一种磁流变先导阀.pdf

本发明公开了一种磁流变先导阀，包括磁流变先导锥阀阀芯、前盖板、磁流变先导阀活塞、电磁线圈及铁芯、磁流变先导阀阀体、辅助调压弹簧、调压螺杆、单向阀片、过流板、压块；磁流变先导锥阀阀芯的阀杆穿过前盖板，安装进入磁流变先导阀阀体内，并与磁流变先导阀活塞紧密连接；磁流变先导阀活塞、磁流变先导阀阀体、电磁线圈及铁芯间形成工作间隙使磁流变液体流动；磁流变先导阀活塞与磁流变先导阀阀体及电磁线圈及铁芯为高导磁材料；过流板与磁流变先导锥阀阀芯的阀杆间形成空间，单向阀片可以在该空间内弹性变形；旋转辅助调压螺杆即可推动其前端的压块压缩或释放辅助调压弹簧。

权利要求书
1.  一种磁流变先导阀，包括磁流变先导锥阀阀芯(1)、前盖板(3)、 磁流变先导阀活塞(5)、电磁线圈及铁芯(6)、磁流变先导阀阀体(7)、辅 助调压弹簧(8)、调压螺杆(11)、单向阀片(15)、过流板(14)、压块(12)；
其特征在于：磁流变先导锥阀阀芯(1)的阀杆穿过前盖板(3)，安装进 入磁流变先导阀阀体(7)内，并与磁流变先导阀活塞(5)紧密连接；磁流变 先导阀活塞(5)、磁流变先导阀阀体(7)、电磁线圈及铁芯(6)间形成工作 间隙(16)使磁流变液体(13)流动；磁流变先导阀活塞(5)与磁流变先导阀 阀体(7)及电磁线圈及铁芯(6)为高导磁材料；过流板(14)与磁流变先导锥 阀阀芯(1)的阀杆间形成空间，单向阀片(15)可以在该空间内弹性变形； 旋转辅助调压螺杆(11)即可推动其前端的压块(12)压缩或释放辅助调压 弹簧(8)。

2.  根据权利要求1所述的一种磁流变先导阀，其特征在于：与所述磁 流变先导阀连接的主阀适用于工作介质为普通液压油的液压传动系统；磁 流变先导阀内工作介质为磁流变液，磁流变液体密闭在磁流变先导阀内， 容积在30-150ml。

3.  根据权利要求1所述的一种磁流变先导阀，其特征在于：所述磁流 变先导阀活塞(5)和电磁线圈及铁芯(6)间形成的工作间隙的宽度为 0.3-3mm，长度为6-60mm。

4.  根据权利要求1所述的一种磁流变先导阀，其特征在于：所述磁流 变先导阀活塞(5)靠近中心位置均布3-6个通流孔(17)，通流孔(17)中 心距离磁流变先导阀活塞(5)外圆表面径向距离大于5mm。

5.  根据权利要求4所述的一种磁流变先导阀，其特征在于：所述磁流 变先导阀活塞(5)与磁流变先导锥阀阀芯(1)相反方向处的端面安装有所 述单向阀片(15)和过流板(14)，单向阀片(15)由弹性材料制成，可以在 过流板(14)与活塞(5)端面间的空间内产生弹性变形，封闭或开启通流孔 (17)。

6.  根据权利要求1所述的一种磁流变先导阀，其特征在于：所述磁流 变先导阀阀体(7)一侧安装所述有辅助调压弹簧(8)和调节辅助调压弹簧 (8)的预紧力的压块(12)及螺杆(11)。

