專利名稱：一種徑向流動兩級盤式磁流變閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種磁流變閥，尤其涉及一種徑向流動兩級盤式磁流變閥。
背景技術(shù)：
液壓控制系統(tǒng)中，液壓控制閥主要用來控制液壓執(zhí)行元件中液流的壓力、流量及流動方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動、停止，改變運動的速度、方向、力以及動作順序等，以滿足各類液壓設(shè)備對運動、速度、力和轉(zhuǎn)矩等負(fù)載工況的要求。因此液壓控制閥的性能直接影響到液壓系統(tǒng)的靜態(tài)特性、動態(tài)特性及工作可靠性，是液壓控制系統(tǒng)中的核心控制單元之一。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動的工程應(yīng)用對液壓元件的要求越來越高，傳統(tǒng)的液壓控制閥由于存在活動的機械部件，不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、加工要求高、容易磨損、成本高，而且還存在不易控制、響應(yīng)慢、工作噪聲大、工作可靠性低等問題。磁流變閥是以磁流變液的磁流變效應(yīng)為控制原理設(shè)計的一種新型智能液壓控制元件。通過改變外加磁場強度的大小來調(diào)節(jié)磁流變閥的控制壓力、流量及液流的流動方向，實現(xiàn)磁流變閥的智能控制。磁流變閥由于沒有可移動的機械部件，閥進(jìn)出口的壓力、流量可由外加電流控制，因此響應(yīng)速度快、噪聲低、能耗小、工作穩(wěn)定可靠，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。在進(jìn)行磁流變閥結(jié)構(gòu)設(shè)計時，首先要考慮的是磁流變液在磁流變閥阻尼間隙內(nèi)的流動方向必須與磁場方向垂直；其次是盡可能增大磁流變液在磁流變閥內(nèi)部的液流通道。一般情況下，可通過以下兩種方法來提高磁流變閥進(jìn)出口壓力差的可調(diào)范圍。一是在相同輸入電流下，盡量在磁流變液飽和范圍內(nèi)提高阻尼間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度。常用的方法是減小磁流變閥的阻尼間隙寬度，但由于磁流變液久置未用再次啟用時，容易出現(xiàn)顆粒沉淀從而堵塞阻尼間隙，導(dǎo)致磁流變閥失效。目前常用的軸向流動式磁流變閥由于阻尼間隙設(shè)計過小很容易出現(xiàn)這種堵塞情況。第二就是提高阻尼間隙的長度，這種情況受安裝空間以及閥本身的結(jié)構(gòu)尺寸等條件限制很難實現(xiàn)。目前也有在較小空間內(nèi)增加阻尼間隙的結(jié)構(gòu)設(shè)計，如中國專利ZL 200810065763.9提出了一種非直線液流通道的磁流變閥，通過在磁流變閥定位盤和導(dǎo)磁盤的對應(yīng)端面上設(shè)置非直線形液流通道來加長磁流變液流動的路徑長度。但這種磁流變閥的有效阻尼間隙在勵磁線圈的兩側(cè)，沒有很好的利用磁力線的分布及走向，實際上并沒有有效地提高閥進(jìn)出口壓差的可調(diào)范圍。基于此，在實際設(shè)計過程中，要同時增加阻尼間隙內(nèi)的磁感應(yīng)強度和提高有效阻尼間隙的長度比較困難。因此，設(shè)計一種性能穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)相對緊湊的磁流變閥，使磁流變閥的進(jìn)出口壓差更大、壓力控制范圍更寬，是本行業(yè)亟需解決的問題，也是進(jìn)一步拓寬磁流變閥工業(yè)應(yīng)用的前提。
發(fā)明內(nèi)容為了克服背景技術(shù)中存在的問題，本實用新型提出一種徑向流動兩級盤式磁流變閥。該磁流變閥采用的是徑向流動圓盤式阻尼間隙，阻尼間隙位于線圈的中間位置，并且磁流變液液流通道是徑向流動的。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計很好的利用了磁力線的走向，使其在增加了阻尼間隙長度的同時并沒有減小阻尼間隙中的磁感應(yīng)強度，這樣既保證了其具有足夠大的壓力差，也不會因阻尼間隙太窄而造成堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，閥的性能更穩(wěn)定。