一种新型双阀芯数字阀 |
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| 申请号 | CN201710317307.8 | 申请日 | 2017-05-08 | 公开(公告)号 | CN106949112A | 公开(公告)日 | 2017-07-14 |
| 申请人 | 许昌学院; | 发明人 | 胡万强; 张雪飞; 刘国红; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种新型双 阀 芯数字阀，所述新型双阀芯数字阀包括集成控制单元； 先导阀 ；主阀；所述集成控制单元安装在所述先导阀上端；所述先导阀安装在所述主阀上端，本发明的特点在于：所述先导阀中的阀芯由SUPT 电机 独立控制，响应速度快，控制 精度 高；所述主阀中配置有压 力 传感器 、位移传感器、 温度 传感器，可进行阀芯位移控制，系统压力控制、流量控制、油液 温度控制 等控 制模 式，从而根据实际平台使用的工况，确定最佳的双阀芯组合控制方案。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种新型双阀芯数字阀，其特征在于：包括集成控制单元(3)；先导阀(1)；主阀(2)； |
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| 说明书全文 | 一种新型双阀芯数字阀技术领域背景技术[0002] 电液阀作为液压传动与控制系统的一种重要的阀类，主要由先导阀和主阀组成，先导阀一般为电磁阀换向阀，主要通过换向改变进入主阀油路。近年来，为了取得好的控制效果，人们把先导阀由普通的电磁换向阀换向数字阀，从而发展成为电液数字阀。其可直接与计算机进行接口，不需要数/模转换器，与比例阀、伺服阀相此，此类阀结构简单、工艺性好、重复性好、工作稳定可靠，由于它将计算机和液压技术紧密结合，因而有着广阔的应用前景。 [0003] 传统的数字阀控制方式一般采用增量控制法和脉宽调制控制法，增量控制法主要通过控制系统产生数字式脉冲信号驱动步进电机转动，再通过机械转换装置将步进电机旋转运动转换为直线运动，从而带动阀芯移动，从而控制和调节液压参数。但由于步进电机具有较大转动惯量，在与液压阀机械连接后，惯量增大，固有频率进一步降低，因此频响性能受到很大限制，甚至出现高频失步现象。 [0004] 脉宽调制数字阀一般为快速开关型数字阀，主要是调节输入信号的脉宽来控制阀的开与关及开、并的时间长度，从而达到控制液流的方向、流量和压力的目的。但其控制精度低，控制模式单一且结构较为复杂，一般作为单独的数字阀使用，很少做先导阀使用。 发明内容[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种响应速度快，控制精度高且控制模式可独立配置、灵活组合的新型数字阀。 [0007] 所述中央控制器安装在所述先导阀体上端； [0008] 所述先导阀体安装在所述主阀体上端； [0009] 所述左阀芯安装在所述先导阀体内的左端； [0010] 所述右阀芯安装在所述先导阀体内的右端； [0011] 所述左主阀芯位于所述主阀体内的左端； [0012] 所述右主阀芯位于所述主阀体内的右端； [0013] 其中，所述先导阀体为中心对称结构，左阀芯孔和右阀芯孔均由不同直径的孔组成，且水平对称分布，内孔一和内孔二对称分布，内孔三与内孔四垂直相通，内孔五与内孔六垂直相通，圆孔一中心点与所述左阀芯孔特征孔T1的连接孔、所述右阀芯孔特征孔T1'的连接孔位于同一中心线上，圆孔二与所述左阀芯孔中的特征孔B1垂直相通，圆孔三与所述右阀芯孔中的特征孔B1'垂直相通，内孔七通过油路通道分别与左阀芯孔中的特征孔 P1、右阀芯孔中的特征孔P1'相通； [0014] 