帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統的製作方法
2023-07-15 09:39:31 1
專利名稱：帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳動機械，尤其涉及一種帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統。
背景技術：
液粘調速離合器是國外在二十世紀七十年代發展起來並得到廣泛應用的新型傳動裝置，它依靠液體的粘性和油膜的剪切作用來傳遞轉矩，並通過高性能的調速控制系統來調節轉速。具有理論上可以在0～100％的範圍內無級調速，可空載啟動，可高效率無滑差運行，結構緊湊、尺寸小、重量輕，摩擦片工作壽命長等一系列優點。
現有液粘調速離合器產品主體機械結構大同小異，均為溼式片式離合器，區別體現在調速控制系統，這是實現調速功能的關鍵部件，典型的調速控制系統主要包括以下三種1)含奧米伽閥的液壓半橋調速控制系統，其特點是結構簡單，奧米伽閥具有反饋能力，但缺點是依賴於液壓反饋，長期運轉後工作油粘度的變化使其控制的輸出轉速產生變化，控制精度偏低，另外這種控制系統在輸出轉速接近零的低轉速區域存在控制死區。
2)以輸出轉速為反饋信號、以電液壓力伺服閥為電液轉換執行元件的調速控制系統，其特點是具有良好的動態響應能力和靜態特性，成本高，對油液清潔度要求高，易卡滯，因而工作可靠性受到影響。
3)以輸出轉速為反饋信號，以先導式比例節流閥為液轉換執行元件的調速控制系統，其特點是成本較低，對油液清潔度要求較低，但在低速段存在控制死區，另外，主調壓閥自身不帶油壓反饋，易產生壓力超調，從而影響了動態響應能力。
目前國內還未見有帶先導式伺服閥的液粘調速離合器控制系統的報導。
發明內容
本發明的目的，在於提供一種帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，以實現輸出轉速在輸入轉速的0～100％範圍內的無級調速。
本發明的目的是這樣實現的，一種帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，與調速離合器相連，包括油箱、油泵、濾器、主油壓閥、奧米伽閥、輸出轉速傳感器、電控箱和相應輸油連接管路，還包括通過輸油管路連接在主油壓閥和奧米伽閥之間的先導式伺服閥，該先導式伺服閥包括主閥座、主閥芯、主彈簧、電液比例先導閥和手動先導閥；所述主閥座內設有圓柱體形內腔和連接該內腔的油路，在油路上設有多處節流孔，所述主閥芯和主彈簧設置在主閥座的內腔，其中主閥芯設置在主彈簧上方並與主彈簧固定相連；所述電液比例先導閥和手動先導閥安裝在主閥座的上方並與主閥座油路相連。
所述設在主閥座內的油路包括主油路、支油路、出口油路、回流油路和反饋油路，所述主油路的進口通過輸油管路連接主油壓閥，主油路在主閥座內依序通過一支油路與主閥座內腔的中部連通，通過一支油路與主閥座內腔的頂部連通，並依次通過電液比例先導閥和手動先導閥，最後經過主閥座內腔上部的連通口，流回油箱，在位於連接主閥座內腔中部的支油路和連接主閥座內腔頂部的支油路之間的主油路上設有一節流孔；出口油路設置在主油路與主閥座內腔的上部連通口的下方，將主閥座內腔與油箱連通形成油路出口，該出口通過輸油管路連接奧米伽閥，所述回流油路從主閥座內腔的底部向下貫通，其出口通過輸油管路與油箱連通，在回流油路上設有一節流孔；所述反饋油路連接在出口油路和回流油路的節流孔上方，在反饋油路上設有一節流孔。
所述主閥芯的上部設有一環形凹槽，當主閥芯處於高位時，該環形凹槽將與主閥座內腔的上部連通的支油路與出口油路連通，而與主閥座內腔中部連通的支油路則被主閥芯的閥體封閉，在主閥芯下移過程中，該凹槽與連通主閥座內腔中部的支油路連通進而將該支油路與出口油路連通，其連通口隨主閥芯下移距離的增加而逐漸擴大，無論主閥芯處於何種位置，出口油路始終與其上的凹槽連通。
所述電液比例先導閥和手動先導閥均為節流閥，其節流口的大小可電動或手動控制。
本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統由於採用了上述的技術方案，使之與現有技術相比，具有以下的優點和積極效果1、由於在先導式伺服閥內合理地設置了多條油路和多個節流孔，使其具有從零到額定油壓範圍內的無級調壓作用，使調速離合器可以實現輸出轉速在輸入轉速的0～100％範圍內無級調速。
2、由於在先導式伺服閥內設置了反饋油路，並在反饋油路上設置了節流孔，輸出油壓經過比例縮小後，作用於主閥芯的一端，使其具有輸出油壓反饋功能。
3、由於採用了合理的油路設計，使先導式伺服閥在輸出油壓調節到零時，輸出端和油箱接通，確保此時輸出端的回油，有利於防止離合器的「帶排」現象。
