專利名稱：電液激振控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電液激振控制閥。
背景技術(shù)：
振動(dòng)試驗(yàn)作為現(xiàn)代工業(yè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)試驗(yàn)和產(chǎn)品研發(fā)的重要手段， 廣泛應(yīng)用于許多重要的工程領(lǐng)域，如汽車和行走機(jī)械的道路模擬試 驗(yàn)；工程材料、水壩及高層建筑的抗震疲勞試驗(yàn)等。
激振的方式主要有機(jī)械式、電磁式和電液式三種類型，電液激振 與前二者相比具有激振功率大、推力大、能實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)激振的優(yōu)點(diǎn)，主 要應(yīng)用于重載、大功率的場(chǎng)合。現(xiàn)有的電液式激振的工作原理(如圖 1所示)是通過對(duì)電液伺服閥①輸入激振信號(hào)控制液壓執(zhí)行元件②(油 缸或馬達(dá))作往復(fù)直線或扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使施振對(duì)象③起振。按這種 原理工作的電液激器其激振頻率在很大程度上決定于電液伺服閥的 頻寬。由于電液伺服閥頻響難以大范圍突破，因而電液伺服振動(dòng)臺(tái)的 工作頻率難以進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有電液激振設(shè)備的電液伺服閥頻響難以大范圍突破、 激振頻率受限的不足，本發(fā)明提供一種能夠大幅度提高電液激振頻率 的電液激振控制閥。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種電液激振控制閥，包括閥體，所述的閥體上開有與高壓油箱 連通的進(jìn)油口、與液壓缸連通的第一進(jìn)出油口、第二進(jìn)出油口、與回
油油箱連通的第一出油口、第二出油口，該電液激振控制閥還包括閥 芯和閥套，所述的閥套嵌套在閥體的內(nèi)壁，所述的閥芯穿過閥套，所 述的閥芯與用于驅(qū)動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)閥芯軸向移動(dòng)的 第二伺服電機(jī)連接；所述的閥芯上設(shè)有至少四個(gè)臺(tái)肩，包括第一臺(tái)肩、 第二臺(tái)肩、第三臺(tái)肩和第四臺(tái)肩，所述各個(gè)臺(tái)肩的周向均勻開設(shè)至少 兩個(gè)溝槽，前后相鄰的臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位；所述的閥套的周向均
勻開設(shè)有與各個(gè)臺(tái)肩配合的一圈閥套窗口，所述的閥套窗口為至少四 圈，包括第一閥套窗口、第二閥套窗口、第三閥套窗口和第四閥套窗 口，在相鄰的閥套窗口之間的閥套設(shè)有輔助窗口，包括第一輔助窗口、 第二輔助窗口和第三輔助窗口，在靠近第一閥套窗口的閥套端部設(shè)有
附加窗口；所述的附加窗口與所述第一出油口連通，所述第一閥套窗 口和第一輔助窗口與第一進(jìn)出油口連通，所述第二閥套窗口和第二輔 助窗口與進(jìn)油口連通，所述第三閥套窗口和第三輔助窗口與第二進(jìn)出 油口連通，所述第四閥套窗口與第二出油口連通。
作為優(yōu)選的一種方案所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與一個(gè)臺(tái)肩
上的溝槽數(shù)互為約數(shù)，一圈閥套窗口的窗口數(shù)和一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)
為大于l的整數(shù)。即所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)能被一個(gè)臺(tái)肩上 的溝槽數(shù)整除，或一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)能被一圈閥套窗口的窗口數(shù)整 除。
作為優(yōu)選的另一種方案:一圈閥套窗口的窗口數(shù)和一個(gè)臺(tái)肩上的 溝槽數(shù)為大于1的整數(shù)，所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與臺(tái)肩上的溝 槽數(shù)之間差值的絕對(duì)值為一圈閥套窗口的窗口數(shù)和臺(tái)肩上的溝槽數(shù)的 約數(shù)；即所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與臺(tái)肩上的溝槽數(shù)不等，但
窗口數(shù)、溝槽數(shù)能被它們之間差值的絕對(duì)值整除。
所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)比一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)大。 在閥套的周向均勻開設(shè)所述的輔助窗口和附加窗口。所述輔助窗 口、附加窗口的分布可以與閥芯窗口相同，也可以不相同；從加工工 藝的角度考慮，可以選擇輔助窗口、附加窗口和閥芯窗口為相同。
所述的每個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)為四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或十六個(gè)；當(dāng)然
