双向压扭联轴器空载输入输出特性研究

双向压扭联轴器空载输入输出特性研究

压扭联轴器是ZD电液比例换向阀的核心部件，它与ZD换向阀和比例电磁铁相结合，作为中间元件，将比例电磁铁的直线运动转化为阀芯的旋转运动，从而使阀芯两端的敏感腔压力发生变化，利用两端敏感腔压差驱动阀芯轴向移动，实现高压大流量的比例控制压扭联轴器充分利用了ZD阀液压导控桥路压力增益大的优点回，按比例将扭转力放大后直接驱动阀芯旋转一微小转角，使ZD电液比例换向阀两端敏感腔的压力发生较大变化，从而驱动主阀芯轴向运动团。

压扭联轴器可分为弹性和刚性两种类型，左强等人团提出了一种簧片式弹性压扭联轴器，其优点是不受摩擦力和间隙影响，但无法传递较大扭矩，且重复性和线性度较差;励伟等人提出两种不同模式的滑楔式刚性压扭联轴器，利用弹簧压缩紧贴楔形件保持阀芯扭矩平衡，虽消除了机械间隙，但导致摩擦非线性增大;本文作者设计了一种滚轮式双向压扭联轴器，利用球型滚轮代替滚动轴承，极大地降低了摩擦力，且有稳定的重复性和较高的线性度，但滚轮正常工作需楔形件上滚轮配合刹槽有微小间隙，而该间隙的存在导致压扭装置的输入输出特性有滞环非线性，从而影响到整个ZD电液比例换向阀的性能。因此，压扭联轴器的空载输入输出特性是ZD电液比例阀能否直动与导控的关键。文中在描述该压扭联轴器结构和工作原理的基础上，通过数值计算和实验的力一法得出其输入输出特性，并通过颤振补偿力一法消除了微小间隙对样机输入输出特性的影响，仿真和实验结果表明:双向压扭联轴器设计合理，加工简单，且具有良好的输入输出特性，用在ZD电液比例换向阀上，在较大的外力情况下具有精确的定位精度，可实现直动和导控功能。

双向压扭联轴器工作原理

ZD电液比例换向阀集直动与导控于一体，当阀P口压力不为零时，压扭联轴器先将电磁铁的直线运动转化为阀芯的旋转运动，导致左右敏感腔压力失去平衡，利用液动力驱动阀芯直线运动;当阀P口压力为零(与T口压力相等)时，液动力对阀芯不起作用，但同时卡紧力也很小，因而，比例电磁铁通电后所产生的轴向推力可以直接驱动阀芯运动，实现ZD电液比例换向阀的直动功能。当阀P口压力不为零时，由于伯努利效应，电磁铁推力不能直接克服阀芯液动力，驱动阀芯做轴向运动，但楔形件可使中心轴产生扭矩，克服阀芯摩擦力矩产生旋转，从而使左端高、低压孔与感受通道的遮盖量发生变化，两敏感腔之间形成的压力差驱动阀芯作轴向运动叶呵，同时，楔形件上的刹槽使中心轴上的球形滚轮反向旋转，直至一个新的平衡位置，从而实现对阀芯位移的液压先导比例控制。

(1)设计一种双向压扭联轴器，将比例电磁铁的直线位移转换为阀杆的角位移，通过球形滚轮降低摩擦，提高机构性能，用于电液比例换向阀上，可实现直动和导控功能，并可在零压力下工作，实验也验证了这一结论。

(2)建立了双向压扭联轴器的数学模型，并进行了受力转化和动力学分析，利用MATLAB软件仿真分析了缝隙等非线性因素对压扭机构性能的影响，为其在电液比例换向阀上的应用奠定基础。

(3)实验表明:空载时，该压扭机构具有良好的咬合稳定性;选择合适的颤振信号，其整体滞环特性可降至1.5%，有很高的跟随特性;输出角位移与比例电磁铁输入电流基本成比例关系，具有良好的定位刚度，非常适用于电液比例换向阀。