位移可放大型電液比例換向閥的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電液比例控制系統(tǒng)領域，更具體地說，涉及一種位移可放大型電液比 例換向閥。
【背景技術(shù)】
[0002] 電液比例閥是采用比例控制技術(shù)，介于開關型液壓閥和電液伺服閥之間的一種液 壓元件。由于電液比例閥能夠與電子控制裝置組合，因而便于對各種輸入、輸出信號進行運 算處理，以實現(xiàn)復雜的控制功能。同時，電液比例閥具有抗污染、低成本且響應速度快等優(yōu) 點，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應用。
[0003] 現(xiàn)有的電液比例換向閥一般可采用直動式和導控型兩種結(jié)構(gòu)的設計方案。直動式 電液比例換向閥由線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器直接驅(qū)動閥芯運動，其結(jié)構(gòu)簡單，且可以在零 壓力下工作，但由于受線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器輸出推力的限制無法實現(xiàn)大流量控制。導 控型電液比例換向閥由導閥控制主閥敏感腔的壓力變化，產(chǎn)生較大的液壓靜壓力驅(qū)動主閥 芯運動，可以實現(xiàn)大流量控制，但其結(jié)構(gòu)復雜，且無法在零導控壓力下工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種高壓大流量， 且結(jié)構(gòu)簡單的位移可放大型電液比例換向閥。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造了一種位移可放大型電液比例 換向閥，包括換向閥與線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器;所述換向閥包括閥體，以及安裝在所述 閥體內(nèi)的閥芯;所述線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器包括殼體，以及安裝在所述殼體內(nèi)的銜鐵； 所述電液比例換向閥還包括用于連接所述換向閥與所述線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器的壓扭 聯(lián)軸器;所述壓扭聯(lián)軸器包括與所述閥芯固定連接的第一連接部、與所述銜鐵固定連接的 第二連接部、兩個第一彈性螺旋件、兩個第二彈性螺旋件，以及固定安裝在所述閥體上的安 裝板;所述第一連接部、所述第二連接部、所述第一彈性螺旋件、所述第二彈性螺旋件，以及 所述安裝板為一體化結(jié)構(gòu);兩個所述第一彈性螺旋件分別連接在所述第一連接部與所述第 二連接部之間，兩個所述第二彈性螺旋件分別連接在所述第二連接部與所述安裝板之間；
[0006] 所述第一連接部與所述第二連接部為同軸設置的圓柱體;所述第一彈性螺旋件的 旋向與所述第二彈性螺旋件的旋向相反;兩個所述第一彈性螺旋件的旋向相同，且關于所 述第一連接部的軸線呈軸對稱;兩個所述第二彈性螺旋件的旋向相同，且關于所述第一連 接部的軸線呈軸對稱;兩個所述第一彈性螺旋件在所述第二連接部靠近所述第一連接部的 端面形成第一投影，兩個所述第二彈性螺旋件在所述第二連接部靠近所述第一連接部的端 面形成第二投影，所述第一投影位于所述第二投影內(nèi)；
[0007] 當所述銜鐵推動所述第二連接部朝向所述閥芯運動時，兩個所述第一彈性螺旋件 與兩個所述第二彈性螺旋件產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)以帶動所述第一連接部旋轉(zhuǎn)運動。
[0008] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述第一彈性螺旋件的圈數(shù)與 所述第二彈性螺旋件的圈數(shù)相同。
[0009] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述第一彈性螺旋件的圈數(shù)為 0.45圈~0.48圈。
[0010] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述安裝板包括呈正方體的板 體，以及開設在所述板體中心的通孔;所述第一連接部可在所述通孔中伸縮運動。
[0011] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述電液比例換向閥還包括套 裝在所述第二彈性螺旋件的外部的套筒;所述套筒的一端與所述安裝板固定連接，所述套 筒的另一端與所述殼體連接。
[0012] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述套筒為方形結(jié)構(gòu);所述方 形結(jié)構(gòu)開設有通孔，所述第二彈性螺旋件置于所述通孔內(nèi)。
[0013] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換 器為比例電磁鐵或線性力馬達。
[0014] 在本發(fā)明所述的位移可放大型電液比例換向閥中，所述閥芯上設置有低壓孔、高 壓孔與感受通道；
[0015] 其中，所述低壓孔與所述感受通道重疊的弓高lu，所述低壓孔與所述感受通道重 疊的弓形面積^根據(jù)低壓孔與感受通道之間的關系式表示為：
[0018] 所述高壓孔與所述感受通道重疊的弓高h2，所述高壓孔與所述感受通道重疊的弓 形面積知根據(jù)高壓孔與感受通道之間的關系式表示為：
[0021] rd:高壓孔或低壓孔的半徑；
[0022] Rd:閥芯的臺肩半徑；
[0023] R:第一彈性螺旋件與第二彈性螺旋件傳遞力的有效半徑；
[0024] 0m:閥芯的順時針(面對比例電磁鐵)轉(zhuǎn)角位移；
[0025] θν:閥芯的逆時針(面對比例電磁鐵)轉(zhuǎn)角位移；
[0026] 式中：
[0027] &:比例電磁鐵輸出水平位移；
[0028] Xv:閥芯運動位移；
[0029] ho:高壓孔或低壓孔的初始弓高；
[0030] β:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件的螺旋升角。
