專利名稱：電液激振控制閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電液激振控制閥。
背景技術(shù)：
振動試驗作為現(xiàn)代工業(yè)的一項基礎(chǔ)試驗和產(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，如汽車和行走機械的道路模擬試 驗；工程材料、水壩及高層建筑的抗震疲勞試驗等。
激振的方式主要有機械式、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、能實現(xiàn)多點激振的優(yōu)點，主 要應(yīng)用于重載、大功率的場合。現(xiàn)有的電液式激振的工作原理(如圖 1所示)是通過對電液伺服閥①輸入激振信號控制液壓執(zhí)行元件②(油 缸或馬達)作往復(fù)直線或扭轉(zhuǎn)運動，進而使施振對象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，因而電液伺服振動臺的 工作頻率難以進一步提高。 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，本實用新型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。
本實用新型解決其技術(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 連通的進油口、與液壓缸連通的第一進出油口、第二進出油口、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)動閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機和驅(qū)動閥芯軸向移動的 第二伺服電機連接；所述的閥芯上設(shè)有至少四個臺肩，包括第一臺肩、 第二臺肩、第三臺肩和第四臺肩，所述各個臺肩的周向均勻開設(shè)至少 兩個溝槽，前后相鄰的臺肩上的溝槽相互錯位；所述的閥套的周向均
勻開設(shè)有與各個臺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出油口連通，所述第二閥套窗口和第二輔 助窗口與進油口連通，所述第三閥套窗口和第三輔助窗口與第二進出 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)與一個臺肩 上的溝槽數(shù)互為約數(shù)， 一圈閥套窗口的窗口數(shù)和一個臺肩上的溝槽數(shù) 為大于l的整數(shù)。B卩所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)能被一個臺肩上 的溝槽數(shù)整除，或一個臺肩上的溝槽數(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)和一個臺肩上的 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)與臺肩上的溝 槽數(shù)之間差值的絕對值為一圈閥套窗口的窗口數(shù)和臺肩上的溝槽數(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值整除。
所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)比一個臺肩上的溝槽數(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。
所述的每個臺肩上的溝槽數(shù)為四個、六個、八個或十六個；當然 的，可根據(jù)需要為三個、五個或者更多個。
本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為采用閥芯旋轉(zhuǎn)和軸向雙自由度設(shè)計而 成。在控制閥中閥芯由伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，使得沿閥芯臺肩周向均勻 開設(shè)的溝槽(相鄰溝槽的圓心角為e)與閥套上的窗口相配合的閥口 面積大小成周期性變化，由于相鄰臺肩上的溝槽相互錯位(錯位角度 為W2)，因而使得進出液壓缸的兩個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)動液壓執(zhí)行元件油缸(或馬達)做周期 性的往復(fù)運動。
當闊芯在轉(zhuǎn)動過程中位于圖2所示的位置時，P 口和A 口溝通， B口和T口溝通，液壓缸左腔進油、右腔回油，油缸活塞向右運動； 當閥芯旋轉(zhuǎn)過W2角度處于圖3所示位置時，P 口和B 口溝通，B 口 和T口溝通，油缸右腔進油、左腔回油，油缸活塞向左運動。當閥芯
在伺服電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，油缸活塞將作周期性的往復(fù)運動產(chǎn)生激振。 在電液激振閥中，臺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動從零(閥 口完全關(guān)閉)到最大實現(xiàn)連續(xù)控制。閥芯的的軸向運動由另一伺服電 機通過偏心機構(gòu)驅(qū)動閥芯實現(xiàn)，通過控制該伺服電機轉(zhuǎn)角的大小從而改變閥口面積周期性變化的幅度，進而改變液壓缸的振動幅值(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。由于閥芯為細長結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)動慣量很小，又處 于液壓油的很好潤滑狀態(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)W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肩上的溝槽數(shù)及選擇閥芯與 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除與閥芯溝槽數(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)能被一個臺肩上的溝槽數(shù) 整除，或一個臺肩上的溝槽數(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)與闊套窗口數(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。通過以上簡要分析可以看出 采用閥構(gòu)成的電液激振器易于實現(xiàn)高頻激振。
