专利名称：直动式电液比例控制阀的制作方法
技术领域：
本发明属于液压控制阀技术领域，具体涉及一种磁流变流体驱动的直 动式电液比例控制阀。
技术背景液压控制阀是液压系统的核心元件之一，在液压系统中，液压控制阀 控制系统的压力、流量及方向，实现对执行元件位移、速度、力等控制要 求。液压控制阀的性能对液压系统的静态特性、动态特性及可靠性有直接 影响。随着工业技术的发展，液压系统的流量越来越大，频响的要求也越来 越高，而传统的液压比例/伺服阀采用了力矩马达或比例电磁铁作为电-机 械转换器，受到输出力较小和动作频率限制。目前的液压比例/伺服阀基本 为先导结构的多级阀，抗污染能力差，响应不够快，特别是大流量阀频率 响应低。因此液压系统向高速高频响方向发展，动作可靠、抗污染能力强、 控制简便的高频响大流量阀是急需解决的问题。随着新材料技术的发展，智能材料在流体传动领域的应用受到重视， 特别是磁流变流体，在磁场作用下，可以在固态和液态之间发生迅速转变， 具有屈服应力大、响应快、工作电压低和对污染不敏感等优点，逐渐被研 究人员重视。目前在液压伺服系统中磁流变控制阀的设计多为直接以磁流 变液作为系统的工作介质，组成液压控制系统。而目前的液压控制元件设 计的工作介质为各类矿物液压油，当工作介质为磁流变液时其工作特性将 极大改变，为控制带来极大困难。 发明内容本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种磁流变流体驱动的直 动式电液比例控制阀。本发明提出的比例控制阀采用了磁流变流体系统提3供阀芯驱动力，有效提升了电-机械转换器驱动能力，确保能够驱动大直径 的直动式比例阀阀芯且作用力切换频率快。本发明包括磁流变流体控制单元和控制阀。控制阀包括阀体和阀芯。阀体内横向开有阀芯孔，沿阀芯孔的侧壁的圆周开有三个沟槽；阀体 内纵向开有五条油路三条油路的一端分别与三个沟槽连通，另一端分别 与外界相通，其中中间的为进油油路，两边的为出油油路；另外两条油路 为负载油路，设置在中间沟槽的两端，两条负载油路一端分别与阀芯孔直 接连通，另一端分别与外界相通。阀芯包括圆柱型的阀芯本体，沿阀芯本体侧壁的圆周设置有三个凸肩。 阀芯设置在阀芯孔内，阀芯的三个凸肩与阀芯孔紧密配合，并且与三 个沟槽位置对应。阀体内纵向开有两个贯穿阀体的磁流变流体孔，磁流变流体孔设置在 阀芯孔的两端，并与阀芯孔连通。每个磁流变流体孔的两端沿圆周设置有 电磁线圈。阀芯的两端分别通过设置在磁流变流体孔内的对中弹簧与阀体 活动连接。磁流变流体控制单元包括内装磁流变流体的箱体，液压泵的进口与箱 体连通，液压泵的出口通过流入管路与两个磁流变流体孔的一端连通，两 个磁流变流体孔的另一端通过流出管路与箱体连通。流入管路上设置有单 向阀和溢流阀。本发明的有益效果是由于采用控制磁流变流体状态来控制液压半桥 输出压力，从而控制阀芯运动，可以获得大输出力和高工作频率。该阀具 有频率响应高、结构简单、流量大的优点，可广泛应用于高频响及大型液 压设备上。
图l是本发明中的结构示意图；图2为图1中所有电磁线圈上都未施加电流时的工作状态示意图；图3为图1中一个磁流变流体孔内的一个电磁线圈上施加电流后的工作状态示意图；图4为图1中另一个磁流变流体孔内的一个电磁线圈上施加电流后的 工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1,直动式电液比例控制阀包括磁流变流体控制单元和控制阀。 其中控制阀包括阀体17和阀芯。阀体17内横向开有阀芯孔14，沿阀芯孔14的侧壁的圆周开有三个沟 槽16;阀体17内纵向开有五条油路三条油路的一端分别与三个沟槽16 连通，另一端分别与外界相通，其中中间的为进油油路15，两边的为出油 油路13-1和13-2;另外两条油路为负载油路9-l和9-2，设置在中间沟槽 的两端，两条负载油路一端分别与阀芯孔14直接连通，另一端分别与外界 相通。阀芯包括圆柱型的阀芯本体10，沿阀芯本体10侧壁的圆周设置有三 个凸肩8。阀芯设置在阀芯孔14内，阀芯的三个凸肩8与阔芯孔14紧密配合， 并且与三个沟槽16位置对应。