軋機壓下系統專用三通電液伺服閥的製作方法
2023-05-05 20:30:51 1
專利名稱：軋機壓下系統專用三通電液伺服閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及閥領域，具體涉及一種軋機壓下系統專用三通電液伺服閥。
背景技術：
在軋機液壓壓下/上高壓伺服系統中，常將標準四通電液伺服閥堵上一個工作油 口 ，只用伺服閥的一個控制腔來控制壓下/上缸，即將四通伺服閥作三通伺服閥使用。標準 四通電液伺服閥的主滑閥是對稱匹配的，閥芯需經軸向和徑向精密配磨；而在軋機液壓壓 下系統中只用到伺服閥兩個控制腔中的一個，造成極大浪費。為適應液壓壓下/上系統的 負載工況，將標準四通電液伺服閥用作三通閥，精密加工了伺服閥的多餘控制腔，加工成本 高且浪費閥的控制能力，從製造和使用上來說都是昂貴的。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，以
克服目前普遍將四通伺服閥作三通伺服閥使用的缺陷。
本發明解決其技術問題採用以下的技術方案 本發明提供的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，主要由主閥、射流管先導級和 檢測反饋裝置組成，其中主閥由射流管式先導級驅動，閥芯端部裝有位移傳感器，閥芯的 位置由控制電路及位移傳感器信號反饋來實現閉環控制；射流管先導級主要由力矩馬達、 射流管組件和接收器組成，力矩馬達裝在主閥的上蓋中，採用乾式永磁結構，射流管裝在中 間閥塊中，接收器的兩腔經主閥閥體油路通往主閥芯的兩端；主閥採用帶閥套的四臺階三 通滑閥。 本發明提供的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，其在軋制過程中需要高解析度 和高動態響應的壓下或壓上高壓伺服系統中應用。
本發明與現有技術相比，具有以下的主要優點
其一.結構簡單，加工成本低 能夠直接滿足軋機液壓壓下/上系統的工況需要，比標準電液伺服閥減少一個控 制腔，主閥芯軸向精密配磨尺寸比四通伺服閥減少4個，降低了加工成本。軋機每機架需至 少兩臺此類型電液伺服閥，而每臺三通電液伺服閥的成本只為同流量四通伺服閥的四分之
三左右。
其二.實用性強 由於選用射流管式先導級控制，第二級使用四臺階滑閥式，採用電反饋以提高頻 響，因此可用於軋機壓下/上電液位置、壓力和力控制系統中，高響應性能易於保證。
其三.性能優異 選用射流管式先導級以提供優良的抗汙染特性，電反饋以提高頻響，四臺階三通 滑閥使得主閥芯導向性好而不易卡阻。同時，本三通電液伺服閥的頻響在20Hz內幅頻特性 平直，且相位滯後小；幅頻特性無超調；幅、相頻寬大於90Hz。
圖1是本發明提供的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥的結構示意圖。
圖中1.中間閥塊；2.上蓋；3.外殼；4.力矩馬達；5.射流管組件；6.接收器；
7.閥套；8.先導閥電插座；9.位移傳感器；IO.電路板；ll.閥體。
具體實施例方式
本發明提供的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥(以下簡稱三通電液伺服閥)， 適用於具有高動態響應要求的軋機壓下/上輥縫位置、軋制壓力或軋制力控制系統。
三通電液伺服閥的結構如圖1所示，主要由主閥、射流管先導級和檢測反饋裝置 等組成，其中主閥選用帶閥套7的四臺階三通滑閥，並由射流管式先導級驅動，以適應軋 機工況需求並使得主閥芯導向性好而不易卡阻；應用射流管式先導級控制，使此三通伺服 閥抗汙染性好；主閥芯(以下簡稱閥芯)的位置控制由控制電路(內置控制器)及主閥芯 所帶位移傳感器信號反饋來實現閉環控制，也就是說閥芯的位移由其端部的位移傳感器9 測得，並反饋至內置控制器中。射流管先導級主要由力矩馬達4、射流管組件5和接收器6 組成。 所述的四臺階三通滑閥為本發明的重要部件，其結構如圖1所示閥體11的結構 為帶閥芯及閥套7的三通兩級伺服閥主閥體，閥芯與閥套經精密配磨裝在閥體11中，閥芯 端部安裝位移傳感器9。功率級僅有一個控制腔，直接滿足軋機壓下系統的工況需求，比目 前使用的四通標準伺服閥減少了精密配磨加工尺寸。閥芯的四個臺階中，中間的兩個臺階 內側分別為供油和回油銳邊，中間軸段通工作油口，兩端的臺階主要用作導向。
所述的內置控制器裝在電路板10上，該控制器為現有技術，主要由前置放大電 路、功率放大電路、調節器和調零電路組成。電路板10通過螺釘裝在閥體11的外殼內。
