双向压扭联轴器滞环颤振补偿技术体现

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。