另外，與常用的單線圈圓環(huán)式阻尼間隙磁流變閥相比，本實用新型采用的是雙線圈兩級圓盤式阻尼間隙，可形成四段有效阻尼間隙，構(gòu)成四級壓差可控，使得與磁場有關(guān)的壓差占總的閥進(jìn)出口壓差的比例更大，閥比更小，這樣就使閥的壓差可調(diào)范圍變得更寬。另外，本實用新型磁流變閥的阻尼間隙是通過阻尼圓盤的自身結(jié)構(gòu)形成的，這樣使閥的阻尼間隙定位更加方便和準(zhǔn)確，裝配也更加方便。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括:左端蓋(I)、密封圈I (2)、密封圈II (3)、左阻尼圓盤(4)、閥體(5)、右阻尼圓盤(6)、密封圈III (7)、密封圈IV⑶、右端蓋(9)、右定位盤(10)、線圈II (11)、閥芯(12)、線圈I (13)及左定位盤(14);左端蓋(I)與閥體(5)通過螺紋固定連接，左端蓋⑴與閥體(5)之間配有密封圈I (2);閥芯(12)與閥體(5)間隙配合，閥芯(12)與閥體(5)之間配有密封圈II (3)和密封圈III (7);線圈I (13)和線圈II (11)分別纏繞在閥芯(12)的繞線槽I和繞線槽II中；右端蓋(9)與閥體
(5)通過螺紋固定連接，右端蓋(9)與閥體(5)之間配有密封圈IV⑶；左定位盤(14)徑向與閥芯(12)過渡配合，左定位盤(14)軸向左端緊貼左端蓋⑴；左阻尼圓盤⑷軸向左端的四個小圓柱銷插進(jìn)左定位盤(14)右端的四個圓孔中，左阻尼圓盤(4)與左定位盤(14)固定連接，左阻尼圓盤(4)軸向右端的四個小圓柱銷緊貼閥芯(12)，左阻尼圓盤(4)徑向加工有四個小凸起，且與閥芯(12)過渡配合；右阻尼圓盤(6)軸向右端的四個小圓柱銷插進(jìn)右定位盤(10)的四個圓孔中，右阻尼圓盤(6)與右定位盤(10)固定連接，右阻尼圓盤(6)軸向左端的四個小圓柱銷緊貼閥芯(12)，右阻尼圓盤(6)徑向加工有四個小凸起，且與閥芯(12)過渡配合；右定位盤(10)徑向與閥芯(12)過渡配合，右定位盤(10)軸向右端緊貼右端蓋(9);閥芯(12)通過左端蓋(I)、右端蓋(9)和閥體(5)之間的螺紋固定連接進(jìn)行軸向定位；線圈I (13)纏繞于閥芯(12)的繞線槽I中，其引線由閥體(5)上與線圈I (13)相對應(yīng)的引線孔引出；線圈II (11)纏繞于閥芯(12)的繞線槽II中，其引線由閥體(5)上與線圈II (11)相對應(yīng)的引線孔引出；左阻尼圓盤(4)、左定位盤(14)和閥芯(12)之間的通道構(gòu)成第I段和第II段阻尼間隙；右阻尼圓盤(6)、右定位盤(10)和閥芯(12)之間的通道構(gòu)成第III段和第IV段阻尼間隙；四段阻尼間隙的寬度均為3.5mm ;左端蓋(I)左端進(jìn)口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(9)右端出口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。本實用新型與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是:(I)本實用新型磁流變閥采用的是徑向流動圓盤式阻尼間隙，阻尼間隙位于線圈的中間位置，并且磁流變液液流通道是徑向流動的。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計很好的利用了磁力線的走向，使其在增加了阻尼間隙長度的同時并沒有減小阻尼間隙中的磁感應(yīng)強度，這樣既保證了磁流變閥具有足夠大的壓力差，也不會因阻尼間隙太窄而造成堵塞現(xiàn)象出現(xiàn)，磁流變閥的性能更穩(wěn)定。(2)與常用的單線圈圓環(huán)式阻尼間隙磁流變閥相比，本實用新型磁流變閥采用的是雙線圈兩級圓盤式阻尼間隙，可形成四段有效阻尼間隙，構(gòu)成四級壓差可控，使得與磁場有關(guān)的壓差占總的閥進(jìn)出口壓差的比例更大，這樣就使閥的壓差可調(diào)范圍變得更寬。[0011](3)本實用新型磁流變閥的阻尼間隙是通過阻尼圓盤的自身結(jié)構(gòu)形成的，這樣使閥的阻尼間隙定位更加方便和準(zhǔn)確，裝配也更加方便。另外，徑向流動圓盤阻尼間隙結(jié)構(gòu)使得閥的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)更緊湊，體積也更小。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型阻尼圓盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3俯視圖。