所述力矩馬達4採用乾式永磁結構，為市售產品，例如磁鋼LNGT56。該力矩馬達裝 在上蓋2中，用於驅動射流管組件5中的銜鐵，彈簧管支撐著銜鐵、射流管，並使力矩馬達與 液壓部分隔離。上蓋2位於的外殼3內。 所述射流管組件5為市售產品，例如中船重工704所和上海諾瑪液壓系統有限公 司提供的①220 ①450mm射流管，其包括射流管、彈簧管和銜鐵。射流管採用能高速射流 (高達150m/s)的噴嘴，其裝在中間閥塊l中，距離閥塊中的接收器0.4 0.5mm。接收器 的兩腔經閥體油路通往閥芯的兩端。高接受效率的射流管先導級，具有很高的無阻尼自然 頻率，且不會產生滿舵失效現象；射流放大器沒有壓力負反饋作用，壓力效率和容積效率較 高，推動閥芯力較大，提高了閥芯的位置重複精度；射流管先導級低壓工作性能優良，甚至 可以在0. 5MPa供油條件下正常工作。 本發明採用的射流管先導級具有很高的無阻尼自然頻率，且不會產生滿舵失效現 象。該射流管先導級中，其射流放大器沒有壓力負反饋作用，壓力效率和容積效率較高，推 動閥芯力較大，提高了閥芯的位置重複精度；射流管先導級低壓工作性能優良，甚至可以在 0. 5 1M Pa低壓供油條件下也能正常工作。 圖1中外殼3為先導級的保護罩。先導閥電插座8裝在主閥體11端部殼體上， 其為三通伺服閥的電氣接口。
本發明採用超大流量閥體流道設計，先導級控制油外控、外洩可進行選擇；主閥芯
的驅動面積小使得閥具有高的動態響應，較小的先導級流量也可驅動閥芯迅速響應。可運
用於軋制過程中所需要的高解析度和高動態響應的壓下或壓上高壓伺服系統中。 所謂壓下或壓上高壓伺服系統是指以高壓油液為介質、以壓下/上缸為執行機構
來控制軋制產品縱向厚差的自動控制系統。 下面簡述本發明的工作過程。 當力矩馬達的線圈有電流通過時，產生的電磁力使射流管噴嘴偏離零位。大部分 油液集中射向一側的接收器，因而在接收器兩個控制口產生壓力差，該壓差推動主閥芯移 動進而形成先導流量。三通電液伺服閥的實際輸出流量與輸入的指令電信號和閥的壓降有 關。當三通電液伺服閥開口度一定時，負載流量與閥銳邊節流口前後壓降的平方根成正比。
給三通電液伺服閥的集成式控制放大器輸入一個與閥期望流量成正比的指令信 號來驅動先導級；射流管偏轉並在閥芯驅動面積兩端產生壓差驅動閥芯移動。位移傳感器 9測得閥芯的實際位移，並反饋到控制放大器與指令信號比較；基於偏差信號，控制放大器 驅動力矩馬達4，直至偏差為零，並達到與指令信號成正比的閥芯位移。圖1中閥芯右移時， 供油壓力P通向工作油口 A，而洩油口 T被遮蓋與工作油口 A不連通，應用於軋機壓下/上 的軋制壓緊或施力工況；閥芯左移時，供油壓力P被遮蓋與工作油口 A不連通，而工作油口 A通向洩油口 T，此時應用於軋機壓下/上的輥縫打開或減小力的工況。
權利要求
一種軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，其特徵是主要由主閥、射流管先導級和檢測反饋裝置組成，其中主閥由射流管式先導級驅動，閥芯端部裝有位移傳感器，閥芯的位置由控制電路及位移傳感器信號反饋來實現閉環控制；射流管先導級主要由力矩馬達、射流管組件和接收器組成，力矩馬達裝在主閥的上蓋中，採用乾式永磁結構，射流管裝在中間閥塊中，接收器的兩腔經主閥閥體油路通往主閥芯的兩端；主閥採用帶閥套的四臺階三通滑閥。
2. 根據權利要求1所述的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，其特徵在於所述射流管 裝在中間閥塊中，該射流管與中間閥塊中的接收器的距離為0. 4 0. 5mm。
3. 根據權利要求2所述的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，其特徵在於所述射流管 先導級在0. 5 lMPa供油條件下也能正常工作。
4. 根據權利要求1所述的軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，其特徵在於所述四臺階 三通滑閥，其閥體結構為帶閥芯、閥套的三通兩級伺服閥；功率級僅有一個控制腔，直接滿 足軋機壓下系統的工況需求；閥芯的四個臺階中，中間的兩個臺階內側分別為供油和回油 銳邊，中間軸段通工作油口 ，兩端的臺階主要用作導向。
5. 權利要求1至4中任一權利要求所述軋機壓下系統專用三通電液伺服閥的用途，其 特徵在於所述三通電液伺服閥在軋制過程中所需要的高解析度和高動態響應的壓下或壓 上高壓伺服系統中的應用。
全文摘要
本發明涉及軋機壓下系統專用三通電液伺服閥，主要由主閥、射流管先導級和檢測反饋裝置組成，其中主閥採用帶閥套的四臺階三通滑閥，由射流管式先導級驅動，閥芯端部裝有位移傳感器，閥芯的位置由控制電路及位移傳感器信號反饋來實現閉環控制；射流管先導級主要由力矩馬達、射流管和接收器組成，力矩馬達裝在主閥的上蓋中，採用乾式永磁結構，射流管裝在中間閥塊中，接收器的兩腔經主閥閥體油路通往主閥芯的兩端。本發明具有結構簡單、加工成本低、實用性強和性能優異等優點，可運用於軋制過程中所需要的高解析度和高動態響應的壓下或壓上高壓伺服系統中。
文檔編號B21B31/16GK101776097SQ20091025853
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月9日 優先權日2009年12月9日
發明者丁文紅, 嚴裕寧, 張尚盈, 李玉清 申請人:中冶南方工程技術有限公司