7.  根据权利要求2所述一种磁流变先导阀，其特征在于：所述主阀工 作压力的调节范围为1-40MPa。

说明书一种磁流变先导阀
技术领域
本发明涉及液压传动技术领域，尤其涉及一种磁流变先导阀。
技术背景
液压阀是液压系统中控制液压油流动方向、压力和流量的控制元件，其结 构有直动式和先导式，先导式液压阀适用于回路压力较高的系统。主阀的开启 压力是通过旋转先导阀阀芯后方的螺杆，调节先导阀弹簧预紧力来实现的。其 特点是调节方便、灵活，但压力控制范围有限、且无法实现压力实时调控及调 节的自动化、程序化和智能化。磁流变液体是一种粘度可控的“智能材料”， 常态下不能够承受剪切力，即很小的剪切力就可以使其流动；但是处于磁场环 境中时，其能够承受一定的剪切应力，当作用在液体上的剪切力小于其屈服应 力时，磁流变液体不会流动，仅产生弹性变形，只有当剪切力大于屈服应力时 液体才会流动。磁流变液体的“智能”性表现在，其粘度和剪切屈服应力是随 所处的磁场强度变化的，磁场强度越大，其粘度和剪切屈服应力也随之增大。 目前基于磁流变技术的液压阀普遍存在两方面的不足，其一是应用磁流变液体 作为工作介质，而磁流变液体由液态连续相和固体颗粒分散相组成，粘度大、 易发热、成本高，所以不适宜大量用作液压传动的工作介质；其二，磁流变阀 中仅包括一处工作间隙，阀动作时磁流变液体粘度增大，在间隙内流过时会承 受较大的粘性阻力从而调节先导阀芯开启压力，但当阀处于复位行程时，液体 依然处于磁场中而保持高粘度，这使得复位行程也承受大的粘性阻力，会导致 阀门不能及时复位或者复位动作滞后明显，增加了液压阀的响应时间。
发明内容
本发明的内容是提供一种采用磁流变液体为工作介质的先导阀，通过调节 磁流变先导阀线圈中的电流强度和先导阀弹簧的预紧力来控制主阀开启压力， 实现调控实时化、自动化、智能化和增大压力调节范围的目的，同时具有响应 动作迅速的特点。本发明的磁流变先导阀磁流变液体仅封闭于先导阀内，主阀 仍可适用于以普通液压油为工作介质的液压传动系统。
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种磁流变先导阀，包括磁流变 先导锥阀阀芯1、前盖板3、磁流变先导阀活塞5、电磁线圈及铁芯6、磁流变 先导阀阀体7、辅助调压弹簧8、调压螺杆11、单向阀片15、过流板14、压块 12；
磁流变先导锥阀阀芯1的阀杆穿过前盖板3，安装进入磁流变先导阀阀体 7内，并与磁流变先导阀活塞5紧密连接；磁流变先导阀活塞5、磁流变先导 阀阀体7、电磁线圈及铁芯6间形成工作间隙16使磁流变液体13流动；磁流 变先导阀活塞5与磁流变先导阀阀体7及电磁线圈及铁芯6为高导磁材料；过 流板14与磁流变先导锥阀阀芯1的阀杆间形成空间，单向阀片15可以在该空 间内弹性变形；旋转辅助调压螺杆11即可推动其前端的压块12压缩或释放辅 助调压弹簧8。
在一较佳实施例中：与所述磁流变先导阀连接的主阀适用于工作介质为普 通液压油的液压传动系统；磁流变先导阀内工作介质为磁流变液，磁流变液体 密闭在磁流变先导阀内，容积在30-150ml。
在一较佳实施例中：所述磁流变先导阀活塞5和电磁线圈及铁芯6间形成 的工作间隙的宽度为0.3-3mm，长度为6-60mm。
在一较佳实施例中：所述磁流变先导阀活塞5靠近中心位置均布3-6个通 流孔17，通流孔17中心距离磁流变先导阀活塞5外圆表面径向距离大于5mm。
在一较佳实施例中：所述磁流变先导阀活塞5与磁流变先导锥阀阀芯1相 反方向处的端面安装有所述单向阀片15和过流板14，单向阀片15由弹性材料 制成，可以在过流板14与活塞5端面间的空间内产生弹性变形，封闭或开启 通流孔17。
在一较佳实施例中：所述磁流变先导阀阀体7一侧安装所述有辅助调压弹 簧8和调节辅助调压弹簧8的预紧力的压块12及螺杆11。
在一较佳实施例中：所述主阀工作压力调节范围为1-40MPa。
相较于现有技术，本发明具备以下有益效果：
1.将主阀与磁流变先导阀结合，使磁流变阀应用于普通液压油为工作介质 的液压传动系统，增强了液压系统的工作能力，也扩大了磁流变阀的应用范围； 磁流变先导阀采用电流信号控制，实现了主阀工作压力的自动化、智能化和实 时化控制。
2.磁流变先导阀内部增加通流孔，使得先导阀芯开启时受产生磁流变效 应的磁流变液体粘性力控制，而当先导阀芯复位时，磁流变液体经通流孔流动， 处于磁流变效应影响区外，因此磁流变液体的流动性并未降低，复位动作响应 迅速、灵敏。
