[01136912]一种径向流动两级盘式磁流变阀

液压控制系统中,液压控制阀主要用来控制液压执行元件中液流的压力、流量及流动方向从而控制液压执行元件的启动、停止,改变运动的速度、方向、力以及动作顺序等,以满足各类液压设备对运动、速度、力和转矩等负载工况的要求。因此液压控制阀的性能直接影响到液压系统的静态特性、动态特性及工作可靠性,是液压控制系统中的核心控制单元之一。随着高新技术的发展,液压传动的工程应用对液压元件的要求越来越高,传统的液压控制阀由于存在活动的机械部件,不仅结构复杂、体积大、加工要求高、容易磨损、成本高,而且还存在不易控制、响应慢、工作噪声大、工作可靠性低等问题。 磁流变阀是以磁流变液的磁流变效应为控制原理设计的一种新型智能液压控制元件。通过改变外加磁场强度的大小来调节磁流变阀的控制压力、流量及液流的流动方向,实现磁流变阀的智能控制。磁流变阀由于没有可移动的机械部件,阀进出口的压力、流量可由外加电流控制,因此响应速度快、噪声低、能耗小、工作稳定可靠,具有良好的工业应用前景。 在进行磁流变阀结构设计时,首先要考虑的是磁流变液在磁流变阀阻尼间隙内的流动方向必须与磁场方向垂直;其次是尽可能增大磁流变液在磁流变阀内部的液流通道。一般情况下,可通过以下两种方法来提高磁流变阀进出口压力差的可调范围。一是在相同输入电流下,尽量在磁流变液饱和范围内提高阻尼间隙内的磁感应强度。常用的方法是减小磁流变阀的阻尼间隙宽度,但由于磁流变液久置未用再次启用时,容易出现颗粒沉淀从而堵塞阻尼间隙,导致磁流变阀失效。目前常用的轴向流动式磁流变阀由于阻尼间隙设计过小很容易出现这种堵塞情况。第二就是提高阻尼间隙的长度,这种情况受安装空间以及阀本身的结构尺寸等条件限制很难实现。目前也有在较小空间内增加阻尼间隙的结构设计,如中国专利ZL 200810065763.9 提出了一种非直线液流通道的磁流变阀,通过在磁流变阀定位盘和导磁盘的对应端面上设置非直线形液流通道来加长磁流变液流动的路径长度。但这种磁流变阀的有效阻尼间隙在励磁线圈的两侧,没有很好的利用磁力线的分布及走向,实际上并没有有效地提高阀进出口压差的可调范围。 基于此,在实际设计过程中,要同时增加阻尼间隙内的磁感应强度和提高有效阻尼间隙的长度比较困难。因此,设计一种性能稳定且结构相对紧凑的磁流变阀,使磁流变阀的进出口压差更大、压力控制范围更宽,是本行业亟需解决的问题,也是进一步拓宽磁流变阀工业应用的前提。 为了克服现有技术中存在的问题,本发明提出一种径向流动两级盘式磁流变阀。该磁流变阀采用的是径向流动圆盘式阻尼间隙,阻尼间隙位于线圈的中间位置,并且磁流变液液流通道是径向流动的。这种结构设计很好的利用了磁力线的走向,使其在增加了阻尼间隙长度的同时并没有减小阻尼间隙中的磁感应强度,这样既保证了其具有足够大的压力差,也不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞现象出现,阀的性能更稳定。另外,与常用的单线圈圆环式阻尼间隙磁流变阀相比,本发明采用的是双线圈两级圆盘式阻尼间隙,可形成四段有效阻尼间隙,构成四级压差可控,使得与磁场有关的压差占总的阀进出口压差的比例更大,阀比更小,这样就使阀的压差可调范围变得更宽。另外,本发明磁流变阀的阻尼间隙是通过阻尼圆盘的自身结构形成的,这样使阀的阻尼间隙定位更加方便和准确,装配也更加方便。 本发明磁流变阀采用的是径向流动圆盘式阻尼间隙,阻尼间隙位于线圈的中间位置,并且磁流变液液流通道是径向流动的。这种结构设计很好的利用了磁力线的走向,使其在增加了阻尼间隙长度的同时并没有减小阻尼间隙中的磁感应强度,这样既保证了磁流变阀具有足够大的压力差,也不会因阻尼间隙太窄而造成堵塞现象出现,磁流变阀的性能更稳定。 与常用的单线圈圆环式阻尼间隙磁流变阀相比,本发明磁流变阀采用的是双线圈两级圆盘式阻尼间隙,可形成四段有效阻尼间隙,构成四级压差可控,使得与磁场有关的压差占总的阀进出口压差的比例更大,这样就使阀的压差可调范围变得更宽。 本发明磁流变阀的阻尼间隙是通过阻尼圆盘的自身结构形成的,这样使阀的阻尼间隙定位更加方便和准确,装配也更加方便。另外,径向流动圆盘阻尼间隙结构使得阀的内部空间结构更紧凑,体积也更小。