圖5是本實用新型磁力線分布示意圖。圖6是本實用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明:如圖1所示，本實用新型包括:左端蓋1、密封圈I 2、密封圈II 3、左阻尼圓盤4、閥體5、右阻尼圓盤6、密封圈III 7、密封圈IV 8、右端蓋9、右定位盤10、線圈II 11、閥芯12、線圈I 13及左定位盤14。左端蓋I與閥體5通過螺紋固定連接，左端蓋I與閥體5之間配有密封圈I 2。閥芯12與閥體5間隙配合，閥芯12與閥體5之間配有密封圈II 3和密封圈III 7。線圈I 13纏繞于閥芯12的繞線槽I中，線圈II 11纏繞于閥芯12的繞線槽II中。裝配時，先將線圈I 13和線圈II 11的引線分別插入閥體5上相對應(yīng)的兩個孔中；為了防止裝配過程中由于引線的原因?qū)е麻y芯12和閥體5發(fā)生卡緊現(xiàn)象，還應(yīng)將引線壓入閥芯12上加工的2mm深的線槽中，再將閥芯12裝入閥體5中。右端蓋9與閥體5通過螺紋固定連接，右端蓋9與閥體5之間配有密封圈IV 8。左定位盤14徑向與閥芯12過渡配合，左定位盤14軸向左端緊貼左端蓋I。左阻尼圓盤4軸向左端的四個小圓柱銷插進(jìn)左定位盤14右端的四個圓孔中，兩者固定連接，并與閥芯12—起形成如圖6所示的第I段阻尼間隙，寬度為3.5mm;左阻尼圓盤4軸向右端的四個小圓柱銷緊貼閥芯12，形成如圖6所示的第II段阻尼間隙，寬度為3.5mm ;左阻尼圓盤4徑向加工有四個小凸起，形成徑向固定，且與閥芯12過渡配合。右阻尼圓盤6軸向右端的四個小圓柱銷插進(jìn)右定位盤10的四個圓孔中，兩者固定連接，并與閥芯12 —起形成如圖6所示的第IV段阻尼間隙，寬度為3.5mm ;右阻尼圓盤6軸向左端的四個小圓柱銷緊貼閥芯12，形成如圖6所示的第III段阻尼間隙，寬度為3.5mm ；右阻尼圓盤6徑向加工有四個小凸起，形成徑向固定，且與閥芯12過渡配合。右定位盤10徑向與閥芯12過渡配合，右定位盤10軸向右端緊貼右端蓋9。閥芯12通過左端蓋1、右端蓋9和閥體5之間的螺紋固定連接進(jìn)行軸向定位。左端蓋I左端進(jìn)口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋9右端出口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。圖2所示為本實用新型閥芯結(jié)構(gòu)示意圖，該閥芯上加工有繞線槽I和繞線槽II。圖3所示為本實用新型阻尼圓盤結(jié)構(gòu)示意圖，圖4所示為該阻尼圓盤的俯視圖。左阻尼圓盤4和右阻尼圓盤6上下表面均加工有4個小圓柱銷，與左定位盤14、右定位盤10以及閥芯12 —起構(gòu)成磁流變液的液流通道，通過磁場變化形成如圖6所示的四個阻尼間隙。為了保證四個阻尼間隙的寬度均為3.5mm，加工時，與定位盤上的圓孔過渡配合的阻尼圓盤上的小圓柱銷高度要比另一側(cè)的小圓柱銷的高度高2mm。圖5所示為本實用新型磁力線分布示意圖，四段阻尼間隙均在磁力線的覆蓋范圍之內(nèi)。圖6所示為本實用新型磁流變液液流通道及阻尼間隙示意圖。阻尼間隙是由阻尼圓盤自身結(jié)構(gòu)形成的，且每一個阻尼圓盤形成兩段阻尼間隙。由于本實用新型是軸對稱結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)上半部分給出了四段阻尼間隙的有效工作范圍，下半部分則給出了磁流變液在這四段阻尼間隙中的液流通道。本實用新型工作原理如下:如圖4和圖5所示，線圈I 13的引線A和線圈II 11的引線B分別由閥體5上與線圈相對應(yīng)的孔中引出。當(dāng)給線圈A和線圈B分別通入一定的大小和方向的電流時，閥體
5、閥芯12、左定位盤14、左阻尼圓盤4和阻尼間隙因電磁效應(yīng)形成第一個閉合磁場回路，第I段阻尼間隙和第II段阻尼間隙位于線圈I 13形成的閉合回路中。閥體5、閥芯12、右阻尼圓盤6、右定位盤10和阻尼間隙因電磁效應(yīng)形成第二個閉合磁場回路，第III段和第IV段阻尼間隙位于線圈II形成的回路中。當(dāng)給線圈I和線圈II通電時，流經(jīng)四段阻尼間隙的磁流變液由于磁場作用其粘度會增大，屈服應(yīng)力增強。磁流變液流過這四個阻尼間隙，就必須克服這種鏈狀排列的分子間的力，從而導(dǎo)致磁流變液流經(jīng)閥的阻力增大，可減慢或阻止液體的流動，產(chǎn)生四級壓力差。通過調(diào)節(jié)線圈中電流大小，可改變磁流變液的屈服應(yīng)力，控制磁流變閥流經(jīng)四段阻尼間隙的關(guān)斷力，當(dāng)磁流變閥的關(guān)斷力達(dá)到一定值后，磁流變液被阻止通過，此時流經(jīng)磁流變閥的流量為零。