3.辅助调压螺杆与电磁线圈共同调节控制压力，增大了调压范围。
附图说明
图1为磁流变先导阀的结构示意图；
图2为磁流变先导阀中单向阀片的结构示意图。
具体实施方式
下文结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
参考图1-2，一种磁流变先导阀，与之连接的主阀工作介质为普通液压油， 主阀工作压力调节范围为1-40MPa，所述磁流变先导阀内工作介质为磁流变液， 磁流变液体容积在30-150ml。
所述磁流变先导阀包括：磁流变先导锥阀阀芯1、前盖板3、磁流变先导阀 活塞5、电磁线圈及铁芯6、磁流变先导阀阀体7、辅助调压弹簧8、调压螺杆 11、单向阀片15、过流板14、压块12；所述磁流变先导锥阀阀芯1的阀杆穿 过前盖板3，安装进入磁流变先导阀阀体7内，并与磁流变先导阀活塞5紧密 连接，磁流变先导阀活塞5、磁流变先导阀阀体7、电磁线圈及铁芯6间形成 工作间隙16使磁流变液体13流动，所述工作间隙的宽度为0.3-3mm，长度为 6-60mm。磁流变先导阀活塞5与磁流变先导阀阀体7和电磁线圈及铁芯6为高 导磁材料。
所述磁流变先导阀活塞5靠近中心位置均布3-6个通流孔17，通流孔中心 距离磁流变先导阀活塞外圆表面径向距离大于5mm。磁流变先导阀活塞5与磁 流变先导锥阀阀芯1相反方向处的端面安装有单向阀片15和过流板14，单向 阀片由弹性材料制成，可以在过流板(14)与活塞(5)端面间的空间内产生弹性 变形，封闭或开启通流孔17。
所述过流板14与磁流变先导锥阀阀芯1的阀杆间形成空间，单向阀片15 可以在该空间内发生弹性变形，封闭或开启通流孔17。
磁流变先导阀阀体7一侧有辅助调压弹簧8和调节弹簧预紧力的压块12、 调压螺杆11及配合件9、10。旋转调压螺杆11即可推动其前端的压块12压缩 或释放辅助调压弹簧8。
工作时，液压油由主阀内阻尼孔进入中磁流变先导锥阀阀芯1的左腔。当 液压系统的压力小于磁流变先导锥阀阀芯1右侧的磁流变液体剪切屈服应力和 磁流变先导阀弹簧弹性力之和时，磁流变先导锥阀阀芯1不会开启。当系统液 压力大于磁流变先导锥阀阀芯1右侧的磁流变液体剪切屈服应力和磁流变先导 阀弹簧弹性力之和时，磁流变先导锥阀阀芯1带动磁流变先导阀活塞5共同向 右移动，同时磁流变液体自磁流变先导阀活塞5后腔通过工作间隙16向前腔 流动，磁流变先导锥阀阀芯1开启。主阀内液压油从磁流变先导锥阀阀芯1开 启的通道口接通油箱，此时主阀芯上下两腔形成压力差。当主阀芯上的压力差 能够平衡主阀芯弹簧力时，主阀芯开启。
磁流变先导锥阀阀芯1开启运动时，磁流变液体的压力通过过流板14上的 孔作用于单向阀片15的右侧面，使其弹性变形而贴紧磁流变先导阀活塞5的 右端面，从而封磁流变先导阀活塞5上的通流孔17，因此磁流变液体只能通过 工作间隙16流动，而工作间隙16处于电磁线圈及铁芯6产生的磁力线影响范 围内，只有主阀进口处的液压力能够克服磁流变液屈服前的粘性力和磁流变先 导阀弹簧力时，磁流变液才会流动，主阀阀芯才能够开启。调节电磁线圈及铁 芯6中电流强度，能够改变磁流变液的剪切屈服应力，即其产生流动所需的力， 也就可以调节主阀的开启压力。
液压系统工作压力下降，低于主阀开启压力时，磁流变先导阀活塞5左侧 的液压力小于右侧的压力，辅助调压弹簧8将磁流变先导阀活塞5向前推，磁 流变先导阀活塞5前腔的磁流变液压力通过通流孔17作用于单向阀片15的左 侧面，单向阀片恢复弹性变形前的形状，打开通流孔17。而通流孔17与电磁 线圈及铁芯6的距离较大，受磁力线影响微弱，因此通流孔17内磁流变液体 13粘度低易于流动，因此可以迅速流至活塞后腔，使磁流变先导锥阀阀芯复位， 主阀芯关闭。
电磁线圈电流强度的控制能够实现实时化和智能化，但磁流变先导阀内空 间有限，所以电磁线圈匝数不宜过多，可以加载的电流强度通常在0-2.5A，所 产生的磁流变液剪切应力即可在此范围内调节。为了增大主阀压力调节范围， 在先导阀后部，加装了辅助调压弹簧8、调压螺杆11和压块12，向内旋紧调 压螺杆11压缩辅助调压弹簧8增大弹性力或向外释放调压螺杆11减小弹性力， 再结合磁流变液体粘性阻力的控制，就可以实现大范围、无级、连续的主阀压 力控制。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护 范围应该以权利要求的保护范围为准。