一种带位置反馈的电液伺服阀及工作方法与流程

本发明属于电液伺服阀，涉及一种带位置反馈的电液伺服阀及工作方法。

背景技术：

1、电液伺服阀是电液伺服系统的核心元器件，结合了电气在信号放大、操作和反馈测量方面的优越性能以及液压在动力控制、功率放大和可靠性方面的不可替代优点，电液伺服阀广泛应用于航空航天、舰船、兵器等重要装备领域。现有的喷嘴挡板式电液伺服阀一般喷嘴带力反馈电液伺服阀，通过反馈杆反馈滑阀位置。

2、传统的喷嘴带力反馈电液伺服阀对原材料、加工精度及同轴度要求较高，抗污染能力相对较差，传统的伺服阀一般控制流量、压力等，无法反馈速度和功率输出，无法满足伺服控制和电气故障下的机械备份，灵活性与可靠性相对较差。传统结构的弹簧管破裂或产生裂纹，衔铁组件因支撑消失或减弱会引起衔铁受电磁力矩发生吸死，进而引起伺服阀不可控。弹簧管、支撑管过盈连接失效同弹簧管破裂类似，会导致衔铁失去或减弱支撑刚度，进而引起伺服阀不可控。传统结构的反馈杆断裂会导致阀芯失去机械反馈，进而引起伺服阀不可控。传统结构的滑阀易发生卡滞、摩擦力增大，将使得伺服阀不可控。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种带位置反馈的电液伺服阀，该伺服阀抗污染能力强，对加工精度要求较低，改进了原始的弹簧管、反馈杆结构，采用弹簧片和支杆反馈形式，解决了故障高、引起伺服阀不可控问题。采用喷嘴-挡板螺钉结构，通过不同的喷嘴尺寸改变挡板螺钉位置，解决了对喷嘴加工精度要求高的问题。该伺服阀主要控制发动机的速度和功率输出，实现灵活的伺服控制和电气故障下的机械备份，提高系统灵活性和可靠性。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明一方面提出了一种带位置反馈的电液伺服阀，包括支杆、电磁阀组件、反馈杆、弹簧、壳体、阀芯、减压阀芯、减压弹簧、调压阀套、挡板螺钉；

4、所述壳体作为伺服阀的安装载体，所述支杆一端固定在电磁阀组件上，支杆另一端安装挡板螺钉，整体安装于壳体上，反馈杆安装在壳体上，弹簧一端安装在支杆邻近安装挡板螺钉的一端上，弹簧另一端安装在反馈杆上；所述壳体上还开有阀芯组件安装腔；所述调压阀套固定于所述阀芯组件安装腔内，所述减压阀芯套装于阀芯内组成阀芯组件，并安装于所述调压阀套内；所述阀芯组件安装腔上还对应开有进油口、负载口、回油口；

5、所述阀套上对应开设有进油孔、回油孔以及负载窗口，所述阀套固定安装在所述阀芯组件安装腔内；尾端封闭，前端与阀芯组件安装腔端部之间留有一定空间作为靠上的控制腔；

6、所述阀芯前端设置有喷嘴，所述喷嘴出口正对上端挡板螺钉端面；

7、沿所述阀芯前端至尾端外围依次设置第一环形凸台、第二环形凸台、第三环形凸台；阀芯喷嘴根部的中心设置有固定节流孔；该固定节流孔位置外围设置有第一环形凸台，将靠上的控制腔体分割为第一控制腔和第二控制腔；所述第二环形凸台用于将回油口与靠上的控制腔分隔；所述第三环形凸台用于控制阀芯运动过程中进油口、负载口、回油口油路的切换；

8、所述阀芯环形凸台两侧开有第一通油孔、第二通油孔，第一通油孔与第一控制腔导通，第二通油孔与第二控制腔导通；

9、同时在所述阀芯与进油口与负载口之间相对位置上还开设有第三通油孔，该通油孔与阀套上的进油口导通；

10、所述减压阀芯一端通过减压弹簧设置于阀芯尾端；所述减压阀芯靠近中段位置还开设有第四通油孔，该通油孔与所述阀芯的第三通油孔相配，所述减压阀芯与所述阀芯在相对运动过程中，第三通油孔与第四通油孔之间的相对位置变化以实现进入阀芯内油量的调节。