的，可根據(jù)需要為三個(gè)、五個(gè)或者更多個(gè)。
本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為采用閥芯旋轉(zhuǎn)和軸向雙自由度設(shè)計(jì)而成。 在控制閥中閥芯由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，使得沿閥芯臺(tái)肩周向均勻開設(shè) 的溝槽(相鄰溝槽的圓心角為P)與閥套上的窗口相配合的閥口面積 大小成周期性變化，由于相鄰臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位(錯(cuò)位角度為 W2)，因而使得進(jìn)出液壓缸的兩個(gè)容腔的流量大小及方向以相位差為 180。發(fā)生周期性的變化，驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行元件油缸(或馬達(dá))做周期性 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)闊芯在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中位于圖2所示的位置時(shí)，P 口和A 口溝通， B口和T口溝通，液壓缸左腔進(jìn)油、右腔回油，油缸活塞向右運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)過W2角度處于圖3所示位置時(shí)，P 口和B 口溝通，B 口 和T口溝通，油缸右腔進(jìn)油、左腔回油，油缸活塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥芯 在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，油缸活塞將作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生激振。
在電液激振闊中，臺(tái)肩上的溝槽與閥套上窗口構(gòu)成的面積除因閥 芯旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性變化外，其變化的幅度通過閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)從零(閥 口完全關(guān)閉)到最大實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。閥芯的的軸向運(yùn)動(dòng)由另一伺服電 機(jī)通過偏心機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)，通過控制該伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角的大小從而
改變閥口面積周期性變化的幅度，進(jìn)而改變液壓缸的振動(dòng)幅值(輸出 推力)。
圖2所示電液激振閥控液壓執(zhí)行元所構(gòu)成的電液激振器的工作頻 率與閥芯的轉(zhuǎn)速成正比。由于閥芯為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，又處 于液壓油的很好潤(rùn)滑狀態(tài)中，因而很容易提高閥芯的旋轉(zhuǎn)速度獲得高 的激振頻率。
電液閥控激振器的工作頻率/等于閥芯的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速"與閥芯溝槽每 轉(zhuǎn)與閥套窗口之間的溝通次數(shù)附的乘積。因而除通過提高閥芯的轉(zhuǎn)速
提高工作頻率外，還可以通過增加閥芯臺(tái)肩上的溝槽數(shù)及選擇闊芯與 閥套之間的配合關(guān)系來提高閥芯溝槽與閥套窗口每轉(zhuǎn)溝通次數(shù)。閥芯 每轉(zhuǎn)溝通次數(shù)m除與闊芯溝槽數(shù)Z有關(guān)，還與閥芯溝槽與閥套窗口的 配合關(guān)系有關(guān)。如果一圈閥套窗口的窗口數(shù)能被一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù) 整除，或一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)能被一圈閥套窗口的窗口數(shù)整除，則這 種配合形式稱為全開口型，如圖4所示。全開口型閥芯每轉(zhuǎn)的通斷次 數(shù)即為閥芯溝槽數(shù)Z (閥套窗口數(shù))。如果閥芯溝槽數(shù)與閥套窗口數(shù)不 相等，則這種配合形式稱為部分開口型，如圖5所示。部分開口型閥 閥芯每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)等于閥芯溝槽數(shù)Z與"拍數(shù)"的乘積，"拍數(shù)"等 于閥芯溝槽數(shù)與閥芯溝槽數(shù)和閥套窗口數(shù)差之比(閥芯溝槽數(shù)和閥套
窗口數(shù)必須選擇合適的值，從而保證拍數(shù)為整數(shù))。圖5閥芯溝槽為8， 閥套窗口數(shù)為10，閥芯每轉(zhuǎn)溝通32次。通過以上簡(jiǎn)要分析可以看出 采用閥構(gòu)成的電液激振器易于實(shí)現(xiàn)高頻激振。
電液激振閥的頻率/等于閥芯的轉(zhuǎn)速"與每轉(zhuǎn)的閥芯溝槽與閥套 窗口之間的溝通次數(shù)^之間的乘積，艮P:
對(duì)于全開口型，m等于閥芯溝槽數(shù)和閥套窗口數(shù)的大者；對(duì)于部分 開口型，m等于閥芯溝槽數(shù)和閥套窗口數(shù)的大者與閥芯溝槽數(shù)和閥套 窗口數(shù)之差的比值。
本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在能夠大幅度提高電液激振頻率。


圖1是現(xiàn)有的液壓激振原理圖。
圖2是本發(fā)明的電液激振控制閥的第一工作狀態(tài)示意圖。 圖3是本發(fā)明的電液激振控制閥的第二工作狀態(tài)示意圖。 圖4是一種全開口型電液激振控制閥的閥芯和閥套窗口的示意圖。
圖5是另一種全開口型電液激振控制閥的閥芯和閥套窗口的示意圖。
圖6是一種部分開口型電液激振控制閥的閥芯和閥套窗口的示意圖。
圖7是另一種部分開口型電液激振控制閥的閥芯和閥套窗口的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
參照?qǐng)D2 圖7， 一種電液激振控制閥，包括閥體l，所述的閥體 1上開有與高壓油箱連通的進(jìn)油口 2、與液壓缸連通的第一進(jìn)出油口 3、 第二進(jìn)出油口4、與回油油箱連通的第一出油口 5、第二出油口6，該 電液激振控制閥還包括閥芯7和閥套8，所述的閥套嵌套在閥體的內(nèi)
壁，所述的閥芯穿過閥套，所述的閥芯與用于驅(qū)動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺 服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)閥芯軸向移動(dòng)的第二伺服電機(jī)連接；所述的闊芯上等間 距的設(shè)有至少四個(gè)臺(tái)肩，包括第一臺(tái)肩9、第二臺(tái)肩10、第三臺(tái)肩11
和第四臺(tái)肩12，所述各個(gè)臺(tái)肩的周向均勻開設(shè)至少兩個(gè)溝槽(如溝槽
21)，前后相鄰的臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位；所述的閥套的周向均勻開設(shè) 有與各個(gè)臺(tái)肩配合的一圈閥套窗口，所述的閥套窗口為至少四圈，包
括第一閥套窗口 13、第二閥套窗口 14、第三閥套窗口 15和第四閥套 窗口 16，在相鄰的閥套窗口之間的閥套設(shè)有輔助窗口，包括第一輔助 窗口 17、第二輔助窗口 18和第三輔助窗口 19，在靠近第一閥套窗口 的閥套端部設(shè)有附加窗口 20;所述的附加窗口 20與所述第一出油口 5 連通，所述第一閥套窗口 13和第一輔助窗口 17與第一進(jìn)出油口3連 通，所述第二閥套窗口 14和第二輔助窗口 18與進(jìn)油口 2連通，所述 第三閥套窗口 15和第三輔助窗口 19與第二進(jìn)出油口4連通，所述第 四閥套窗口 16與第二出油口 6連通。
所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)互為約數(shù)，。 所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與臺(tái)肩上的溝槽數(shù)之間差值的絕對(duì)值為 一圈閥套窗口的窗口數(shù)和臺(tái)肩上的溝槽數(shù)的約數(shù)。 一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)為大于l的整數(shù)。所述的一圈閥套窗口的 窗口數(shù)比一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽的數(shù)量大。
在閥套的周向均勻開設(shè)所述的輔助窗口和附加窗口。所述的每個(gè) 臺(tái)肩上的溝槽數(shù)為四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或十六個(gè)。
如果一圈閥套窗口的窗口數(shù)能被一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)整除，或一 個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)能被一圈閥套窗口的窗口數(shù)整除，則這種配合形式稱為全開口型，如圖4、圖5所示。全開口型閥芯每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)即 為閥芯溝槽數(shù)Z(閥套窗口數(shù))。如果閥芯溝槽數(shù)與閥套窗口數(shù)不相等，
則這種配合形式稱為部分開口型，如圖6、圖7所示。部分開口型閥 閥芯每轉(zhuǎn)的通斷次數(shù)等于閥芯溝槽數(shù)z與"拍數(shù)"的乘積，"拍數(shù)"等
于閥芯溝槽數(shù)與閥芯溝槽數(shù)和閥套窗口數(shù)差之比(閥芯溝槽數(shù)和閥套
窗口數(shù)必須選擇合適的值，從而保證拍數(shù)為整數(shù))。圖7閥芯溝槽為8， 閥套窗口數(shù)為IO，閥芯每轉(zhuǎn)溝通32次。
本實(shí)施例的工作過程為閥芯在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中位于圖2所示的位置 時(shí)，P 口和A 口溝通，B 口和T 口溝通，液壓缸左腔進(jìn)油、右腔回油， 油缸活塞向右運(yùn)動(dòng)；當(dāng)閥芯旋轉(zhuǎn)過S/2角度處于圖3所示位置時(shí)，P 口禾口B口溝通，B口和T口溝通，油缸右腔進(jìn)油、左腔回油，油缸活 塞向左運(yùn)動(dòng)。當(dāng)閥芯在伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，油缸活塞將作周期性 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生激振。