[0031] 實施本發(fā)明的位移可放大型電液比例換向閥，具有以下有益效果:所述電液比例 換向閥采用壓扭聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)，當銜鐵推動第二連接部朝向閥芯運動時，兩個第一彈性螺 旋件與兩個第二彈性螺旋件產(chǎn)生相對扭轉(zhuǎn)以帶動第一連接部旋轉(zhuǎn)運動，從而將銜鐵的直線 運動變?yōu)殚y芯的旋轉(zhuǎn)運動，與其它電液比例閥相比，所述電液比例換向閥具有無摩擦傳遞、 柔性好，體積小且加工裝配簡便等優(yōu)點;其次，由于第一彈性螺旋件的旋向與第二彈性螺旋 件的旋向相反，能夠起到放大閥芯行程，增加閥的額定流量作用;再者，因為在工作壓力為 零或失壓時，由于此時閥芯軸向阻力幾乎為零，完全可以由線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器直接 推動閥芯，發(fā)揮直動閥的特點，故能克服傳統(tǒng)導控級電液比例換向閥需要為導控級單獨提 供壓力的缺點，使液壓系統(tǒng)更為簡單;最后，通過改變第一彈性螺旋件螺旋升角正切值和第 二彈性螺旋件螺旋升角正切值的比例，能方便設計所需放大位移的倍數(shù)。
【附圖說明】
[0032]下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：
[0033] 圖1是本發(fā)明較佳實施例提供的位移可放大型電液比例換向閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意 圖；
[0034] 圖2是圖1所示的電液比例換向閥中的壓扭聯(lián)軸器的立體結(jié)構(gòu)圖；
[0035] 圖3是圖1所示的電液比例換向閥中的壓扭聯(lián)軸器的另一立體結(jié)構(gòu)圖；
[0036] 圖4是圖1所示的電液比例換向閥中的壓扭聯(lián)軸器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0037] 圖5是圖1所示的電液比例換向閥中的壓扭聯(lián)軸器的局部剖視圖。
[0038] 圖6是圖1所示的電液比例換向閥中低壓孔與感受通道的位置關系圖。
【具體實施方式】
[0039] 為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖詳細說明 本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0040] 如圖1、圖2、圖3、圖4以及圖5所示，本發(fā)明的較佳實施例提供一種位移可放大型電 液比例換向閥，其包括換向閥1、線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器2、壓扭聯(lián)軸器3,以及套筒4。 [0041 ]具體地，如圖1以及圖6所示，該換向閥1包括閥體11，以及安裝在閥體11內(nèi)的閥芯 12。該閥芯12上設置有低壓孔13、高壓孔14與感受通道15。其中，低壓孔13與感受通道15重 疊的弓高hi，低壓孔13與感受通道15重疊的弓形面積^根據(jù)低壓孔13與感受通道15之間的 關系式表不為：

[0044] 高壓孔14與感受通道15重疊的弓高h2,高壓孔14與感受通道15重疊的弓形面積A2 根據(jù)高壓孔14與感受通道15之間的關系式表示為：
[0047]式中：
[0048] rd:高壓孔或低壓孔的半徑；
[0049] Rd:閥芯的臺肩半徑；
[0050] R:第一彈性螺旋件與第二彈性螺旋件傳遞力的有效半徑；
[0051 ] 0m:閥芯的順時針(面對比例電磁鐵)轉(zhuǎn)角位移；
[0052] θν:閥芯的逆時針(面對比例電磁鐵)轉(zhuǎn)角位移；
[0053] &:比例電磁鐵輸出水平位移；
[0054] Xv:閥芯運動位移；
[0055] ho:尚壓孔或低壓孔的初始弓尚；
[0056] β:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件的螺旋升角。
[0057] 以上關系式能較為準確地描述該換向閥導控級通流面積的變化過程，從而反映導 控級流量的大小變化過程，因此，該關系式對整個電液比例換向閥的靜動態(tài)特性有制約作 用。
[0058] 如圖1所示，該線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器2為比例電磁鐵或線性力馬達，其包括殼 體21，以及安裝在殼體21內(nèi)的銜鐵22。線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器2為現(xiàn)有技術(shù)中常見的結(jié) 構(gòu)，在此不再贅述。
[0059] 如圖2、圖3、圖4并參閱圖1所示，該壓扭聯(lián)軸器3用于將線性-直線型電機械轉(zhuǎn)換器 2中的銜鐵22的直線運動變?yōu)閾Q向閥1中的閥芯12的旋轉(zhuǎn)運動。壓扭聯(lián)軸器3包括第一連接 部31、第二連接部32、第一彈性螺旋件33、第二彈性螺旋件34以及安裝板35。第一連接部31、 第二連接部32、第一彈性螺旋件33、第二彈性螺旋件34以及安裝板35為一體化結(jié)構(gòu)，其整體 性結(jié)構(gòu)較好，組裝拆卸所述電液比例換向閥時較為簡便。本實施例中，壓扭聯(lián)軸器3可采用 3D打印的方式加工。
[0060] 其中，如圖2、圖3、圖4以及圖5并參閱圖1所示，該第一連接部31與閥芯12固定連 接，該第二連接部32與銜鐵22固定連接，第一連接部31與第二連接部32為同軸設置的圓柱 體，第一連接部31的外徑小于第二連接部32的外徑。
[0061] 該第一彈性螺旋件33連接在第一連接部31與第二連接部32之間，也即第一彈性螺 旋件33連接在第一連接部31與第二連接部32相鄰的兩端面。本實施例中，第一彈性螺旋件 33設置有兩個，兩個第一彈性螺旋件33的旋向相同，且兩個第一彈性螺旋件33關于第一連 接部31的軸線呈軸對稱，此時，兩個第一彈性螺旋件33在第一連接部31的同一端面上的投 影相互分離，該投影為扇環(huán)形，兩個投影呈軸對稱設置。該第二彈性螺旋件34連接在第二連 接部32與安裝板35之間，也即第二彈性螺旋件34連接