雙向壓扭聯軸器滯環顫振補償技術體現

   本文針對2D電液比例方向閥設計一種雙向壓扭聯軸器，可放大驅動閥桿轉動的扭轉力矩和旋轉角度，實現位置反饋；球型滾輪元件可避免楔形件上螺旋槽的加工；滾輪點接觸滾動能有 效減小機械摩擦力等非線性因素的不利影響；利用顫振補償技術降低滾輪間隙所產生的滯環非線性，起到消 除間隙的作用，提高該壓扭聯軸器的輸入輸出特性。提出一種針對2D電液比例方向閥的雙向壓扭聯軸器的設計方案，用球型滾輪傳遞運動，將楔形件的直線運動轉換為閥芯的旋轉運動，同時放大輸出轉矩和2D閥芯的扭轉角度。建立了壓一扭聯軸器的動力學方程，用相平面法研究了其顫振補償間隙特性，采用顫振補償技術降低壓扭聯軸器的滯環，達到消 除間隙的效果。在建立數學模型和制作樣機的基礎上，對楔形件直線運動與閥桿旋轉角度之間的關系進行了仿真和實驗，仿真分析與實驗結果基本吻合，實驗結果表明：采用顫振補償技術可有 效降低因間隙產生的滯環；顫振幅值為間隙量50時，滯環約為3．7，顫振幅值大于問隙量時，滯環小于2。

2D閥具有液壓導控橋路壓力變益大的優點。即給2D閥芯一微小轉角，便可使其敏 感腔的壓力發生較大變化，從而驅動主閥芯軸向運動。壓一扭聯軸器具有受壓后扭轉的特性，可將電磁鐵推桿的直線運動按比例轉換為閥芯的扭轉運動。因此，將壓一扭聯軸器應用于2D閥設計。壓一扭聯軸器是2D電液比例換向閥設計的關鍵所在，它的非線性將直接影響2D電液比例換向閥的性能J。2D電液比例換向閥的非線性主要產生于其壓一扭聯軸器，這是由于壓～扭聯軸器本身所存在的機械間隙、彈簧阻力和摩擦力等因素所致；推桿式、螺旋式等剛性壓扭聯軸器能傳遞較大的扭矩，但摩擦力影響較大，且有間隙，滯環較大；簧片式等彈性壓扭聯軸器，雖不受摩擦力影響，但無法傳遞較大扭矩，且重復性和線性度較差。雙向壓扭聯軸器工作原理因高壓、大流量電液比例閥閥芯受到液動力和摩擦力的影響，難以直接驅動閥芯軸向運動J，因而采用壓扭聯軸器來實現電磁鐵直線運動和閥芯旋轉運動的轉換，將2D電液比例方向閥的導閥和主閥融為一體，通過壓扭放大驅動技術實現位置反饋。其工作原理，合理設計楔形件上斜槽的傾斜角度和中 心軸的有 效長度，閥芯可獲得較大的旋轉力矩，克服閥芯的摩擦力驅動閥芯順(逆)時針轉動；閥芯左、右端臺肩上各開設一對高低壓孔c和d，閥體上開設感受通道f，高低壓孔與感受通道相交形成兩個微小弓形面積，串聯成液壓阻力半橋，控制左右敏感腔的壓力。由于閥芯順(逆)時針轉動，閥右(左)敏感腔的壓力升高，左(右)敏 感腔的壓力降低，閥芯向左(右)運動，中 心軸兩端的滾輪受到楔形件上斜槽的約束，閥芯軸向移動的同時也產生回轉，使閥芯兩端敏感腔的壓力重新恢復為穩態的平衡值，閥芯到達與比例電磁鐵推力成比例的新平衡位置；閥芯位移與電磁鐵推力和閥芯旋轉角度成線性關系。雙向壓扭聯軸器工作原理，中 心軸兩端的球型滾輪元件在斜槽中滾動，將楔形件的直線運動轉換為閥桿的旋轉運動。比例電磁鐵失電時，壓扭聯軸器組件通過內、外彈簧和大、小墊片保持初始零位；電磁鐵正向通電，連接套筒(與推桿固連)被電磁鐵驅動向左，推動楔形件向左運動，使閥桿產生逆時針方向的旋轉；電磁鐵斷電，在外彈簧作用下楔形件右移復位，帶動閥桿順時針復位；電磁鐵反向通電時，原理類似，動作相反。電磁鐵對楔形件的軸向驅動力相當于直動式比例閥的驅動力，低壓、小流量的工況下可實現閥芯直接運動。