通過以下對本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統的一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解本發明的目的、具體結構特徵和優點。其中，附圖為圖1是本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統的結構原理示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，包括油箱1、油泵2、濾器3、主油壓閥4、先導式伺服閥5、奧米伽閥6、輸入軸7、油缸油腔8、油缸活塞9、磨擦元件10、輸出軸11、輸出轉速傳感器12和電控箱13。油箱1、油泵2、濾器3、主油壓閥4、先導式伺服閥5、奧米伽閥6順序通過輸油管路相連，奧米伽閥6設置在輸入軸7內。本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統在工作時，控制油經油泵輸送並通過各閥件調整油壓後，進入工作油缸8，推動活塞9使摩擦元件10之間產生摩擦力，從而使輸入軸7帶動輸出軸11旋轉，在輸出端裝有轉速傳感器12，提供反饋信號給電控箱13，電控箱13把該信號與指令信號比較後，輸出電流信號給先導式伺服閥5，改變控制油壓，使活塞推力變化，摩擦元件之間摩擦力變化，從而改變輸出轉速，實現整個控制系統的閉環，其中先導式伺服閥5和奧米伽閥6自身具有反饋，分別形成局部的小閉環。
請繼續參見圖1，本發明中的先導式伺服閥5包括主閥座51、主閥芯52、主彈簧53、電液比例先導閥54和手動先導閥55。主閥座51內設有圓柱體形內腔和連接該內腔的油路，主閥芯52和主彈簧53設置在主閥座的內腔，其中主閥芯52設置在主彈簧上方並與主彈簧固定相連。電液比例先導閥54和手動先導閥55安裝在主閥座51的上方。電液比例先導閥和手動先導閥均為節流閥，其節流口的大小可電動或手動控制。設在主閥座51內的油路包括主油路511、與主油路連通的支油路512、513和514、出口油路516、回流油路517和反饋油路518。主油路511的進口通過輸油管路連接主油壓閥4，主油路在主閥座內依序通過支油路512與主閥座內腔的中部連通，通過支油路513與主閥座內腔的頂部連通，主油路511依次通過電液比例先導閥54與手動先導閥55，通過支油路514與主閥座內腔的上部連通。最後流回油箱。在位於支油路512和支油路513之間的主油路上設有節流孔5111。出口油路516設置在主油路與主閥座內腔上部連通口的下方，將主閥座內腔與外界連通形成油路出口，該出口通過輸油管路連接奧米伽閥6。回流油路517從主閥座內腔的底部向下貫通，其出口通過輸油管路與油箱1連通，在回流油路上設有節流孔5171。反饋油路518連接在出口油路516和回流油路517的節流孔5171上方，在反饋油路上設有節流孔5181。
請繼續參見圖1，本發明中的先導式伺服閥5的主閥芯52的上部設有一環形凹槽521，當主閥芯處於高位時(即圖1中所示位置)，該環形凹槽將與主閥座內腔的上部連通的支油路514與出口油路516連通，而與主閥座內腔中部連通的支油路512則被主閥芯的閥體封閉。在主閥芯52下移過程中，該環形凹槽與支油路512連通進而將該支油路與出口油路516連通，其連通口隨主閥芯下移距離的增加而逐漸擴大。無論主閥芯處於何種位置，出口油路516始終與主閥芯上的環形凹槽521連通。
本發明中的先導式伺服閥5的工作過程原理可結合圖1說明如下油液從主油路511的進口進入伺服閥的主閥座51內並沿主油路511前進，由於主油壓閥4的作用，在支油路512進入主閥座51內腔的進口P處的油壓PP為恆定值，此時主閥芯52在主彈簧53的作用下的初始位置如圖1所示，阻礙油液進入油腔。油液繼續前進沿主油路511經節流孔5111流至支油路513進入主閥座51內腔的進口X處，使油壓作用於主閥芯52上端，並繼續前進流經電液比例先導閥54和手動先導閥55回到油箱。電液比例先導閥54和手動先導閥55均為節流閥，可調節X處的油壓PX，由於PX的作用，主閥芯52向下移動，使P處的油液進入內腔後從出口油路516的出口T流出，由於P處的開口可調，形成節流，故P處至T處產生壓降，即PT≤PP，開口小則壓降大，開口大則壓降小，當開口足夠大時，壓降可忽略不計，先導式伺服閥就是通過調節主閥芯52的高低位置即P處開口的大小來實現調節油壓的目的。油液在流經出口油路516時，會有一部分油液經反饋油路518及其上的節流孔5181流至回流油路517與主閥座內腔底部的連接口Y處並從該處進入內腔，使油壓作用於主閥芯52的下端。反饋油路518來的油液還有一部分經過節流孔5171流回油箱1，由於節流孔5181、5171的作用，T處至Y處也產生壓降，即PY＝kPT(k＜1，由阻尼孔5181、5171的孔徑確定)。主閥芯52的上下油壓形成平衡關係式 其中F彈簧-彈簧的作用力A-主閥芯面積。