阀体17内纵向开有两个贯穿阀体的磁流变流体孔12-1和12-2，分别 设置在阀芯孔14的两端，并与阀芯孔14连通。每个磁流变流体孔的两端 沿圆周设置有电磁线圈7。阀芯的两端分别通过设置在磁流变流体孔内的 对中弹簧ll-l和11-2与阀体17活动连接。磁流变流体控制单元包括内装磁流变流体1的箱体2，液压泵3的进 口与箱体1连通，液压泵3的出口通过流入管路6与两个磁流变流体孔12-1 和12-2的一端连通，两个磁流变流体孔12-1和12-2的另一端通过流出管 路18与箱体2连通。流入管路6上设置有单向阀4和溢流阀5。当系统工作时，液压泵3工作使磁流变流体产生压力，此系统压力由溢流阀5调定。所有电磁线圈7都没有受到电流作用时，即没有磁场作用 在磁流变流体上，磁流变流体将保持初始液体状态，此时作用在控制阀阀 芯两端的压力相等，阀芯受力平衡，保持在中间位置如图2所示，此时控 制阀输出流量为零。当施加电流在电磁线圈7-1上时，磁流变流体将从液态向固态转变， 流动阻力增加，使得阀芯左侧液压半桥输出点的压力升高，而其他线圈没 有电流作用，对磁流变流体的状态不产生影响，右侧液压半桥输出点的压 力不变，即控制阀芯右侧的压力不变，在此不平衡压力作用下，阀芯向右 移动，对中弹簧ll-l伸长，对中弹簧ll-2压縮，此时阀芯位置如图3所 示。压力油由进油油路15流入，流经阀芯，并经负载油路9-l流出到执行 元件；由执行元件流出的油液经负载油路9-2流入控制阀，流经阀芯并经 出油管路13-2流出。当施加电流在电磁线圈7-2上时，磁流变流体将从液态向固态转变， 流动阻力增加，使得阀芯右侧液压半桥输出点的压力升高，而其他线圈没 有电流作用，对磁流变流体的状态不产生影响，左侧液压半桥输出点的压 力不变，即控制阀芯左侧的压力不变，在此不平衡压力作用下，阀芯向左 移动，对中弹簧ll-l压縮，对中弹簧ll-2伸长，此时阀芯位置如图4所 示。压力油由进油油路15流入，流经阀芯，并经负载油路9-2流出到执行 元件；由执行元件流出的油液经负载油路9-l流入控制阀，流经阀芯并经 出油管路13-l流出。
权利要求
1、直动式电液比例控制阀，包括磁流变流体控制单元和控制阀，其特征在于所述的控制阀包括阀体和阀芯；阀体内横向开有阀芯孔，沿阀芯孔的侧壁的圆周开有三个沟槽；阀体内纵向开有五条油路三条油路的一端分别与三个沟槽连通，另一端分别与外界相通，其中中间的为进油油路，两边的为出油油路；另外两条油路为负载油路，设置在中间沟槽的两端，两条负载油路一端分别与阀芯孔直接连通，另一端分别与外界相通；阀芯包括圆柱型的阀芯本体，沿阀芯本体侧壁的圆周设置有三个凸肩；阀芯设置在阀芯孔内，阀芯的三个凸肩与阀芯孔紧密配合，并且与三个沟槽位置对应；阀体内纵向开有两个贯穿阀体的磁流变流体孔，磁流变流体孔设置在阀芯孔的两端，并与阀芯孔连通；每个磁流变流体孔的两端沿圆周设置有电磁线圈；阀芯的两端分别通过设置在磁流变流体孔内的对中弹簧与阀体活动连接；所述的磁流变流体控制单元包括内装磁流变流体的箱体，液压泵的进口与箱体连通，液压泵的出口通过流入管路与两个磁流变流体孔的一端连通，两个磁流变流体孔的另一端通过流出管路与箱体连通；流入管路上设置有单向阀和溢流阀。
全文摘要
本发明涉及直动式电液比例控制阀。目前的液压比例阀抗污染能力差，响应不够快。本发明包括磁流变流体控制单元和控制阀。控制阀阀体内在阀芯孔的两端纵向开有两个与阀芯孔连通的磁流变流体孔，每个磁流变流体孔的两端沿圆周设置有电磁线圈，阀芯的两端分别通过设置在磁流变流体孔内的对中弹簧与阀体活动连接。磁流变流体控制单元包括内装磁流变流体的箱体，液压泵的进口与箱体连通，液压泵的出口通过流入管路与两个磁流变流体孔的一端连通，两个磁流变流体孔的另一端通过流出管路与箱体连通。本发明可以获得大输出力和高工作频率，具有频率响应高、结构简单、流量大的优点。
文档编号F15B13/044GK101334053SQ200810063268
公开日2008年12月31日 申请日期2008年7月29日 优先权日2008年7月29日
发明者荣 刘, 王林翔, 鹰 陈 申请人:杭州电子科技大学