位移缩小式压扭联轴器型2d电液比例换向阀的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电液比例控制系统领域，更具体地说，涉及一种位移缩小式压扭联轴 器型2D电液比例换向阀。
【背景技术】
[0002] 电液比例阀是采用比例控制技术，介于开关型液压阀和电液伺服阀之间的一种液 压元件。由于电液比例阀能够与电子控制装置组合，因而便于对各种输入、输出信号进行运 算处理，以实现复杂的控制功能。同时，电液比例阀具有抗污染、低成本且响应速度快等优 点，在工业生产中获得了广泛的应用。
[0003] 现有的电液比例换向阀一般可采用直动式和导控型两种结构的设计方案。直动式 电液比例换向阀由比例电磁铁直接驱动阀芯运动，其结构简单，且可以在零压力下工作，但 由于受比例电磁铁输出推力的限制无法实现大流量控制。导控型电液比例换向阀由导阀控 制主阀敏感腔的压力变化，产生较大的液压静压力驱动主阀芯运动，可以实现大流量控制， 但其结构复杂，且无法在零导控压力下工作。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种高压大流量， 且结构简单的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀。
[0005] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造了一种位移缩小式压扭联轴器 型2D电液比例换向阀，包括换向阀与比例电磁铁;所述换向阀包括阀体，以及安装在所述阀 体内的阀芯;所述比例电磁铁包括壳体，以及安装在所述壳体内的衔铁;所述2D电液比例换 向阀还包括用于连接所述换向阀与所述比例电磁铁的压扭联轴器;所述压扭联轴器包括与 所述阀芯固定连接的第一连接部、与所述衔铁固定连接的第二连接部、两个第一弹性螺旋 件、两个第二弹性螺旋件，以及固定安装在所述阀体上的安装板;所述第一连接部、所述第 二连接部、所述第一弹性螺旋件、所述第二弹性螺旋件，以及所述安装板为一体化结构;两 个所述第一弹性螺旋件分别连接在所述第一连接部与所述第二连接部之间，两个所述第二 弹性螺旋件分别连接在所述第二连接部与所述安装板之间；
[0006]所述第一连接部与所述第二连接部为同轴设置的圆柱体;所述第一弹性螺旋件的 旋向与所述第二弹性螺旋件的旋向相同；所述第一弹性螺旋件、所述第二弹性螺旋件的螺 旋升角均由所述第一连接部朝向所述第二连接部的一端先变大再变小;两个所述第一弹性 螺旋件的旋向相同，且关于所述第一连接部的轴线呈轴对称;两个所述第二弹性螺旋件的 旋向相同，且关于所述第一连接部的轴线呈轴对称;两个所述第一弹性螺旋件在所述第二 连接部靠近所述第一连接部的端面形成第一投影，两个所述第二弹性螺旋件在所述第二连 接部靠近所述第一连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内；
[0007]当所述衔铁推动所述第二连接部朝向所述阀芯运动时，两个所述第一弹性螺旋件 与两个所述第二弹性螺旋件产生相对扭转以带动所述第一连接部旋转运动。
[0008] 在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述第一弹性螺 旋件的圈数与所述第二弹性螺旋件的圈数相同。
[0009] 在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述第一弹性螺 旋件的圈数为〇. 45圈~0.48圈。
[0010] 在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述安装板包括 呈正方体的板体，以及开设在所述板体中心的通孔;所述第一连接部可在所述通孔中伸缩 运动。
[0011 ]在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述2D电液比例 换向阀还包括套装在所述第二弹性螺旋件的外部的套筒;所述套筒的一端与所述安装板固 定连接，所述套筒的另一端与所述壳体连接。
[0012] 在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述套筒为方形 结构;所述方形结构开设有通孔，所述第二弹性螺旋件置于所述通孔内。
[0013] 在本发明所述的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀中，所述阀芯上设置 有低压孔、高压孔与感受通道；
[0014] 其中，所述低压孔与所述感受通道重叠的弓高In，所述低压孔与所述感受通道重 叠的弓形面积^根据低压孔与感受通道之间的关系式表示为：
[0017] 所述高压孔与所述感受通道重叠的弓高h2,所述高压孔与所述感受通道重叠的弓 形面积知根据高压孔与感受通道之间的关系式表示为：
[0020]式中：
[0021] rd:高压孔或低压孔的半径；
[0022] Rd:阀芯的台肩半径；
[0023] R:第一弹性螺旋件与第二弹性螺旋件传递力的有效半径；
[0024] 0m:阀芯的顺时针(面对比例电磁铁)转角位移；
[0025] θν:阀芯的逆时针(面对比例电磁铁)转角位移；
[0026] &:比例电磁铁输出水平位移；
