專利名稱：一種新型智能壓電型電液伺服閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液壓伺服控制技術(shù)，涉及對傳統(tǒng)液壓伺服閥原理的改進。
背景技術(shù)：
液壓伺服控制是一 門比較新興的科學(xué)技術(shù)，它不但是液壓技術(shù)中的一個新
分支，而且也是控制領(lǐng)域中的一個重要組成部分。1940年底，首先在飛機上出 現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)。隨后，由于電液伺服控制具有反應(yīng)快、重量輕、尺寸小及 抗負載剛性大等優(yōu)點而受到了特別的重視，從而使其廣泛地應(yīng)用于工程機械、 起重運輸機械、礦山機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、冶金機械、輕工機械、汽車 工業(yè)、智能機械、國防工業(yè)等。尤其是國防工業(yè)的應(yīng)用，主要應(yīng)用于高射炮、 電液負載模擬器、坦克穩(wěn)定器、飛機進氣道控制、噴口控制、前輪轉(zhuǎn)向、飛機 舵機、起落架收放、導(dǎo)彈舵機、導(dǎo)彈發(fā)射架、雷達天線控制等。電液伺服閥是 電液伺服系統(tǒng)中的核心部件，它既是電液轉(zhuǎn)換元件，又是功率放大元件，它能 夠把微小的電氣信號轉(zhuǎn)換成大功率的液壓能(流量和壓力)輸出。它的性能的 優(yōu)劣對系統(tǒng)的影響很大。因此，它是電液控制系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵。我國從60年 代開始研制電液伺服閥，70年代初，開始批量生產(chǎn)QDY系列和DY系列電液伺服 閥。到目前，國產(chǎn)電液伺服閥主要有航空工業(yè)總公司第六0九研究所的FF系列 電液流量伺服閥、機械工業(yè)部北京機床研究所的QDY系列電液流量伺服閥、航 空工業(yè)總公司秦峰機械廠的YF (YFW)電液流量伺服閥、機械工業(yè)部北京機械工 業(yè)自動化研究所的SVA電液流量伺服岡、首鋼液壓機械廠的YJ電液流量伺服閥 和上海液壓件一廠的DY電液流量伺服閥。這些電液流量伺服閥大多應(yīng)用用于帶 閉環(huán)控制要求的自動裝置中， 一般能夠提供較大的力、位移、速度等。其缺點 是價格比較昂貴，體積較大，控制精度較低，并且大多只能在300論以下的動 態(tài)頻域內(nèi)工作，這已完全不能滿足現(xiàn)代工業(yè)、國防等領(lǐng)域?qū)刂频撵`敏度、精 度的要求。壓電型電液伺服閥是一種新型電液伺服閥，其采用壓電驅(qū)動器(代 替電磁式力馬達或力矩馬達)作為新型驅(qū)動元件，該壓電驅(qū)動器具有響應(yīng)速度 快、單位體積輸出力大以及變形精度高等特點，從而使壓電型電液伺服閥具有 高精度、高頻響的特點。美、日、德等國多年來一直致力于高精度、高速電液 伺服閥的研究與開發(fā)，而壓電型伺服閥就是其正在研究的一個方向。出于國防及高技術(shù)竟爭考慮，美、日、德等國都把具有較高精度與速度的電液伺服閥作 為限制出口商品之一，因此我國目前還不能從上述國家直接進口此類產(chǎn)品。隨 著我國工業(yè)，尤其是國防工業(yè)的高速發(fā)展，對電液伺服閥的要求越來越高，其 高頻、高精度的控制功能的實現(xiàn)也顯得非常重要。因此研制開發(fā)具有我國自主 產(chǎn)權(quán)的高頻、高精度壓電型電液伺服閥就顯得十分必要了 。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型智能高頻高精度壓電型電液伺服閥。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種新型智能壓電型電液伺服閥，其零部件主要包括 閉環(huán)壓電陶乾驅(qū)動器、滑閥閥芯，閥套，閥體，防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置，閥套對中裝 置和壓電陶資驅(qū)動器座。其中閉環(huán)的壓電陶瓷驅(qū)動器不但能夠高頻輸出推/拉 力，同時其自身帶的傳感器可以檢測其高頻振動輸出的位移，該閉環(huán)壓電陶瓷 驅(qū)動器直接與滑閥的閥芯固接，從而直接驅(qū)動閥芯往復(fù)高頻運動。防閥芯旋轉(zhuǎn) 裝置可以防止滑閥閥芯旋轉(zhuǎn)，從而使壓電陶瓷驅(qū)動器避免承受軸向旋轉(zhuǎn)力而破 壞。閥芯零位采用閥套對中裝置來調(diào)整。
本發(fā)明的優(yōu)點是這種新型智能壓電型電液伺服閥突破了傳統(tǒng)電液伺服閥帶 寬比較低的瓶頸，其可以高頻高精度地工作，使得智能材料壓電陶瓷的高頻高 精度特性能夠充分地應(yīng)用到液壓伺服控制領(lǐng)域中來。
