[发明专利]一种复合式高频大流量伺服阀

说明书

技术领域

本发明属于伺服阀技术领域，尤其涉及一种复合式高频大流量伺服阀。

背景技术

高频电液伺服系统的发展趋势是向着1000Hz以上响应频率发展，以适应新产品开发过程中的振动环境试验、材料疲劳试验等方面的需求。电液伺服系统工作频率的高低主要取决于伺服阀响应频率的高低。

目前，先进的高频伺服阀多采用喷嘴-挡板式和射流管式两种结构。喷嘴-挡板式的特点是结构简单、体积小、运动惯量小，所需要的驱动力小，无摩擦，灵敏度高；但其中位泄漏量大，输出流量小；固定节流孔的孔径和喷嘴挡板之间的间隙小，易堵塞，抗污染能力差；适用于小信号工作，常用作两级伺服阀的前置放大级。射流管式的射流管孔径及射流管喷嘴与接收器之间的间隙交喷嘴挡板式大，抗污让和抗堵塞的能力有所增强；射流喷嘴有失效对中功能，放大器效率高；但是结构复杂，加工调试难、运动件惯量大，射流管的引压管刚度差，易振动，性能较难把握，常用作两级伺服阀的前置放大级。

目前，伺服阀主要采用的有传统式的步进电机、动圈式力马达、动铁式力马达、永磁力矩马达以及比例电磁铁。但是传统式电-机转换器工作频率和输出力远不能满足高频伺服阀的要求。

与传统电-机转换器相比，采用新型材料的电-机械转换器，普遍具有高频响、高精度和结构紧凑的优点。虽然目前还各自存在一些关键技术需要解决，但新型功能材料的应用和发展，给电-机转换器的发展提供了新方法，从而给电液伺服阀的技术发展发展提供了新的途径。

磁控记忆合金是一种新型材料，兼有超磁致伸缩材料响应快、记忆合金形变大和输出力大等特点，但是，磁控记忆合金具有变形恢复困难的特点，目前常用的解决方法有两种：一是通过沿元件变形伸长方向施加磁场来实现，但所需磁场的励磁功率过大。二是沿变形方向放置复位弹簧，该方法虽然易于实现，但会使磁控记忆合金元件输出力降低，定位误差较大，且动态响应速度减缓。以上两种方法很难满足实际的要求。

目前，已公开有2D高频数字换向阀技术(徐梓斌，李胜，阮健.2D高频数字换向阀[J].液压与气动，2008(9)：79-81)，该数字换向阀在阀芯上开有沟槽，通过两个伺服电机驱动阀芯，分别使阀芯轴向运动和旋转运动，使沟槽和阀套上窗口构成的面积发生周期性变化，能够有效提高换向频率，从而提高激振系统的激振频率。但是该阀的节流面积由沟槽和阀套上窗口构成，主要通过旋转运动改变输入输出方向，在工作过程中输出波形有限，而且在单一方向上的流量不能够连续，使得应用范围受到限制。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种频率响应高、可靠性高、流量大、体积小、泄漏量小、结构紧凑和精度高的复合式高频大流量伺服阀。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该复合式高频大流量伺服阀由复合式流量阀的两端分别与复合式磁控马达的左半部分和复合式磁控马达的右半部分连接组成。

复合式磁控马达的左半部分结构是：在左壳体内从左到右依次同中心地装有第一电磁转换器和位移传感器，第一电磁转换器固定安装在左壳体的内壁，第一磁控记忆合金穿过第一电磁转换器的中心孔，左调零螺钉通过左壳体与第一磁控记忆合金的左端面相接触；位移传感器通过第一支架固定安装在左壳体的内壁，复合式流量阀的阀芯的左端穿过位移传感器与第一磁控记忆合金的右端面相接触。

复合式磁控马达的右半部分结构是：在右壳体内从左到右依次同中心地装有角位移传感器、第二电磁转换器、左滑动轴承、齿轮轴和右滑动轴承，齿轮轴的一侧装有与齿轮轴啮合的齿条。

第二电磁转换器固定安装在右壳体的内壁，第二磁控记忆合金穿过第二电磁转换器的中心孔，第二磁控记忆合金右端与齿轮轴左端同中心地固定连接；角位移传感器通过第二支架固定安装在右壳体的内壁，复合式流量阀的阀芯右端穿过角位移传感器与第二磁控记忆合金左端固定连接；齿轮轴的左端活动装入左滑动轴承内，左滑动轴承通过第三支架固定安装在右壳体的内壁，齿轮轴右端活动装入右滑动轴承内，右滑动轴承通过第四支架固定安装在右壳体的内壁，右壳体的右端固定装有端盖，右调零螺钉通过端盖与齿轮轴的右端面相接触。

齿条和齿轮轴的齿轮相互啮合，齿条的上端活动地装入上固定件的中心孔内，上固定件固定安装在第三电磁转换器的下端，第三电磁转换器固定安装在右壳体内的上方；齿条的下端活动地装入下固定件的中心孔，下固定件固定安装在第四电磁转换器上端，第四电磁转换器固定安装在右壳体内的下方。