一种先导电液比例舵机专用阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种先导电液比例舵机专用阀，包括阀体、主阀芯、主阀弹簧座、主阀端盖、主阀弹簧、先导滑阀、比例电磁铁和单向阀，所述的阀体内的下部水平开设有主阀孔，所述的阀体内的左右两端开设有先导阀孔，所述的主阀芯安装在主阀孔内并与其相配合，所述的主阀芯的两端各连接在一个主阀弹簧座上，所述的两端的主阀端盖分别通过主阀弹簧与同一侧的主阀弹簧座相连接，所述的左右两端的先导阀孔内各安装有一个先导滑阀和先导复位弹簧，所述的同一侧的先导复位弹簧与先导滑阀的一端相连，所述的比例电磁铁通过衔铁推杆伸入至先导阀孔内并与先导滑阀的另一端相接触。本设计具有结构简单、易于制造和实用高效的优点。
【专利说明】
一种先导电液比例舵机专用阀
技术领域
[0001]本发明涉及一种先导电液比例舵机专用阀，特别是一种船用先导电液比例舵机专用阀。
【背景技术】
[0002]阀控型船用液压舵机一般由栗组、转舵机构、控制阀组、油箱及其连接管路组成。舵机专用阀是控制阀组核心，由舵机专用阀控制转舵机构的运动，以适应正常操舵、防海浪冲击、负扭矩工况。
[0003]目前，公知的阀控型船用液压舵机控制转舵所使用的舵机专用阀是液控平衡阀。在船用液压舵机中采用液控平衡阀控制转舵机构的运动，适应正常操舵和克服负扭矩工况。在克服负扭矩工况时，外界负扭矩与舵叶转动方向一致，液动滑阀根据进出操舵油缸油压变化动作频繁，系统趋于稳定时间加长，振幅加大，转舵油缸动作不够匀速，存在冲击现象。
【发明内容】
[0004]本发明需要解决的技术问题是通过先导比例电磁铁接受与设定动作指令要求相适应的精确电信号，生成相应的电磁力，推动先导滑阀产生定量的位移，控制主阀阀芯形成一定的开度，起到阻尼作用;提供一种先导电液比例舵机专用阀。
[0005]为解决上述的技术问题，本发明的结构包括，包括
[0006]阀体，所述的阀体内的下部水平开设有主阀孔，所述的阀体内的左右两端开设有先导阀孔，所述的先导阀孔位于阀体的中部，
[0007]主阀芯，所述的主阀芯安装在主阀孔内并与其相配合，
[0008]主阀弹簧座，所述的主阀芯的两端各连接在一个主阀弹簧座上，
[0009]主阀端盖，所述的主阀孔两端的阀体上各安装有一个主阀端盖，
[0010]主阀弹簧，所述的两端的主阀端盖分别通过主阀弹簧与同一侧的主阀弹簧座相连接，
[0011]先导滑阀，所述的左右两端的先导阀孔内各安装有一个先导滑阀和先导复位弹簧，所述的同一侧的先导复位弹簧与先导滑阀的一端相连，
[0012]比例电磁铁，所述的阀体中部的左右两端分别安装有一个比例电磁铁，所述的比例电磁铁通过衔铁推杆伸入至先导阀孔内并与先导滑阀的另一端相接触，
[0013]单向阀，所述的阀体内的上部安装有两个单向阀。
[0014]进一步:所述的单向阀包括单向阀芯、单向阀复位弹簧和单向阀盖，所述的阀体的上部开设有两个左右对称的单向阀孔，所述的单向阀孔内安装有与其相配合的单向阀芯，所述的单向阀芯内设置有单向阀复位弹簧，所述的单向阀孔上方的阀体上安装有单向阀盖，所述的单向阀芯的顶端与单向阀盖相连。
[0015]又进一步:所述的单向阀盖、比例电磁铁和主阀端盖分别通过螺钉固定连接在阀体上。
[0016]采用上述结构后，本设计在传统的工业用液控平衡阀的基础上，采用比例电磁铁装置作为阀组的先导控制级，将电信号转换为位移信号，根据实际反馈信号，成比例地控制先导滑阀位移，先导控制控制油路的方向和流量，精确修正主阀芯位移和进出油缸压力油方向和油量，保证油缸和舵叶匀速动作，实现闭环控制。在此负扭矩工况下，根据油缸动作反馈电信号，快速达到平衡位置，缩短液压系统趋于稳定时间，避免油缸的活塞加速冲击，抽空现象和舵机液压系统的噪音。实现液压舵机系统操纵的精确性、稳定性和长距离操控性。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1为本发明的结构示意图。