圖1是一種新型智能壓電型電液伺服閥的結(jié)構(gòu)圖。在圖1中，1是防松螺母， 2是左端蓋螺栓，3是左端蓋，4是密封圈，5是閥套調(diào)中壓柱，6是密封圈，7 是閥體，8是調(diào)零彈簧，9是密封圈，10是閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器，ll是蓋瓦， 12是閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器座，13是固定閉環(huán)壓電陶瓷螺栓，14是調(diào)零螺栓，15 是防閥芯旋轉(zhuǎn)螺母，16是防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽支板，17是防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽，18是閥 芯，19是閥套，20是密封圈，21是右端蓋螺栓，22是防松墊圈，23是右端蓋 蓋板，24是右端蓋，25是閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器座螺栓。
圖2是新型智能壓電型電液伺服閥的實體造型。
圖3是右端蓋實體造型。
圖4是閥心的實體造型。
圖5是閥心防旋轉(zhuǎn)裝置各個零件的實體造型。
圖6是閥心調(diào)零裝置各個零件的實體造型。
圖7是閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器。
圖8是閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器座的實體造型。圖9是蓋瓦的實體造型。
圖IO是右端蓋該板的實體造型。
圖ll是輔助工具(用于防止旋轉(zhuǎn)力破壞PZT)的實體造型。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明做進一步詳細說明，參見圖1。
本發(fā)明新型智能壓電型電液伺服閥，包括一個由左端蓋3、閥體7、右端蓋 23、閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器座12和右端蓋該板22組成殼體。閥體7上有貫通的 閥腔，閥腔內(nèi)有滑閥閥套18,閥套18的通孔內(nèi)有閥芯17。左端蓋3，調(diào)零螺栓 14，密封圈4和閥套調(diào)中壓柱5 —起封蓋閥腔的左端面。右端蓋23封蓋閥腔的 右端面，在右端蓋23與閥腔的右端面之間有密封圈9和19。閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動 器座12通過螺栓固定在右端蓋的右端。閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器10的底端固定在 閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器座12上，其輸出端通過防松墊圈21與閥芯17直接用螺紋 連在一起，閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器10的振動帶動閥套往復(fù)運動，并且其自身還帶 有位移傳感器可以檢測閥芯的位移。防閥芯旋轉(zhuǎn)螺母15，防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽支板 16和防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽17 —起組成了閥芯防旋轉(zhuǎn)裝置，防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽17的卡 槽與閥芯左端具有兩個平行平面的凸臺配合用以防止閥芯旋轉(zhuǎn)，從而避免閉環(huán) 壓電陶資驅(qū)動器10由于承受軸向旋轉(zhuǎn)力而破壞。防松螺母l，密封圈4，閥套 調(diào)中壓柱5，調(diào)零彈簧8和調(diào)零螺栓14一起組成了閥芯調(diào)零或?qū)χ醒b置，用以 調(diào)節(jié)該新型智能壓電型電液伺服閥的零位。右端蓋蓋板23用以遮蓋閉環(huán)壓電陶 瓷驅(qū)動器IO和閥芯17連接處的兩個窗口。蓋瓦11用以遮蓋閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動 器10向外引兩條電線處的縫隙。其特征在于
(1)其中驅(qū)動裝置主要包括閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器10,用于輸出推/力，同時 用其自身攜帶的位移傳感器檢測其輸出位移，即閥芯的輸出位移，該驅(qū)動器優(yōu) 于于其它壓電陶瓷驅(qū)動器的特點在其輸出推力外，還可以輸出拉力，并且還可 以檢測自身的位移，輸出拉力和檢測自身的位移是其它壓電陶瓷驅(qū)動器所不具 備的，也是本驅(qū)動器的最大優(yōu)點；閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器座12,用于固定閉環(huán)壓 電陶瓷驅(qū)動器10;右端蓋24,用以支撐閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器座12。
(2 )其中防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置主要包括防閥芯旋轉(zhuǎn)螺母15，用于固定防閥芯旋轉(zhuǎn) 卡槽17;防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽支板16,用于支撐防閥芯旋轉(zhuǎn)卡槽17;防閥芯旋轉(zhuǎn)卡
免閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器10由于承受軸向旋轉(zhuǎn)力而破壞。(3)其中閥芯調(diào)零裝置主要包括防松螺母1,用于鎖死已調(diào)節(jié)好的調(diào)零螺栓 14;密封圈4，用以密封閥芯17與閥套18之間泄露出的液壓油；閥套調(diào)中壓柱 5,用于閥套18與調(diào)零螺栓14之間的過度，為實際空間需要；調(diào)零彈簧8，該 彈簧剛度比較大，用于向閥套18提供回復(fù)力以便于反復(fù)閥芯17反復(fù)調(diào)零，同 時當調(diào)穩(wěn)后為閥套18提供與調(diào)零螺栓14相反的力以固定閥套18;調(diào)零螺栓14 ， 用于調(diào)節(jié)閥套18，從而可以調(diào)節(jié)該新型智能壓電型電液伺服閥的零位。
下面詳細介紹一下該新型智能壓電型電液伺月艮閥的工作原理在閉環(huán)壓電 陶瓷驅(qū)動器10兩端不加電壓時，閥芯17在閥套18的最右邊，當向閉環(huán)壓電陶 瓷驅(qū)動器IO加其額定電壓的一半左右時，閥芯17處于閥套18的中位，這時向 閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器IO所加的電壓稱為偏置電壓；若在偏置電壓基礎(chǔ)上增加電 壓但不超過額定電壓，則閉環(huán)壓電陶覺驅(qū)動器10推動閥芯17向左移動，當加 的電壓達到閉環(huán)壓電陶資驅(qū)動器10的額定電壓時，閥芯17達到閥套18的最左 邊；若在偏置電壓基礎(chǔ)上減小電壓但加在閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器10兩端的電壓不 小于零，則閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器10拉動閥芯17向右移動，當加在閉環(huán)壓電陶 資驅(qū)動器10兩端的電壓減小到零時，閥芯17達到閥套18的最右邊。這樣在周 期電壓信號的反復(fù)作用下，閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器IO將電能轉(zhuǎn)化為機械能反復(fù)推 拉閥芯17,閥芯17便可在閥套18中往復(fù)地運動起來；同時該閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū) 動器10還可以用其自身攜帶的位移傳感器檢測其自身輸出的位移，即閥芯17 的位移，這樣即可實現(xiàn)該新型智能壓電型電液伺服閥的閉環(huán)控制。
權(quán)利要求
1、一種新型智能壓電型電液伺服閥，其零部件主要包括閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器、滑閥閥芯，閥套，閥體，左、右端蓋，防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置，閥套對中裝置和壓電陶瓷驅(qū)動器座。其特征在于閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器不但可以輸出推力，而且還可以輸出拉力，同時還可以自動檢測出其自身高頻振動輸出的位移。滑閥閥芯要比普通滑閥閥芯多出一個具有平行面的凸臺，用于防止閥芯自轉(zhuǎn)。防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置有一個凹槽可以和閥芯的具有平行平面的凸臺配合起來，用以防止滑閥閥芯旋轉(zhuǎn)，從而使壓電陶瓷驅(qū)動器避免承受軸向旋轉(zhuǎn)力而破壞。閥套、閥體具有優(yōu)化液體流動的流道。閥套對中裝置上具有五個圓坑，可以和閥套配合起來調(diào)節(jié)該伺服閥的零位。壓電陶瓷驅(qū)動器座用于支撐閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器，當它和閥體裝配起來后，其中心孔要和閥套的中心孔具有很好的同軸度，以減少閥芯所受的側(cè)向力。
全文摘要
本發(fā)明屬于液壓伺服控制技術(shù)，涉及對傳統(tǒng)液壓伺服閥工作原理的改進。該新型智能壓電型電液伺服閥主要包括閉環(huán)的壓電陶瓷驅(qū)動器，滑閥閥芯，閥套，閥體，左、右端蓋，防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置，閥套對中裝置和壓電陶瓷驅(qū)動器座。其中閉環(huán)的壓電陶瓷驅(qū)動器不但能夠高頻輸出推/拉力，同時其自身帶的傳感器可以檢測其高頻振動輸出的位移，該閉環(huán)壓電陶瓷驅(qū)動器直接與滑閥的閥芯固接，從而直接驅(qū)動閥芯往復(fù)高頻運動。防閥芯旋轉(zhuǎn)裝置可以防止滑閥閥芯旋轉(zhuǎn)，從而使壓電陶瓷驅(qū)動器避免承受軸向旋轉(zhuǎn)力而破壞。閥芯零位采用閥套對中裝置來調(diào)整。這種新型智能壓電型電液伺服閥突破了傳統(tǒng)電液伺服閥帶寬比較低的瓶頸，其可以高頻高精度地工作，使得智能材料壓電陶瓷的高頻高精度特性能夠充分地應(yīng)用到液壓伺服控制領(lǐng)域中來。
文檔編號F15B13/00GK101319688SQ20071010000
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月4日
發(fā)明者睿 張, 鋒 曹, 焦宗夏, 鄭俊麟 申請人:北京航空航天大學(xué)