11、进一步地，所述电磁阀组件由弹簧片、衔铁、线圈组件、导磁体组成，用于控制支杆的运动；衔铁由弹簧片支撑，悬于导磁体工作气隙之间；

12、线圈组件根据不同电磁吸力使得衔铁产生偏转，输出电磁力矩，衔铁受电磁力矩作用而产生偏转，其与弹簧片和支杆刚性连接；调压弹簧产生的反馈力矩将会对衔铁产生反馈作用。

13、进一步地，所述线圈骨架组件包括线圈骨架、磁钢、线圈，导磁体和衔铁形成磁回路，衔铁安装在线圈骨架的内孔中，线圈缠绕在线圈骨架上，两块永磁材料磁钢在导磁体的两侧前后对称布置，导磁体中设计有气隙垫环对衔铁过大的偏摆量进行机械限制。

14、进一步地，还包括压块，磁钢安装线圈骨架组件两边夹住衔铁，并用安装螺钉固定在压块上，将左右两个导磁体采用安装螺钉装在压块上。

15、进一步地，挡板螺钉和喷嘴之间的缝隙是可变的，构成可变节流口，用于控制固定节流孔与可变节流口之间第一控制腔的压力，第一控制腔压力和节流孔前第二控制腔的压力分别作用在阀芯第一环状凸台两侧端面，驱动阀芯运动，实现阀芯相对于支杆-挡板的随动。

16、进一步地，所述挡板螺钉靠上一端端面设置有开槽，便于调节挡板螺钉的相对位置。

17、进一步地，还包括卡簧，减压弹簧安装在阀芯尾部并顶住减压阀芯端部，然后最后用卡簧固定。

18、本发明另一方面还提出了如上所述的带位置反馈的电液伺服阀的工作方法，当伺服阀通入电流时，电磁阀组件根据不同电磁吸力使得支杆运动，以带动挡板螺钉逆时针转动，阀芯环形凸台两侧控制腔压差推动阀芯向上运动，此时，阀芯的第三环形凸台处于负载口与回油口之间；从而实现进油口与负载口沟通，输出供油压力，油缸正向运动；油缸的运动通过机械式反馈推动支杆反向转动，阀芯反向向下运动，此时，阀芯的第三环形凸台处于进油口与负载口之间，从而实现回油口与负载口沟通，输出回油压力，油缸活塞反向运动，最终实现油缸的位置与输入电流成比例。

19、进一步地，高压油液从阀套进油窗口进入，依次通过阀芯上的通油孔和减压阀芯上的通油孔，最终流出减压阀芯，此时高压油液作用在减压阀芯的右端面，推动减压阀芯运动，导致阀芯与减压阀芯形成的工作窗口逐渐关闭，最终作用在减压阀芯的油液压力和减压弹簧的力相平衡，减压阀芯停在固定位置，阀芯工作窗口形成固定节流口。

20、进一步地，第一控制腔、第二控制腔压力分别作用在阀芯第一环形凸台两侧端面上，形成压力差，驱动阀芯向进油口方向运动，打开进油口，高压压力从负载口进入油缸，油缸无杆腔的控制压力上升，油缸正向运动；油缸通过机械反馈驱动阀芯向回油口方向运动，打开回油口，油缸无杆腔的高压油液从回油口排出，活塞的位移稳定在设定值。

21、本发明的有益效果具体如下：

22、1、本发明区别于传统的弹簧管结构，采用弹簧片的形式，弹簧片发生弯曲变形，并产生相应的反抗弯曲变形的力矩，弹簧片可靠性强，使用过程中很难产生破裂或产生裂纹，弹簧管材料选取方面要求较低，适用范围广。

23、2、本发明区别传统的喷嘴挡板结构。该伺服阀喷嘴在阀芯一端，由固定的薄壁节流孔、喷嘴和挡板组成。挡板和喷嘴之间的缝隙是可变的，构成可变节流口，用于控制固定节流孔与可变节流口之间控制腔的压力，控制腔压力和节流孔前的压力分别作用在阀芯的两侧端面驱动阀芯运动，实现阀芯相对于支杆-挡板的随动，此设计对喷嘴的大小尺寸要求较低，通过改变挡板螺钉实现压差控制。

24、3、本发明区别传统的力矩马达-弹簧管反馈杆反馈结构，采用支杆与传统的反馈杆功能一致，且加工进度要求低，安装简单、方便，省略重复调试过程。

25、4、本发明区别传统的阀芯阀套结构，采用双阀芯结构，即阀芯与减压阀芯，该结构可靠性高，抗污染能力强，且加工精度要求低，易于实现。