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双向压扭联轴器滞环颤振补偿技术体现

2021-03-20 15:31:17

双向压扭联轴器滞环颤振补偿技术体现

   本文针对2D电液比例方向阀设计一种双向压扭联轴器,可放大驱动阀杆转动的扭转力矩和旋转角度,实现位置反馈;球型滚轮元件可避免楔形件上螺旋槽的加工;滚轮点接触滚动能有 效减小机械摩擦力等非线性因素的不利影响;利用颤振补偿技术降低滚轮间隙所产生的滞环非线性,起到消 除间隙的作用,提高该压扭联轴器的输入输出特性。提出一种针对2D电液比例方向阀的双向压扭联轴器的设计方案,用球型滚轮传递运动,将楔形件的直线运动转换为阀芯的旋转运动,同时放大输出转矩和2D阀芯的扭转角度。建立了压一扭联轴器的动力学方程,用相平面法研究了其颤振补偿间隙特性,采用颤振补偿技术降低压扭联轴器的滞环,达到消 除间隙的效果。在建立数学模型和制作样机的基础上,对楔形件直线运动与阀杆旋转角度之间的关系进行了仿真和实验,仿真分析与实验结果基本吻合,实验结果表明:采用颤振补偿技术可有 效降低因间隙产生的滞环;颤振幅值为间隙量50时,滞环约为3.7,颤振幅值大于问隙量时,滞环小于2。

2D阀具有液压导控桥路压力变益大的优点。即给2D阀芯一微小转角,便可使其敏 感腔的压力发生较大变化,从而驱动主阀芯轴向运动。压一扭联轴器具有受压后扭转的特性,可将电磁铁推杆的直线运动按比例转换为阀芯的扭转运动。因此,将压一扭联轴器应用于2D阀设计。压一扭联轴器是2D电液比例换向阀设计的关键所在,它的非线性将直接影响2D电液比例换向阀的性能J。2D电液比例换向阀的非线性主要产生于其压一扭联轴器,这是由于压~扭联轴器本身所存在的机械间隙、弹簧阻力和摩擦力等因素所致;推杆式、螺旋式等刚性压扭联轴器能传递较大的扭矩,但摩擦力影响较大,且有间隙,滞环较大;簧片式等弹性压扭联轴器,虽不受摩擦力影响,但无法传递较大扭矩,且重复性和线性度较差。双向压扭联轴器工作原理因高压、大流量电液比例阀阀芯受到液动力和摩擦力的影响,难以直接驱动阀芯轴向运动J,因而采用压扭联轴器来实现电磁铁直线运动和阀芯旋转运动的转换,将2D电液比例方向阀的导阀和主阀融为一体,通过压扭放大驱动技术实现位置反馈。其工作原理,合理设计楔形件上斜槽的倾斜角度和中 心轴的有 效长度,阀芯可获得较大的旋转力矩,克服阀芯的摩擦力驱动阀芯顺(逆)时针转动;阀芯左、右端台肩上各开设一对高低压孔c和d,阀体上开设感受通道f,高低压孔与感受通道相交形成两个微小弓形面积,串联成液压阻力半桥,控制左右敏感腔的压力。由于阀芯顺(逆)时针转动,阀右(左)敏感腔的压力升高,左(右)敏 感腔的压力降低,阀芯向左(右)运动,中 心轴两端的滚轮受到楔形件上斜槽的约束,阀芯轴向移动的同时也产生回转,使阀芯两端敏感腔的压力重新恢复为稳态的平衡值,阀芯到达与比例电磁铁推力成比例的新平衡位置;阀芯位移与电磁铁推力和阀芯旋转角度成线性关系。双向压扭联轴器工作原理,中 心轴两端的球型滚轮元件在斜槽中滚动,将楔形件的直线运动转换为阀杆的旋转运动。比例电磁铁失电时,压扭联轴器组件通过内、外弹簧和大、小垫片保持初始零位;电磁铁正向通电,连接套筒(与推杆固连)被电磁铁驱动向左,推动楔形件向左运动,使阀杆产生逆时针方向的旋转;电磁铁断电,在外弹簧作用下楔形件右移复位,带动阀杆顺时针复位;电磁铁反向通电时,原理类似,动作相反。电磁铁对楔形件的轴向驱动力相当于直动式比例阀的驱动力,低压、小流量的工况下可实现阀芯直接运动。