实现高效率、大功率、低噪声、高速、高压、高度集成化、智能化等各方面都取得了重大进展，重点应用于军事武器、航空航天、船舶海洋、钢铁冶炼、锻造铸造等工业场合，甚至在某些领域中都占有压倒性的优势，比如，世界上生产的95％以上的工程机械和自动化生产线、90％的数控加工中心都采用了液压传动，可见液压技术已经成为衡量一个国家工业发达程度的标准之一。

近几年，随着液压技术与微电子技术和计算机技术相结合，并且不断提高和改进液压元件的性能，液压技术发展突飞猛进，在液压系统的比例控制、伺服控制以及数字控制等方面也取得了越来越多的成就。电液伺服技术自上世纪四十年代出现以来，因响应快、功率-重量比大、精度高等特点在机电传动与控制中占据了高端位置。特别是近代社会，由于工业革命的推动和整个工业技术的发展，主要是在军事武器和航空航天领域的发展，促使电液伺服技术也迅猛发展，使得这门技术不仅在元件和系统方面，还是在理论方面都逐渐日益完善和成熟。最初，电液伺服技术首先是在飞机上得到了应用，后来由于电磁学的发展，出现了快速响应的永磁力矩马达和力马达，形成了电液伺服阀。随着工业社会的发展，紧接着又出现了喷嘴挡板阀和射流管阀。19世纪60年代后，各种结构的电液伺服阀相继出现，响应速度提高，功能日益完善，并且广泛应用于国防工业中，比如，导弹的自动控制系统，舰艇的操舵装置，装甲坦克的稳定系统等。同时，在精密机床、工程机械、矿山机械等一般机械工业中也得到了广泛应用。

电液伺服阀虽然快速性好，控制精度高，系统响应快，但对油液的清洁度要求却非常高，再加上对关键零部件的加工和装配精度的要求也十分苛刻，这就增加了电液伺服阀的生产成本，所以人们普遍希望能有一种加工制造成本低、性能可靠、抗污染能力强、响应特性和控制精度均满足控制系统实际需要的技术，在此背景下电液比例技术应运而生。电液比例技术的关键控制元件是电液比例阀，电液比例阀的性能是介于普通液压阀和电液伺服阀之间。电液伺服阀所需液压油清洁度标准需要达到Nas-3级，而电液比例阀只需达到Nas-5级即可，所以其抗污染性能优于电液伺服阀，并且结构简单，加工制造精度要求低，价格相对便宜。在现代工业上，几乎所有的压力阀、流量阀、方向阀都可以找到相应的电液比例产品，由于电液比例阀的显著优点，所以在工业生产中得到了越来越广泛的应用。

电液比例阀主要包括电液比例压力阀、电液比例方向阀、电液比例流量阀，它们的共同点都是拥有比例式电-机械转换器，即比例电磁铁(力马达)，起到关键的控制作用。电液比例方向阀主要指的是电液比例换向阀，一般的电液比例换向阀是由一个直动式比例减压阀和一个液动换向阀组成，其中比例减压阀作为先导级，液动换向阀作为其功率级。电液比例减压阀在比例电磁铁的推动下，控制阀开口大小，以其出口压力作为控制信号驱动液动换向阀的主阀芯运动，也就是说比例电磁铁的输入电流与先导阀开口大小成比例，先导阀开口大小与控制压力成比例，即电磁力与控制压力成比例，控制压力又与主阀芯位移成比例，这样可以通过改变输入电磁铁的控制电流去控制液流的方向和流量的大小。