[0027] Xv:阀芯运动位移；
[0028] ho:高压孔或低压孔的初始弓高；
[0029] β:第一弹性螺旋件或第二弹性螺旋件的螺旋升角。
[0030]实施本发明的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀，具有以下有益效果： 所述2D电液比例换向阀采用压扭联轴器的结构，当衔铁推动第二连接部朝向阀芯运动时， 两个第一弹性螺旋件与两个第二弹性螺旋件产生相对扭转以带动第一连接部旋转运动，从 而将衔铁的直线运动变为阀芯的旋转运动，与其它电液比例阀相比，所述2 D电液比例换向 阀具有无摩擦传递、柔性好，体积小且加工装配简便等优点；其次，由于第一弹性螺旋件的 旋向与第二弹性螺旋件的旋向相同，能够起到缩小阀芯行程，增加阀芯定位精度的作用;再 者，因为在工作压力为零或失压时，由于此时阀芯轴向阻力几乎为零，完全可以由比例电磁 铁直接推动阀芯，发挥直动阀的特点，故能克服传统导控级电液比例换向阀需要为导控级 单独提供压力的缺点，使液压系统更为简单;最后，通过改变第一弹性螺旋件螺旋升角正切 值和第二弹性螺旋件螺旋升角正切值的比例，能方便设计所需缩小位移的倍数。
【附图说明】
[0031] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
[0032] 图1是本发明较佳实施例提供的位移缩小式压扭联轴器型2D电液比例换向阀的内 部结构示意图；
[0033]图2是图1所示的2D电液比例换向阀中的压扭联轴器的立体结构图；
[0034] 图3是图1所示的2D电液比例换向阀中的压扭联轴器的另一立体结构图；
[0035] 图4是图1所示的2D电液比例换向阀中的压扭联轴器的内部结构图；
[0036] 图5是图1所示的2D电液比例换向阀中的压扭联轴器的局部剖视图；
[0037]图6是图1所示的2D电液比例换向阀中低压孔与感受通道的位置关系图。
【具体实施方式】
[0038]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明 本发明的【具体实施方式】。
[0039 ]如图1、图2、图3、图4以及图5所示，本发明的较佳实施例提供一种位移缩小式压扭 联轴器型2D电液比例换向阀，其包括换向阀1、比例电磁铁2、压扭联轴器3,以及套筒4。 [0040]具体地，如图1以及图6所示，该换向阀1包括阀体11，以及安装在阀体11内的阀芯 12。该阀芯12上设置有低压孔13、高压孔14与感受通道15。其中，低压孔13与感受通道15重 叠的弓高hi，低压孔13与感受通道15重叠的弓形面积^根据低压孔13与感受通道15之间的 关系式表不为：
[0043] 高压孔14与感受通道15重叠的弓高h2,高压孔14与感受通道15重叠的弓形面积A 2 根据高压孔14与感受通道15之间的关系式表示为：
[0046]式中：
[0047] rd:高压孔或低压孔的半径；
[0048] Rd:阀芯的台肩半径；
[0049] R:第一弹性螺旋件与第二弹性螺旋件传递力的有效半径；
[0050] 0m:阀芯的顺时针(面对比例电磁铁)转角位移；
[0051] θν:阀芯的逆时针(面对比例电磁铁)转角位移；
[0052] &:比例电磁铁输出水平位移；
[0053] Xv:阀芯运动位移；
[0054] ho:高压孔或低压孔的初始弓高；
[0055] β:第一弹性螺旋件或第二弹性螺旋件的螺旋升角。
[0056] 以上关系式能较为准确地描述该换向阀导控级通流面积的变化过程，从而反映导 控级流量的大小变化过程，因此，该关系式对整个2D电液比例换向阀的静动态特性有制约 作用。
[0057] 如图1所示，该比例电磁铁2包括壳体21，以及安装在壳体21内的衔铁22。比例电磁 铁2均为现有技术中常见的结构，在此不再赘述。
[0058] 如图2、图3、图4并参阅图1所示，该压扭联轴器3用于将比例电磁铁2中的衔铁22的 直线运动变为换向阀1中的阀芯12的旋转运动。压扭联轴器3包括第一连接部31、第二连接 部32、第一弹性螺旋件33、第二弹性螺旋件34以及安装板35。第一连接部31、第二连接部32、 第一弹性螺旋件33、第二弹性螺旋件34以及安装板35为一体化结构，其整体性结构较好，组 装拆卸所述2D电液比例换向阀时较为简便。本实施例中，压扭联轴器3可采用3D打印的方式 加工。
[0059] 其中，如图2、图3、图4以及图5并参阅图1所示，该第一连接部31与阀芯12固定连 接，该第二连接部32与衔铁22固定连接，第一连接部31与第二连接部32为同轴设置的圆柱 体，第一连接部31的外径小于第二连接部32的外径。
[0060]该第一弹性螺旋件33连接在第一连接部31与第二连接部32之间，也即第一弹性螺 旋件33连接在第一连接部31与第二连接部32相邻的两端面。本实施例中，第一弹性螺旋件 33设置有两个，两个第一弹性螺旋件33的旋向相同，且两个第一弹性螺旋件33关于第一连 接部31的轴线呈轴对称，此时，两个第一弹性螺旋件33在第一连接部31的同一端面上的投 影相互分离，该投影为扇环形，两个投影呈轴对称设置。该第二弹性螺旋件34连接在第二连 接部32与安装板35之间，也即第二弹性螺旋件34连接在第二连接部32与安装板35相邻的两 端面。本实施例中，第二弹性螺旋件34设置有两个，两个第二弹性螺旋件34的旋向相同，且 两个第