電液激振閥的頻率/等于閥芯的轉(zhuǎn)速n與每轉(zhuǎn)的閥芯溝槽與閥套 窗口之間的溝通次數(shù)m之間的乘積，艮口對于全開口型，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。
本實用新型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是本實用新型的電液激振控制閥的第一工作狀態(tài)示意圖。 圖3是本實用新型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。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
參照圖2 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油口 2、與液壓缸連通的第一進出油口 3、 第二進出油口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)動閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺 服電機和驅(qū)動閥芯軸向移動的第二伺服電機連接；所述的閥芯上等間 距的設(shè)有至少四個臺肩，包括第一臺肩9、第二臺肩10、第三臺肩11 和第四臺肩12，所述各個臺肩的周向均勻開設(shè)至少兩個溝槽(如溝槽 21)，前后相鄰的臺肩上的溝槽相互錯位；所述的閥套的周向均勻開設(shè) 有與各個臺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)與一個臺肩上的溝槽數(shù)互為約數(shù)，。 所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與臺肩上的溝槽數(shù)之間差值的絕對值為 一圈閥套窗口的窗口數(shù)和臺肩上的溝槽數(shù)的約數(shù)。 一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和一個臺肩上的溝槽數(shù)為大于l的整數(shù)。所述的一圈閥套窗口的 窗口數(shù)比一個臺肩上的溝槽的數(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 臺肩上的溝槽數(shù)為四個、六個、八個或十六個。
如果一圈閥套窗口的窗口數(shù)能被一個臺肩上的溝槽數(shù)整除，或一個臺肩上的溝槽數(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)等于闊芯溝槽數(shù)z與"拍數(shù)"的乘積，"拍數(shù)"等
于闊芯溝槽數(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。
本實施例的工作過程為閥芯在轉(zhuǎn)動過程中位于圖2所示的位置 時，P 口和A 口溝通，B 口和T 口溝通，液壓缸左腔進油、右腔回油， 油缸活塞向右運動；當閥芯旋轉(zhuǎn)過W2角度處于圖3所示位置時，P 口禾卩B口溝通，B口和T口溝通，油缸右腔進油、左腔回油，油缸活 塞向左運動。當閥芯在伺服電機驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，油缸活塞將作周期性 的往復(fù)運動產(chǎn)生激振。
在電液激振閥中，臺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動從零(閥 口完全關(guān)閉)到最大實現(xiàn)連續(xù)控制。閥芯的的軸向運動由另一伺服電 機通過偏心機構(gòu)驅(qū)動閥芯實現(xiàn)，通過控制該伺服電機轉(zhuǎn)角的大小從而 改變閥口面積周期性變化的幅度，進而改變液壓缸的振動幅值(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油口、與液壓缸連通的第一進出油口、第二進出油口、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)動閥芯旋轉(zhuǎn)的第一伺服電機和驅(qū)動閥芯軸向移動的第二伺服電機連接；所述的閥芯上等間距的設(shè)有至少四個臺肩，包括第一臺肩、第二臺肩、第三臺肩和第四臺肩，所述各個臺肩的周向均勻開設(shè)至少兩個溝槽，前后相鄰的臺肩上的溝槽相互錯位；所述的閥套的周向均勻開設(shè)有與各個臺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出油口連通，所述第二閥套窗口和第二輔助窗口與進油口連通，所述第三閥套窗口和第三輔助窗口與第二進出油口連通，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闊，其特征在于所述的一圈閥 套窗口的窗口數(shù)與一個臺肩上的溝槽數(shù)互為約數(shù)。 一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和一個臺肩上的溝槽數(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)和一個臺肩上的溝槽數(shù)為大于1的整數(shù)，所述的一圈閥套窗口的窗口數(shù)與臺肩上的溝槽數(shù)之間差值的絕對值為一圈閥套窗口的窗 口數(shù)和臺肩上的溝槽數(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)比一個臺肩上的溝槽數(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臺 肩上的溝槽數(shù)為四個、六個、八個或十六個。
專利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油口、與液壓缸連通的第一進出油口、第二進出油口、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和第二伺服電機連接；閥芯上等間距的設(shè)有至少四個臺肩，所述各個臺肩的周向均勻開設(shè)至少兩個溝槽，前后相鄰的臺肩上的溝槽相互錯位；閥套的周向均勻開設(shè)有與各個臺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。本實用新型能夠大幅度提高電液激振頻率。
文檔編號G01M7/00GK201145632SQ20072019439
公開日2008年11月5日 申請日期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 申請人:浙江工業(yè)大學;杭州迪微電液數(shù)控技術(shù)有限公司