在電液激振閥中，臺(tái)肩上的溝槽與閥套上窗口構(gòu)成的面積除因閥芯 旋轉(zhuǎn)發(fā)生周期性變化外，其變化的幅度通過閥芯的軸向運(yùn)動(dòng)從零(閥 口完全關(guān)閉)到最大實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制。閥芯的的軸向運(yùn)動(dòng)由另一伺服電 機(jī)通過偏心機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)，通過控制該伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角的大小從而 改變閥口面積周期性變化的幅度，進(jìn)而改變液壓缸的振動(dòng)幅值(輸出 推力)。
權(quán)利要求
1、一種電液激振控制閥，包括閥體，所述的閥體上開有與高壓油箱連通的進(jìn)油口、與液壓缸連通的第一進(jìn)出油口、第二進(jìn)出油口、與回油油箱連通的第一出油口、第二出油口，其特征在于該電液激振控制閥還包括閥芯和閥套，所述的閥套嵌套在閥體的內(nèi)壁，所述的閥芯穿過閥套，所述的閥芯與用于驅(qū)動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)閥芯軸向移動(dòng)的第二伺服電機(jī)連接；所述的閥芯上等間距的設(shè)有至少四個(gè)臺(tái)肩，包括第一臺(tái)肩、第二臺(tái)肩、第三臺(tái)肩和第四臺(tái)肩，所述各個(gè)臺(tái)肩的周向均勻開設(shè)至少兩個(gè)溝槽，前后相鄰的臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位；所述的閥套的周向均勻開設(shè)有與各個(gè)臺(tái)肩配合的一圈閥套窗口，所述的閥套窗口為至少四圈，包括第一閥套窗口、第二閥套窗口、第三閥套窗口和第四閥套窗口，在相鄰的閥套窗口之間的閥套設(shè)有輔助窗口，包括第一輔助窗口、第二輔助窗口和第三輔助窗口，在靠近第一閥套窗口的閥套端部設(shè)有附加窗口；所述的附加窗口與所述第一出油口連通，所述第一閥套窗口和第一輔助窗口與第一進(jìn)出油口連通，所述第二閥套窗口和第二輔助窗口與進(jìn)油口連通，所述第三閥套窗口和第三輔助窗口與第二進(jìn)出油口連通，所述第四閥套窗口與第二出油口連通。
2、 如權(quán)利要求l所述的電液激振控制閥，其特征在于所述的一圈閥 套窗口的窗口數(shù)與一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)互為約數(shù)。 一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)為大于1的整數(shù)。
3、 如權(quán)利要求l所述的電液激振控制閥，其特征在于 一圈閥套窗口 的窗口數(shù)和一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)為大于1的整數(shù)，所述的一圈閥套窗 口的窗口數(shù)與臺(tái)肩上的溝槽數(shù)之間差值的絕對(duì)值為一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和臺(tái)肩上的溝槽數(shù)的約數(shù)。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的電液激振控制閥，其特征在于所述的一 圈閥套窗口的窗口數(shù)比一個(gè)臺(tái)肩上的溝槽數(shù)大。
5、 如權(quán)利要求4所述的電液激振控制閥，其特征在于在閥套的周向 均勻開設(shè)所述的輔助窗口和附加窗口 。
6、 如權(quán)利要求5所述的電液激振控制閥，其特征在于所述的每個(gè)臺(tái) 肩上的溝槽數(shù)為四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)或十六個(gè)。
全文摘要
一種電液激振控制閥，包括閥體，所述的閥體上開有與高壓油箱連通的進(jìn)油口、與液壓缸連通的第一進(jìn)出油口、第二進(jìn)出油口、與回油油箱連通的第一出油口、第二出油口，該電液激振控制閥還包括閥芯和閥套，所述的閥套嵌套在閥體的內(nèi)壁，所述的閥芯穿過閥套，所述的閥芯與第一伺服電機(jī)和第二伺服電機(jī)連接；閥芯上等間距的設(shè)有至少四個(gè)臺(tái)肩，所述各個(gè)臺(tái)肩的周向均勻開設(shè)至少兩個(gè)溝槽，前后相鄰的臺(tái)肩上的溝槽相互錯(cuò)位；閥套的周向均勻開設(shè)有與各個(gè)臺(tái)肩配合的一圈閥套窗口，所述的閥套窗口為至少四圈，在相鄰的閥套窗口之間的閥套設(shè)有輔助窗口，在靠近第一閥套窗口的閥套端部設(shè)有附加窗口。本發(fā)明能夠大幅度提高電液激振頻率。
文檔編號(hào)G01M7/00GK101183038SQ20071016025
公開日2008年5月21日 申請(qǐng)日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者俞浙青, 朱發(fā)明, 勝 李, 翔 裴, 健 阮 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué);杭州迪微電液數(shù)控技術(shù)有限公司