[0019]图2为本设计的驱动结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示的一种先导电液比例舵机专用阀，包括阀体1、主阀芯2、主阀弹簧座3、主阀端盖5、主阀弹簧4、先导滑阀8、比例电磁铁7和单向阀，所述的阀体I内的下部水平开设有主阀孔，所述的阀体I内的左右两端开设有先导阀孔，所述的先导阀孔位于阀体I的中部，所述的主阀芯2安装在主阀孔内并与其相配合，所述的主阀芯2的两端各连接在一个主阀弹簧座3上，所述的主阀孔两端的阀体I上各安装有一个主阀端盖5，所述的两端的主阀端盖5分别通过主阀弹簧4与同一侧的主阀弹簧座3相连接，所述的左右两端的先导阀孔内各安装有一个先导滑阀8和先导复位弹簧9，所述的同一侧的先导复位弹簧9与先导滑阀8的一端相连，所述的阀体I中部的左右两端分别安装有一个比例电磁铁7，所述的比例电磁铁7通过衔铁推杆6伸入至先导阀孔内并与先导滑阀8的另一端相接触，所述的阀体I内的上部安装有两个单向阀;所述的单向阀盖12、比例电磁铁7和主阀端盖5分别通过螺钉固定连接在阀体I上;控制油进口与第一油口 Pl和第二油口 P2相连，控制油出口与主阀孔左腔和主阀孔右腔相通。本设计中的阀体I，主阀芯2，主阀弹簧座3、主阀弹簧4、主阀端盖5组成主油路，其油路进出控制舵机油缸的动作。主油路的动作由两端控制油路控制，主阀弹簧座3与主阀弹簧4保证在不操舵时主阀芯2复位。阀体I两端安装比例电磁铁7，比例电磁铁7的衔铁推杆6与先导滑阀8接触，与先导复位弹簧9组成对主油路控制油路先导控制，进而对主阀芯2与阀体I各孔腔开度控制，控制压力油路的走向和油量，最终控制舵机油缸运动方向和速度。在正常操舵时，比例电磁铁根据设定舵角与实际舵角偏差电信号，推动左右先导滑阀8动作，对控制油路进行压力和流量控制，进而推动主阀芯2在阀体I主阀孔动作，控制油缸和舵叶动作。当舵角偏差为零时，先导滑阀8在先导复位弹簧9作用下复位，主阀芯2在主阀弹簧4作用下复位稳舵。当外界负力矩与舵叶转动方向一致时(负扭矩工况)，比例电磁铁7根据油缸动作反馈电信号，通过比例放大器的PID控制，推动先导滑阀8动作，控制主阀芯2动作，进而控制主阀回油速度，快速达到平衡位置，缩短液压系统趋于稳定时间，降低系统超调量，使油缸匀速移动，避免油缸活塞加速，冲击、抽空现象和液压系统产生噪音。
[0021]如图1所示的单向阀包括单向阀芯1、单向阀复位弹簧11和单向阀盖12，所述的阀体I的上部开设有两个左右对称的单向阀孔，所述的单向阀孔内安装有与其相配合的单向阀芯1，所述的单向阀芯1内设置有单向阀复位弹簧11，所述的单向阀孔上方的阀体I上安装有单向阀盖12，所述的单向阀芯1的顶端与单向阀盖12相连;本设计中左侧的单向阀设置在第一油口 Pl和第一换向油口 A的油路上，右侧的单向阀设置在第二换向油口 B和第二油口 P2的油路上。本设计中的单向阀芯10、单向阀复位弹簧11和单向阀盖12组成液压锁。在不操舵工况下起止回作用，保持一定的舵角，稳舵。
[0022]如图2所示，本发明的阀体I的第一油口Pl(或第二油口 P2)通过管线与动力栗组的输出口连接，阀体I的第二油口 P2 (或第一油口 PI)通过管线与回油箱连接；阀体I的第一换向油口 A、第二换向油口B通过管线与转舵油缸23连接。先导电液比例舵机专用阀21的两个比例电磁铁7分别与控制电路相连接，控制电路分别与舵操作控制台、转舵油缸传感器和舵角传感器连接。控制电路接收到来自操作端的操舵信号和转舵油缸传感器信号，对其所收到的信号进行PID处理后经比例放大器22放大后形成驱动先导比例电磁铁7的驱动电流，以适应负扭矩工况，控制比例电磁铁产生磁场力的大小和方向，进而控制先导滑阀8的位移以及主阀芯2运动的速度和加速度平滑变化，实现进出油缸油路中油路流向和流量控制，使转舵油缸23的运动速度变化平滑，舵叶24转动平稳，消除转舵油缸23起动冲击和停止冲击震动现象，降低噪音大，提高油缸部件使用寿命，降低使用成本。
[0023]控制电路收到来自操作端设定舵角的操舵信号与舵角传感器的实际舵角信号，当所收到的两信号存在偏差时，其对所收到的信号进行PID运算处理后经比例放大器放大后形成驱动先导比例电磁铁7的驱动电流推动先导滑阀8动作，控制油路推动主阀芯2动作，进而控制油缸和舵叶动作，直到信号偏差为零。
