用于軟土盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電液比例控制系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體地說，設(shè)及一種應(yīng)用于盾構(gòu)機(jī)的 用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥。
【背景技術(shù)】
[0002] 電液比例閥是采用比例控制技術(shù)，介于開關(guān)型液壓閥和電液伺服閥之間的一種液 壓元件。由于電液比例閥能夠與電子控制裝置組合，因而便于對(duì)各種輸入、輸出信號(hào)進(jìn)行運(yùn) 算處理，W實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。同時(shí)，電液比例閥具有抗污染、低成本且響應(yīng)速度快等優(yōu) 點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 現(xiàn)有的電液比例換向閥一般可采用直動(dòng)式和導(dǎo)控型兩種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。直動(dòng)式 電液比例換向閥由旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)閥忍運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可W在零壓力下工 作，但由于受旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵輸出推力的限制無法實(shí)現(xiàn)大流量控制。導(dǎo)控型電液比例換向 閥由導(dǎo)閥控制主閥敏感腔的壓力變化，產(chǎn)生較大的液壓靜壓力驅(qū)動(dòng)主閥忍運(yùn)動(dòng)，可W實(shí)現(xiàn) 大流量控制，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。盾構(gòu)依靠液壓缸的推力向前推進(jìn)，其前進(jìn)方向和形態(tài)是靠液壓 缸的協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的。由于復(fù)雜的地質(zhì)條件，在盾構(gòu)施工過程中存在諸多不可預(yù)見的問題， 為了保證隧道施工曲線的準(zhǔn)確性和嚴(yán)格控制推進(jìn)過程中地表的沉降，盾構(gòu)推進(jìn)液壓系統(tǒng)必 須能夠可靠地完成工作。作為此系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部件，推進(jìn)液壓閥組要具有良好的動(dòng)態(tài)特 性，否則會(huì)影響整個(gè)掘進(jìn)過程的控制，同時(shí)，盾構(gòu)機(jī)的安裝位置空間有限，對(duì)電液比例換向 閥的體積也有嚴(yán)格的限制。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種高壓大 流量，且體積緊湊的一種用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥。
[0005] 本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造了一種用于軟±盾構(gòu)機(jī)的 力反饋型電液比例換向閥，包括換向閥與旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵;所述換向閥包括閥體，W及安裝 在所述閥體內(nèi)的閥忍;所述旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵包括殼體，W及安裝在所述殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)子;所述 電液比例換向閥還包括用于連接所述換向閥與所述旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵的扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭 聯(lián)軸器；
[0006] 所述扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器包括與所述閥忍固定連接的第一連接部、與所述 轉(zhuǎn)子固定連接的第二連接部、連接在所述第一連接部與所述第二連接部之間的第一彈性螺 旋件與第二彈性螺旋件、安裝板，W及多個(gè)反饋桿;所述閥忍、所述第一連接部、所述第二連 接部，W及所述轉(zhuǎn)子均同軸設(shè)置;所述第一連接部、所述第二連接部、所述第一彈性螺旋件、 所述第二彈性螺旋件、所述安裝板W及所述反饋桿為一體化結(jié)構(gòu)；
[0007] 所述第一連接部與所述第二連接部為外徑相同的圓柱體;所述第一彈性螺旋件與 所述第二彈性螺旋件的旋向相同，且所述第一彈性螺旋件與所述第二彈性螺旋件分別在所 述第一連接部的同一端面上的投影相互分離;所述安裝板包括固定安裝在所述閥體上的板 體，W及開設(shè)在所述板體中屯、的通孔;所述第一連接部可在所述通孔中伸縮運(yùn)動(dòng);每個(gè)所述 反饋桿連接在所述第一連接部的外壁與所述通孔的內(nèi)壁之間；多個(gè)所述反饋桿均勻地分布 在所述第一連接部的外壁上；
[0008] 當(dāng)所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)W帶動(dòng)所述第二連接部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，所述第一彈性螺旋件與所述 第二彈性螺旋件產(chǎn)生相對(duì)扭轉(zhuǎn)W帶動(dòng)所述第一連接部旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0009] 在本實(shí)用新型所述的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥中，所述第一彈 性螺旋件與所述第二彈性螺旋件為相同結(jié)構(gòu)，且反向?qū)ΨQ設(shè)置，其數(shù)學(xué)模型如下：
[0014] 其中；
[0015] d):第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件端面投影對(duì)應(yīng)的圓屯、角；
[0016] r:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件端面投影對(duì)應(yīng)的半徑；
[0017] (6:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件上任意一段螺旋體端面投影對(duì)應(yīng)的圓屯、角； [00 1引 X:圓屯、角d)對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)；
[0019] 1:圓屯、角4對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)；
[0020] 0:第一彈性螺旋件、第二彈性螺旋件X處截面轉(zhuǎn)過的角度；
[0021 ] W:第一彈性螺旋件、第二彈性螺旋件X處的曉度；
[0022] S:第一彈性螺旋件與第二彈性螺旋件的錯(cuò)位距離。
[0023] 在本實(shí)用新型所述的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥中，所述板體呈 正方體。
