增量式数字阀结构形式
1)增量式数字流量阀如图69所示。
步进电动机的转动通过滚珠丝杆2转化为轴向位移,带动节流阀阀芯3移动,控制阀口的开度,从而实现流量调节。该阀的阀口由相对运动的阀芯3和阀套4组成,阀套上有两个通流孔口,左边为全周开口,右边为非金周开口,阀芯移动时先打开右边的节流口,得到较小的控制流量;阀芯继续移动,则打开左边阀口,流量增大,这种结构使阀的控制流量可达 3600L/min。阀的液流流入方向为轴向,流出方向与轴线垂直,这样可抵消一部分阀开口流量引起的液动力,并使结构紧凑。连杆5的热膨胀可起温度补偿作用,减小温度变化引起的流量不稳定。阀上的零位移传感器6用于在每个控制周期终了时使控制阀芯回到零位,以保证每个工作周期有相同的起始位置,提高阀的重复精度。
1步进电动机;2滚珠丝杆;3节流阀阀芯;4阀套;5连杆;6零位移传感器
2)先导型增量式数字溢流阀如图70所示。
液压部分由两节同心式主阀、锥阀式导阀组成,阀中采用了三阻尼器(13、15、16)液阻网络,在实现压力控制功能的同时,有利于提高主阀的稳定性;该阀的电气一机械转换器为混合式步进电动机(57BYG450C型,驱动电压36VDC,相电流1.5A,脉冲速率0.1kHZ,步距角0.9o),步距角小,转矩一频率特性好并可断电自定位;采用凸轮机构作为阀的机械转换器。
结合图70(a)、(c)对其工作原理简要说明如下:单片微型算机(AT89C2051)发出需要的脉冲序列,经驱动器放大后使步进电动机工作,每个脉冲使步进电动机沿给定方向转动一个固定的步距角,再通过凸轮3和调节杆6使转角转换为轴向位移,使导阀中调节弹簧19获得一压缩量,从而实现压力调节和控制。被控压力由LED显示器显示。每次控制开始及结束时,由零位传感器22控制溢流阀阀芯回到零位,以提高阀的重复精度,工作过程中,可由复零开关复零。该阀额定压力16MPa,额定流量63L/min,调压范围0.5~16MPa,调压当量0.16MPa/脉冲,重复精度<0.l%。
1步进电动机;2支架;3凸轮;4电动机轴;5盖板;6调节杆;7阀体;8出油口T;9进油口 P; 10复位弹簧;11主阀芯; 12遥控口K;13,15,16阻尼;14阀套;17导阀座;18导阀芯;19调节弹簧;20阀盖;21弹簧座;22零位传感器
增量式电液数字方向流量阀是一种复合阀,其方向与流量控制融为一体。若假设进入液压执行器的流量为正,流出流量为负,则执行器换向意味着流量由正变为负,反之亦然。
3)带压力补偿的先导式增量数字方向流量阀如图71所示。
该阀的动作原理可以看成是由挡板阀4控制的差动活塞(主阀芯)缸。压力为P的先导压力油从X口进入A1腔,经节流孔(阻尼孔)2后降为Pc,再从挡板缝隙x。处流出,平衡状态时有A1/A2=P/Pc=1/2。A2腔的压力Pc受缝隙X。控制,挡板向前时,X0减小,Pc上升,迫使主阀后退,直至再次满足P/Pc= 1/2时,挡板4与喷嘴的恢复为平衡状态时的X0,反之亦然。可见该阀的动作原理可以看成是由挡板阀控制主阔的位置伺服系统,执行元件为主阀芯。主阀芯作跟随移动时切换控制油口的油路,使压力油从P口进入,流进A或B,而A或B的油液就从T口排走。由于步进电动机驱动的挡板单个脉冲的位移可以很小(10-2mm级),因此主阀芯的位移也可以以这一微小增量变化,实现对流量的微小调节。为了使阀芯节流口前后压差不受负载影响,保持恒定,阀的内部可以设有定差减压阀或定差溢流阀。图71为没有定差溢流阀的结构,该阀是一个先导式定差溢流阀,弹簧腔通过阀芯的内部通道,分别接通A口或B口,实现双向进口节流压力补偿,例如,挡板向左移动时,主阀芯亦向左随动,油路切换成P口与B口相通,A口与T口相通,这时主阀芯内的油道b使B口与溢流阀的弹簧控制腔相通,使P口与B口间的压力差维持在弹簧所确定的水平内,超出这个范围时,阀芯右移,使P与T接通,供油压力下降;以保持节流阀芯两侧压差维持不变,补偿负载变化时引起的流量变化。阀芯的内部通道a与b,使能在两个方向上选择正确的压力进行反馈,保证补偿器正常起作用。