[0024]控制电路根据接收到的信号采用PID算法运算后输出的驱动电流由小到大，先导阀和主阀的开度逐步增大，则转舵油缸逐步加速直到最大速度；当停止转舵油缸时，控制电路根据PID算法逐步减小输出的驱动电流，先导阀和主阀的开度逐步减小，转舵油缸缓慢减速直致停止。在转舵油缸起动和停止的整个过程中，特别在转舵油缸起动的初始过程中转舵油缸的速度缓慢增加，速度平滑变化;在转舵油缸停止的终了过程中转舵油缸的速度缓慢减小至停止，速度平滑变化;消除了转舵油缸在起动和停止时由于惯性引起的冲击振动。
[0025]如当信号偏差不为零时，分左、右操舵两种工况。
[0026]左操舵工况:
[0027]控制油路:左侧的先导比例电磁铁7推动左侧的先导滑阀8右移，右侧的先导比例电磁铁推动右侧的先导滑阀8左移，第一油口 Pl的先导压力油进过先导滑阀8到主阀孔左腔，推动主阀芯2右移，主阀孔右腔经右侧的先导比例电磁铁7的先导滑阀8回油。
[0028]主油路:由阀体I的第一油口Pl、主阀芯2、左侧的单向阀与第一换向油口A以及连接管道构成进油路;第二换向油口 B、主阀芯2与阀体I的开口和第二油口 P2以及连接管道构成回油路。
[0029]右操舵工况:
[0030]控制油路:右侧的先导比例电磁铁推动右侧先导滑阀8左移，左侧的先导比例电磁铁推动左侧的先导滑阀8右移，第二油口 P2的先导压力油进过先导滑阀8到主阀孔右腔，推动主阀芯左移，主阀孔左腔经左侧的先导比例电磁铁的先导滑阀8回油。
[0031 ]主油路:由阀体I的第二油口P2、右侧单向阀、第二换向油口B以及连接管道构成进油路;第一换向油口 A、主阀芯2与阀体I的开口和第一油口 Pl以及连接管道构成回油路。
[0032]如当信号偏差为零时，先导比例电磁铁7、先导滑阀8在先导复位弹簧9作用下复位。主阀芯2在主阀复位弹簧3作用下位于中位，单向阀起液压锁作用进行稳舵。
[0033]在负扭矩工况:当外界负力矩与舵叶转动方向一致时，势必使转舵油缸活塞加速，如油栗来不及供油，系统产生抽空现象，大量空气进入液压系统造成冲击和噪音，因此先导比例电磁铁7减少先导滑阀8移动位置，进而减少主阀芯2的位移及主阀芯2与阀体I开度，对回油路进行节流，外界干扰能量消耗在节流口上而转化热量带回油箱，保证舵叶均勾动作。
[0034]控制电路根据操作端的操舵信号、转舵油缸传感器信号和舵角信号，采用PID控制算法对所收到信号进行处理，控制先导比例电磁铁的动作，实现反馈控制，减少超调和欠调，避免油缸频繁的加速、停止和换向，减少油缸起动和停止引起的冲击振动，并缩短航机系统达到设定舵角并趋于稳定时间。
【主权项】
1.一种先导电液比例舵机专用阀，其特征在于:包括 阀体(I)，所述的阀体(I)内的下部水平开设有主阀孔，所述的阀体(I)内的左右两端开设有先导阀孔，所述的先导阀孔位于阀体(I)的中部， 主阀芯(2)，所述的主阀芯(2)安装在主阀孔内并与其相配合， 主阀弹簧座(3)，所述的主阀芯(2)的两端各连接在一个主阀弹簧座(3)上， 主阀端盖(5)，所述的主阀孔两端的阀体(I)上各安装有一个主阀端盖(5)， 主阀弹簧(4)，所述的两端的主阀端盖(5)分别通过主阀弹簧(4)与同一侧的主阀弹簧座(3)相连接， 先导滑阀(8)，所述的左右两端的先导阀孔内各安装有一个先导滑阀(8)和先导复位弹簧(9)，所述的同一侧的先导复位弹簧(9)与先导滑阀8的一端相连， 比例电磁铁(7)，所述的阀体(I)中部的左右两端分别安装有一个比例电磁铁(7)，所述的比例电磁铁(7)通过衔铁推杆(6)伸入至先导阀孔内并与先导滑阀(8)的另一端相接触，单向阀，所述的阀体(I)内的上部安装有两个单向阀。2.根据权利要求1所述的一种先导电液比例舵机专用阀，其特征在于:所述的单向阀包括单向阀芯(10)、单向阀复位弹簧(11)和单向阀盖(12)，所述的阀体I的上部开设有两个左右对称的单向阀孔，所述的单向阀孔内安装有与其相配合的单向阀芯(10)，所述的单向阀芯(10)内设置有单向阀复位弹簧(11)，所述的单向阀孔上方的阀体(I)上安装有单向阀盖(12)，所述的单向阀芯(10)的顶端与单向阀盖(12)相连。3.根据权利要求2所述的一种先导电液比例舵机专用阀，其特征在于:所述的单向阀盖(12)、比例电磁铁(7)和主阀端盖(5)分别通过螺钉固定连接在阀体(I)上。
【文档编号】B63H25/30GK105836094SQ201610365712
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】杨耕新
【申请人】江苏海事职业技术学院