[0024] 在本實(shí)用新型所述的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥中，所述電液比 例換向閥還包括套裝在所述扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器一端的外部的套筒;所述套筒的一 端與所述安裝板固定連接，所述套筒的另一端與所述殼體連接。
[0025] 在本實(shí)用新型所述的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥中，所述套筒為 方形的中空結(jié)構(gòu)。
[0026] 在本實(shí)用新型所述的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥中，所述反饋桿 為四個(gè)。
[0027] 實(shí)施本實(shí)用新型的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥，具有W下有益效 果:所述電液比例換向閥采用帶反饋桿扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)比例電磁 鐵得電，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使閥忍旋轉(zhuǎn)，閥忍兩端壓差使閥忍移動(dòng)，第一彈性螺旋件與第二彈 性螺旋件產(chǎn)生軸向錯(cuò)位距離將產(chǎn)生一定的復(fù)位扭矩，且反饋桿也將產(chǎn)生一定的復(fù)位扭矩， 共同使第一連接部旋轉(zhuǎn)回初始角度，重新達(dá)到平衡，采用帶反饋桿的扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián) 軸器具有無摩擦傳遞、柔性好，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、體積小且加工裝配簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0028] 下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，附圖中：
[0029] 圖1是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例提供的用于軟±盾構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖2是圖1中的A部放大圖；
[0031] 圖3是圖1所示的電液比例換向閥中的扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器分別與閥忍、轉(zhuǎn) 子連接的結(jié)構(gòu)圖；
[0032] 圖4是圖1所示的電液比例換向閥中的扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)圖；
[0033] 圖5是圖1所示的電液比例換向閥中的扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器的局部結(jié)構(gòu)圖；
[0034] 圖6是圖1所示的電液比例換向閥中的第一彈性螺旋件與所述第二彈性螺旋件的 擾度簡(jiǎn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 為了對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對(duì)照附圖詳細(xì) 說明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0036] 如圖1、圖2、圖3、圖4W及圖5所示，本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例提供一種用于軟±盾 構(gòu)機(jī)的力反饋型電液比例換向閥，其包括換向閥1、旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵2、扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭 聯(lián)軸器3W及套筒4。
[0037] 具體地，如圖1、圖2W及圖3所示，該換向閥1包括閥體11，W及安裝在閥體11內(nèi)的 閥忍12。該旋轉(zhuǎn)比例電磁鐵2包括殼體21，W及安裝在殼體21內(nèi)的轉(zhuǎn)子22。換向閥1與旋轉(zhuǎn)比 例電磁鐵2均為現(xiàn)有技術(shù)中常見的結(jié)構(gòu)，在此不再寶述。
[0038] 如圖3、圖4、圖5并參閱圖1所示，該扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器3用于將旋轉(zhuǎn)比例電 磁鐵2中的轉(zhuǎn)子22的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閾Q向閥1中的閥忍12的轉(zhuǎn)動(dòng)。扭轉(zhuǎn)-拉扭彈性壓扭聯(lián)軸器3 包括第一連接部31、第二連接部32、第一彈性螺旋件33、第二彈性螺旋件34、安裝板35W及 反饋桿36。第一連接部31、第二連接部32、第一彈性螺旋件33、第二彈性螺旋件34、安裝板35 W及反饋桿36為一體化結(jié)構(gòu)，其整體性結(jié)構(gòu)較好，組裝拆卸所述電液比例換向閥時(shí)較為簡(jiǎn) 便。該實(shí)施例中，閥忍12、第一連接部31、第二連接部32, W及轉(zhuǎn)子22均同軸設(shè)置。
[0039] 其中，如圖4、圖5并參閱圖1、圖2所示，該第一連接部31與閥忍12固定連接，該第二 連接部32與轉(zhuǎn)子22固定連接，第一連接部31與第二連接部32為外徑相同的圓柱體。該第一 彈性螺旋件33與該第二彈性螺旋件34分別連接在第一連接部31與第二連接部32之間，也即 第一彈性螺旋件33連接在第一連接部31與第二連接部32相鄰的兩端面，第二彈性螺旋件34 同樣連接在第一連接部31與第二連接部32相鄰的兩端面。本實(shí)施例中，第一彈性螺旋件33 與第二彈性螺旋件34的旋向相同，且第一彈性螺旋件33與第二彈性螺旋件34分別在第一連 接部31的同一端面上的投影相互分離，該投影為扇環(huán)形，兩個(gè)投影呈軸對(duì)稱設(shè)置。當(dāng)轉(zhuǎn)子22 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)W帶動(dòng)第二連接部32轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一彈性螺旋件33與第二彈性螺旋件34產(chǎn)生相對(duì)扭 轉(zhuǎn)W帶動(dòng)第一連接部31旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0040] 參閱圖5、圖6所示，本實(shí)施例中，優(yōu)選地，第一彈性螺旋件33與第二彈性螺旋件34 為相同結(jié)構(gòu)，且反向?qū)ΨQ設(shè)置，其數(shù)學(xué)模型如下：
[0041 ] X= <1) ? r [0042] 1=1]). r
[0045] 其中；
[0046] d):第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件端面投影對(duì)應(yīng)的圓屯、角；
[0047] r:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件端面投影對(duì)應(yīng)的半徑；
[004引(6:第一彈性螺旋件或第二彈性螺旋件上任意一段螺旋體端面投影對(duì)應(yīng)的圓屯、角；
[0049] X:圓屯、角d)對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)；
[0050] 1:圓屯、角4對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng)；