權(quán)利要求1.一種徑向流動兩級盤式磁流變閥，其特征在于包括:左端蓋(I)、密封圈I (2)、密封圈II (3)、左阻尼圓盤(4)、閥體(5)、右阻尼圓盤(6)、密封圈III (7)、密封圈IV (8)、右端蓋(9)、右定位盤(10)、線圈II (11)、閥芯(12)、線圈I (13)及左定位盤(14);左端蓋(I)與閥體(5)通過螺紋固定連接，左端蓋⑴與閥體(5)之間配有密封圈I (2);閥芯(12)與閥體(5)間隙配合，閥芯(12)與閥體(5)之間配有密封圈II (3)和密封圈III (7);線圈I (13)和線圈II (11)分別纏繞在閥芯(12)的繞線槽I和繞線槽II中；右端蓋(9)與閥體(5)通過螺紋固定連接，右端蓋(9)與閥體(5)之間配有密封圈IV (8);左定位盤(14)徑向與閥芯(12)過渡配合，左定位盤(14)軸向左端緊貼左端蓋⑴；左阻尼圓盤⑷軸向左端的四個小圓柱銷插進(jìn)左定位盤(14)右端的四個圓孔中，左阻尼圓盤(4)與左定位盤(14)固定連接，左阻尼圓盤(4)軸向右端的四個小圓柱銷緊貼閥芯(12)，左阻尼圓盤(4)徑向加工有四個小凸起，且與閥芯(12)過渡配合；右阻尼圓盤(6)軸向右端的四個小圓柱銷插進(jìn)右定位盤(10)的四個圓孔中，右阻尼圓盤(6)與右定位盤(10)固定連接，右阻尼圓盤(6)軸向左端的四個小圓柱銷緊貼閥芯(12)，右阻尼圓盤(6)徑向加工有四個小凸起，且與閥芯(12)過渡配合；右定位盤(10)徑向與閥芯(12)過渡配合，右定位盤(10)軸向右端緊貼右端蓋(9);閥芯(12)通過左端蓋(I)、右端蓋(9)和閥體(5)之間的螺紋固定連接進(jìn)行軸向定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向流動兩級盤式磁流變閥，其特征在于:線圈I(13)纏繞于閥芯(12)的繞線槽I中，其引線由閥體(5)上與線圈I (13)相對應(yīng)的引線孔引出；線圈II (11)纏繞于閥芯(12)的繞線槽II中，其引線由閥體⑶上與線圈II (11)相對應(yīng)的引線孔引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向流動兩級盤式磁流變閥，其特征在于:左阻尼圓盤(4)、左定位盤(14)和閥芯(12)之間的通道構(gòu)成第I段和第II段阻尼間隙；右阻尼圓盤(6)、右定位盤(10)和閥芯(12)之間的通道構(gòu)成第III段和第IV段阻尼間隙；四段阻尼間隙的寬度均為3.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向流動兩級盤式磁流變閥，其特征在于:左端蓋(I)左端進(jìn)口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接；右端蓋(9)右端出口處攻有外螺紋，可與液壓管道直接螺紋連接。
專利摘要本實用新型公開了一種徑向流動兩級盤式磁流變閥，由端蓋、閥芯、閥體、定位盤、阻尼圓盤、線圈及密封圈組成。當(dāng)向線圈Ⅰ和線圈Ⅱ分別輸入一定方向及大小的電流時，阻尼間隙內(nèi)的磁流變液在磁場的作用下產(chǎn)生磁感應(yīng)強度。通過調(diào)節(jié)兩個線圈中電流大小，可實現(xiàn)四個阻尼間隙內(nèi)的壓差控制。該磁流變閥徑向流動兩級圓盤式阻尼間隙結(jié)構(gòu)充分利用了磁力線的走向，有效增加了閥的阻尼間隙長度，同時提高了阻尼間隙中的磁感應(yīng)強度。既保證了磁流變閥具有足夠大的壓力差，又沒有造成閥的堵塞。使得閥的性能更穩(wěn)定，壓差可調(diào)范圍更寬。該磁流變閥阻尼間隙定位準(zhǔn)確、內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、裝配方便，特別適合應(yīng)用于多級壓力可調(diào)的低壓小流量液壓控制系統(tǒng)。
文檔編號F15B13/02GK203009437SQ201320028129
公開日2013年6月19日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者胡國良, 龍銘, 黃敏, 李海燕, 喻理梵 申請人:華東交通大學(xué)