一种三通插装式比例节流阀及其负载控制方法
技术领域
本发明涉及一种液压控制阀，具体涉及一种三通插装式比例节流阀及其负载控制方法。
背景技术
插装阀主流产品是二通插装阀，插装阀的基本构件为标准化、通用化、模块化程度很高的插装式阀芯、阀套、插装孔和适应各种控制功能的盖板组件；此外还有三通插装阀，三通插装阀具有压力油口、负载口和回油口，可以独立控制一个负载，但由于其通用化、模块化程度并不高，所以应用远远不及二通插装阀。
目前，插装阀多为由不同功能的控制盖板和先导控制阀组成，先导控制阀往往是开关型电磁阀，不能进行连续控制，且阀的控制精度并不高，另外一些先导式插装阀的先导级也有比例阀控制，因为比例阀含有控制死区，往往导致整阀的动态性能不好，并不能适用在某些高速控制，要求控制精度较高的液压系统中。
发明内容
针对现有三通插装阀所存在的问题，需要一种控制精度高的三通插装阀方案。
为此，本发明的目的在于提供一种高精度的三通插装式比例节流阀，并据此提供一种高精度的负载控制方法。
为达到上述目的，本发明提供的一种三通插装式比例节流阀，所述三通插装式比例节流阀包括主阀，所述三通插装式比例节流阀还包括伺服比例换向阀、位置传感器、比例放大器和换向板，所述位置传感器设置在主阀内，并可感应主阀内的主阀芯的位置，所述比例放大器设置在伺服比例换向阀内，并与伺服比例换向阀内的比例电磁铁连接以及与位置传感器连接，所述换向板分别连接主阀和伺服比例换向阀。
在本发明的一个优选实施例中，所述主阀包括主阀体、主阀套、主阀芯、阀芯端盖和端盖，所述主阀芯可移动地设置在主阀体内，所述主阀套套设在主阀芯上，阀芯端盖通过螺纹连接方式设置在主阀芯的顶端，所述位置传感器设置在阀芯端盖上，所述端盖设置在主阀体上。
在本发明的一个优选实施例中，所述主阀芯上设有防转螺钉孔。
在本发明的一个优选实施例中，阀芯端盖通过螺纹连接方式可拆卸地设置在主阀芯的顶端。
在本发明的一个优选实施例中，所述主阀芯上开有密封槽，密封槽内装配格莱圈，所述格莱圈将相配合的主阀芯与阀体分割出两个封闭的控制腔，以用于控制阀的开启和关闭。
在本发明的一个优选实施例中，所述阀体上设有排气孔，用于排出控制腔内混入的空气。
在本发明的一个优选实施例中，所述排气孔处装配高压堵头，防止油液外泄。
在本发明的一个优选实施例中，所述主阀体与伺服比例换向阀的阀体采用标准6通径板式连接底面，所述换向板为标准6通径板式连接底面，可交叉勾通A、B油口。
为了达到上述目的，本发明提供的三通插装式比例节流阀的负载控制方法，其通过伺服方向控制连续成比例的调整来调节主阀的流量大小。
在本发明的一个优选实施例中，所述负载控制方法包括如下步骤：
(1)位置传感器将主阀芯在主阀体内的位置实时发送给比例放大器；
(2)集成式闭环放大器通过比较指令值和传感器反馈的实际值，提供与系统偏差成比例的电流，控制伺服比例换向阀的比例电磁铁，从而调整伺服比例换向阀供给主阀的先导控制流量；
(3)于此同时，伺服比例换向阀进行闭环比例位置控制，通过连续不断的反馈调节，直至系统偏差为0，主阀芯稳定在主阀体内对应的位置。
本发明提供的方案相对于现有技术具有如下优点：
(1)本方案适用于需求控制大流量的场合。
(2)本方案可对系统流量进行连续、成比例的稳定控制，使负载获得可控的流量。
(3)本方案中阀的频率高、响应快，适用于对负载速度和位置精度要求较高的场合。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例中给出的三通插装式比例节流阀的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参见图1，本发明提供的三通插装式比例节流阀，其包括主阀100、伺服比例换向阀200、位置传感器300、比例放大器400和换向板500。
主阀100，其为现有结构，包括主阀体110、主阀套120、主阀芯130、阀芯端盖140和端盖150。
主阀芯130可移动地设置在主阀体110内，主阀套120套设在主阀芯130上，阀芯端盖140通过螺纹连接方式设置在主阀芯130的顶端，这样便于拆卸和安装，端盖150设置在主阀体110上。