經推導得出 從上式可以看出，k、F彈簧、A由閥的結構決定，通過電液比例先導閥54和手動先導閥55調節PX時，PT值隨即產生一一對應的變化。
雖然先導閥54和55所調節出的油壓PX在接近零的某一區域存在調節死區，但先導式伺服閥的引入成功地解決了這一問題，從上式可以看出，只要調節油壓PX使其小於 時，主閥芯52即把P口關閉，輸出油壓PT為零。因此，先導式伺服閥實現了從零到額定油壓範圍內的無級調壓功能。
先導式伺服閥自身的油壓反饋功能是指出口油路516上的一部分油液經反饋油路518及其上的節流孔5181作用於主閥芯52的下端並形成油壓PX，改變主閥芯52的位置來改變P處開口的大小，從而達到改變自身即輸出油壓PT的作用。
先導式伺服閥在輸出油壓為零時，即圖1所示的位置，出口油路516與支油路514是連通的，這樣可以使油缸中的油液經主油路511末端流回油箱1，避免油缸脹滯，從而有利於避免離合器的「帶排」現象。
綜上所述，本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統可滿足輸出油壓從零到額定油壓之間的無級調壓，從而實現調速度離合器的輸出轉速在0-100％輸入轉速度範圍內的無級調速。
權利要求
1.一種帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，與調速離合器相連，包括油箱、油泵、濾器、主油壓閥、奧米伽閥、輸出轉速傳感器、電控箱和相應輸油連接管路，其特徵在於還包括通過輸油管路連接在主油壓閥和奧米伽閥之間的先導式伺服閥，該先導式伺服閥包括主閥座、主閥芯、主彈簧、電液比例先導閥和手動先導閥；所述主閥座內設有圓柱體形內腔和連接該內腔的油路，在油路上設有多處節流孔，所述主閥芯和主彈簧設置在主閥座的內腔，其中主閥芯設置在主彈簧上方並與主彈簧固定相連；所述電液比例先導閥和手動先導閥安裝在主閥座的上方並與主閥座油路相連。
2.根據權利要求書1所述的帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，其特徵在於所述設在主閥座內的油路包括主油路、支油路、出口油路、回流油路和反饋油路，所述主油路的進口通過輸油管路連接主油壓閥，主油路在主閥座內依序通過一支油路與主閥座內腔的中部連通，通過一支油路與主閥座內腔的頂部連通，並依次通過電液比例先導閥和手動先導閥，最後經過主閥座內腔上部的連通口，流回油箱，在位於連接主閥座內腔中部的支油路和連接主閥座內腔頂部的支油路之間的主油路上設有一節流孔；出口油路設置在主油路與主閥座內腔的上部連通口的下方，將主閥座內腔與油箱連通形成油路出口，該出口通過輸油管路連接奧米伽閥，所述回流油路從主閥座內腔的底部向下貫通，其出口通過輸油管路與油箱連通，在回流油路上設有一節流孔；所述反饋油路連接在出口油路和回流油路的節流孔上方，在反饋油路上設有一節流孔。
3.根據權利要求書1所述的帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，其特徵在於所述主閥芯的上部設有一環形凹槽，當主閥芯處於高位時，該環形凹槽將與主閥座內腔的上部連通的支油路與出口油路連通，而與主閥座內腔中部連通的支油路則被主閥芯的閥體封閉，在主閥芯下移過程中，該凹槽與連通主閥座內腔中部的支油路連通進而將該支油路與出口油路連通，其連通口隨主閥芯下移距離的增加而逐漸擴大，無論主閥芯處於何種位置，出口油路始終與其上的凹槽連通。
4.根據權利要求書1所述的帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，其特徵在於所述電液比例先導閥和手動先導閥均為節流閥，其節流口的大小可電動或手動控制。
全文摘要
一種帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統，其特點是在控制油路中設有一個先導式伺服閥。該先導式伺服閥包括主閥座、主閥芯、主彈簧、電液比例先導閥和手動先導閥。主閥座內設有圓柱體形內腔和連接該內腔的油路，在油路上設有多處節流孔。主閥芯和主彈簧設置在主閥座的內腔，其中主閥芯設置在主彈簧上方並與主彈簧固定相連。電液比例先導閥和手動先導閥安裝在主閥座的上方並與主閥座油路相連。本發明帶先導式伺服閥的調速離合器控制系統可滿足輸出油壓從零到額定油壓之間的無級調壓，從而實現調速度離合器的輸出轉速在0－100％輸入轉速度範圍內的無級調速，並有利於防止離合器的「帶排」現象。
文檔編號F16D25/00GK1789732SQ200410089569
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月15日 優先權日2004年12月15日
發明者吳凡, 王天馳, 高曉敏, 柴文杰, 張健, 常震羅, 張協平, 廖鵬, 丁蓉 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所