所述左阀芯由轴一和轴二组成，其中轴二与所述先导阀体中的左阀芯孔形成间隙配合； [0015] 所述右阀芯与所述左阀芯具有相同结构尺寸； [0016] 所述主阀体为中心对称结构，其中，左主阀芯孔由不同直径的圆孔组成，右主阀芯孔和左主阀芯孔对称分布，且结构相同，油口B通过中间通道与左主阀芯孔垂直相通，油口A通过中间通道与右主阀芯孔垂直相通，油孔P'通过孔四与所述先导阀体中的内孔七相通，油孔T通过油路通道与所述左主阀芯孔中的特征孔T2垂直相通，通过油路通道与所述右主阀芯孔中的特征孔T2'垂直相通，油孔P通过油路通道与所述左主阀芯孔中的特征孔P2垂直相通，通过油路通道与所述右主阀芯孔中的特征孔P2'垂直相通，孔一与所述左主阀芯孔垂直相通，孔七与所述右主阀芯孔垂直相通，孔八与油孔P垂直相通； [0017] 所述左主阀芯外形由不由直径的轴组成，与所述主阀体的左主阀芯孔形成间隙配合； [0018] 所述右主阀芯与所述左主阀芯具有相同的结构尺寸，且与所述主阀体的右主阀芯孔形成间隙配合。 [0019] 优选方案，还包括左SUPT电机、右SUPT电机，其中，所述左SUPT 电机轴与所述左阀芯相连接，然后插入所述先导阀体中的左阀芯孔，将所述左SUPT电机固定在所述先导阀体上，同样将所述右SUPT电机轴与所述右阀芯相连接，然后插入所述先导阀体中的右阀芯孔，将所述右SUPT电机固定在所述先导阀体上。 [0020] 优选方案，还包括左位移传感器、右位移传感器，其中，所述左位移传感器上端与所述先导阀体中的内孔三相配合，其导线通过所述先导阀体中的内孔四穿出，其下端伸入所述左主阀芯中的内孔，同样，所述右位移传感器上端与所述先导阀体中的内孔六相配合，其导线通过所述先导阀体中的内孔五穿出，其下端伸入所述右主阀芯顶端内孔中。 [0021] 优选方案，还包括左压力传感器、右压力传感器、下压力传感器，其中，左压力传感器与所述主阀体中的孔二相配合，其导线通过孔二穿出，同样，所述右压力传感器与所述主阀体中的孔六相配合，其导线通过孔六穿出，同样，下压力传感器与所述主阀体中的孔八相配合，其导线通过孔八穿出。 [0022] 优选方案，还包括左堵塞、右堵塞，其中，所述左堵塞加装密封装置后与所述主阀体中的左主阀芯孔的下端相配合，所述右堵塞加装密封装置后与所述主阀体中的右主阀芯孔的下端相配合。 [0023] 相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明左先导阀芯、所述右先导阀芯均由SUPT电机独立控制，响应速度快，控制精度高；左主阀芯、右主阀芯可分别独立运动，根据实际工作要求，确定最佳的双阀芯控制方案；具有很好的市场应用价值。附图说明 [0024] 图1为本发明所述的一种新型数字阀的结构示意图； [0025] 图2为本发明所述的一种新型数字阀的先导阀体示意图； [0026] 图3为本发明所述的一种新型数字阀的左阀芯示意图； [0027] 图4为本发明所述的一种新型数字阀的主阀体示意图； [0028] 图5为本发明所述的一种新型数字阀的左主阀芯示意图； [0029] 图6为本发明所述的一种新型数字阀的一个应用实施例； [0030] 图7为本发明所述的一种新型数字阀的另一个应用实施例。 具体实施方式[0031] 为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。 [0032] 需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。 [0033] 除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。 [0034] 如图1所示，一种新型数字阀，包括中央控制器(4)；先导阀体(1)；左阀芯(3)；右阀芯(5)；主阀体(9)；左主阀芯(14)；右主阀芯(10)； [0035] 所述中央控制器(4)安装在所述先导阀体(1)上端； [0036] 所述先导阀体(1)安装在所述主阀体(9)上端； [0037] 所述左阀芯(3)安装在所述先导阀体(1)内的左端； [0038] 所述右阀芯(5)安装在所述先导阀体(1)内的右端； [0039] 所述左主阀芯(14)位于所述主阀体(9)内的左端； [0040] 所述右主阀芯(10)位于所述主阀体(9)内的右端。 [0041] 如图2所示，所述先导阀体(1)为中心对称结构，左阀芯孔(102) 和右阀芯孔(104)均由不同直径的孔组成，且水平对称分布，内孔一(101) 和内孔二(105)对称分布，内孔三(109)与内孔四(110)垂直相通，内孔五(106)与内孔六(107)垂直相通，圆孔一(103)中心点与所述左阀芯孔(102)特征孔T1的连接孔、所述右阀芯孔(104)特征孔T1'的连接孔位于同一中心线上，圆孔二(111)与所述左阀芯孔(102)中的特征孔 B1垂直相通，圆孔三(112)与所述右阀芯孔(104)中的特征孔B1'垂直相通，内孔七(108)通过油路通道分别与左阀芯孔(102)中的特征孔P1、右阀芯孔(104)中的特征孔P1'相通。 [0042] 如图3所示，所述左阀芯(3)由轴一(301)和轴二(302)组成，其中轴二(302)与所述先导阀体(1)中的左阀芯孔(102)形成间隙配合。 [0043] 如图1所示，所述右阀芯(5)与所述左阀芯(3)具有相同结构尺寸。 [0044] 如图4所示，所述主阀体(9)为中心对称结构，其中，左主阀芯孔(903) 由不同直径的圆孔组成，右主阀芯孔(905)和左主阀芯孔(903)对称分布，且结构相同，油口B通过中间通道与左主阀芯孔(903)垂直相通，油口A通过中间通道与右主阀芯孔(905)垂直相通，油孔P'通过孔四(904) 与所述先导阀体(1)中的内孔七(108)相通，油孔T通过油路通道与所述左主阀芯孔(903)中的特征孔T2垂直相通，通过油路通道与所述右主阀芯孔(905)中的特征孔T2'垂直相通，油孔P通过油路通道与所述左主阀芯孔(903)中的特征孔P2垂直相通，通过油路通道与所述右主阀芯孔 (905)中的特征孔P2'垂直相通，孔一(901)与所述左主阀芯孔(903) 垂直相通，孔七(907)与所述右主阀芯孔(905)垂直相通，孔八(908) 与油孔P垂直相通。 [0045] 如图5所示，所述左主阀芯(14)外形由不由直径的轴组成，与所述主阀体(9)的左主阀芯孔(903)形成间隙配合。 [0046] 如图1所示，所述右主阀芯(10)与所述左主阀芯(14)结构尺寸相同，且与所述主阀体(9)的右主阀芯孔(905)形成间隙配合。 [0047] 如图1所示，还包括左SUPT电机(2)、右SUPT电机(6)，其中，所述左SUPT电机(2)轴与所述左阀芯(3)相连接，然后插入所述先导阀体 (1)中的左阀芯孔(102)，将所述左SUPT电机(2)固定在所述先导阀体(1)上，同样将所述右SUPT电机(6)轴与所述右阀芯(5)相连接，然后插入所述先导阀体(1)中的右阀芯孔(104)，将所述右SUPT电机(6) 固定在所述先导阀体(1)上； [0048] 如图1所示，还包括左位移传感器(16)、右位移传感器(7)，其中，所述左位移传感器(16)上端与所述先导阀体(1)中的内孔三(109)相配合，其导线通过所述先导阀体(1)中的内孔四(110)穿出，其下端伸入所述左主阀芯(14)中的内孔(1401)，同样，所述右位移传感器(7) 上端与所述先导阀体(1)中的内孔六(107)相配合，其导线通过所述先导阀体(1)中的内孔五(106)穿出，其下端伸入所述右主阀芯(10)顶端内孔中。 [0049] 如图1所示，还包括左压力传感器(15)、右压力传感器(8)、下压力传感器(12)，其中，左压力传感器(15)与所述主阀体(9)中的孔二(902) 相配合，其导线通过孔二(902)穿出，同样，所述右压力传感器(8)与所述主阀体(9)中的孔六(906)相配合，其导线通过孔六(906)穿出，同样，下压力传感器(12)与所述主阀体(9)中的孔八(908)相配合，其导线通过孔八(908)穿出； [0050] 如图1所示，还包括左堵塞(13)、右堵塞(11)，其中，所述左堵塞 (13)加装密封装置后与所述主阀体(9)中的左主阀芯孔(903)的下端相配合，所述右堵塞(11)加装密封装置后与所述主阀体(9)中的右主阀芯孔(905)的下端相配合。 [0051] 图6为本发明所述的一种新型数字阀的一个应用实施例，在本实施例中，控制要求为，液压缸无杆腔：控制模式为流量控制，实现对液压杆活塞某一速度的精确控制；液压缸有杆腔：控制模型为压力控制，实现零背压控制。 [0052] 其控制过程为：中央控制器(4)向右SUPT电机(6)输出控制电流，右SUPT电机(6)带动右阀芯(5)向左运动一定位置，P1'口和A1'口接通， TI'口和B1'口接通，一定压力和流量的控制油液从P'口进入P1'口，然后进入A1'口，通过A1'口进入右主阀芯(10)上端，推动右主阀芯(10)向下运动一定距离，右主阀口打开(开口大小与流入上腔的油液压力成比例关系)，P2'口和A口接通，根据流量公式q＝KL·A·(P1-P2)m，结合主阀内压力传感器的压差值△P(△P＝P1-P2，其中，P1—下压力传感器(12)输出值， P2—右压力传感器(8)输出值)和阀芯位移信号，经过与大量测试得到的精准标定值进行对比，某一流量的主油路油液通过P口、P2'口进入A口，然后从A口进入液压缸无杆腔，推动液压杆活塞杆以某一固定速度运行，从而实现对液压缸活塞运动速度的精确控制； [0053] 同时，中央控制器(4)向左SUPT电机(2)发出控制电流信号，左SUPT 电机(2)带动左阀芯(3)向左运动，运动位移量由输入电流大小控制， P1口和B1口接通，A1口和T1口接通，控制油路从P'口流入P1口，然后进入B1口，通过先导阀体(1)上的圆孔二(111)、连接在圆孔二(111) 上的外接油管进入主阀体(9)的孔一(901)，最后流到左主阀芯(14)的下端空腔，推动左主阀芯(14)向上运动，B口与T2口接通，液压缸有杆腔油液从B口、T2口进入T口，然后从T口流出油箱，压力值由左压力传感器(15)实时测得，并将压力值通过CAN总线反馈给中央控制器(4)，经过与大量测试得到的精准标定值进行对比后，及时调整输出信号，修正左SUPT电机(2)输入信号，从而保证实现最小背压控制。 [0054] 图7为本发明所述的一种新型数字阀的另一个应用实施例，在本实施例中，控制要求为：对两个液压缸活塞位移分别进行精确位移控制，其控制过程为：中央控制器(4)向左SUPT电机(2)发出控制信号，左SUPT 电机(2)带动左阀芯(3)位移对应距离，左先导阀口打开(开启大小与左SUPT电机输入电流大小有关)，先导阀控制油液从P'口进入P1口，然后进入A1口，最后进入到左主阀芯(14)上端空腔，推动左主阀芯(14)向下运动，运动量由左位移传感器(16)实时检测，并将检测信号转换为电信号，通过导线传递给中央控制器(4)，与给定控制信号进行比较，误差值经过比较放大环节传输给左SUPT电机(2)，从而实时调整左SUPT电机 (2)输出控制信号大小，实现对左主阀芯(14)位移量的精确控制，左主阀芯(14)向下运动，阀口打开，主油路油液从P口、P2口进入B口，通过B口进入左边液压控制无杆腔，根据流量公式q＝KL·A·(P1-P2)m，结合主阀内压力传感器的压差值△P(△P＝P1-P2，其中，P1—下压力传感器(12) 输出值，P2—右压力传感器(8)输出值)和阀芯位移信号，实现进入左边液压控制无杆腔油液量的精确控制，最终实现对液压缸活塞位移 的精确控制。右液压缸控制原理与左液压缸控制原理相同。 |
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