再者，主阀芯上开有精确的控制窗口，实现P至A和A至T的油路切换，且在主阀芯130上设有防转螺钉孔，防转螺钉孔内可安插防转螺钉，这样可防止主阀芯130在主阀体110内旋转，从而影响性能。
主阀芯上设计阀芯防转螺钉孔，防止阀芯在工作过程中的转动。
再者，本实例在主阀芯130上开有密封槽131，密封槽内装配格莱圈132，格莱圈将相配合的阀芯、阀体分割出两个封闭的控制腔160、170，如图所示，通过这两个控制腔160、170能够有效的控制阀的开启和关闭；同时保证主阀芯130与主阀体110及主阀套120的运动密封。另外，本实例在主阀芯另一端与阀芯端盖通过螺纹配合联接，阀芯端盖上装有位置传感器300，确保阀的机械零位和稳态精度。
进一步的，本实例中的主阀套120上开有P、T口，且主阀套尺寸和插装孔标准化设计，符合国际标准；阀套由主阀体前面装入主阀孔，通过O形圈密封，固定螺钉固定。
主阀体110标准6通径板式连接底面，用于和换向板连接。其上面设有P油口、A油口、B油口、T油口。X油口、Y油口分别与P口、T口连通。
进一步的，本实例中的主阀体主孔精加工完成，与主阀芯配合形成两个封闭的控制腔160、170，并且阀体封闭腔开有排气孔180，用于排出控制腔内混入的空气。优选的，本实例在排气孔处装配高压堵头190，防止油液外泄。该主阀体后面有销孔和螺纹孔，用于限定端盖的位置并使端盖和阀体连接。
伺服比例换向阀200，其为零遮盖的阀芯阀套结构，其内部设有比例电磁铁210，通过比例电磁铁210来控制阀芯在阀体内移动来实现流量的控制。
伺服比例换向阀200的阀体也采用标准6通径板式连接底面，上面设有P油口、A油口、B油口、T油口。
伺服比例换向阀200可直接与主阀100连通，即两者之间的A油口和B油口相互直接连通，也可通过换向板500进行连通，即换向板500使两者之间的A、B油口，交叉连接、也即A通B、B通A。
这样通过设置换向板500或不设置换向板50来实现主阀芯130的不同液压机能，实现断电且有先导压力时P油口通A油口或A油口通T油口。如设置换向板500时，液压机能为A油口通T油口，实现系统卸荷，不设置换向板500时为P油口通A油口，实现系统供油。
本实例中的换向板500具体为标准6通径板式连接底面。
位置传感器300，其直接固设在阀芯端盖140上，这样可随阀芯端盖140一起从主阀芯130上拆卸下来。
位置传感器300与比例放大器400连接，以用于实时感应主阀芯130在主阀体110内的位置，并将感应到的位置信息发送给比例放大器400。
比例放大器400，其设置在伺服比例换向阀200内，分别连接位置传感器300和伺服比例换向阀200内的比例电磁铁210，其可将接受到的位置信息与预先设定的数值进行对比，提供与系统偏差成比例的电流，控制伺服比例换向阀200的比例电磁铁210。
据此，若方案中设置的换向板且在运行时，其具体的控制过程如下：
当比例电磁铁210处于断电及小信号时，伺服比例换向阀200的P油口接通B油口，这时液压油可从伺服比例换向阀200通过换向板500流入到主阀100内的控制腔的下腔，这时主阀芯130会向上抬起，从而实现主阀100的A油口通T油口的功能，负载可实现卸荷；
而当比例电磁铁210的电信号逐渐增大时，控制伺服比例换向阀200内阀芯工作，伺服比例换向阀200会切换机能，这时伺服比例换向阀200的P油口会接通A油口，这时液压油可从伺服比例换向阀200通过换向板500流入到主阀100内的控制腔的上腔，从而推动主阀芯130向下移动，从而实现主阀100的P油口接通A油口，向负载供油。
若不设置换向板500时，断电且有先导压力时，主阀接通情况与上述情况相反。
由于位置传感器300可实时感应主阀芯130在主阀100内的位置，而比例放大器400又可根据接收到的位置信息，控制比例电磁铁电流，这样在给定某个信号时，在位置传感器300的反馈作用下，主阀芯130将稳定在某一个位置，提供某一固定大小的流量；同时给定不同的输入信号，会产生一个与之对应的流量；故主阀100的流量大小可根据给定的电信号连续成比例的调整。
本实例方案通过设计成三通控制阀，同时在主阀芯130上集成位置传感器300，由此与比例放大器400、伺服比例换向阀200之间形成闭环反馈，这样改善了主阀100的静态控制精度，可对系统进行精确稳定的控制。
另外，本实例方案可对主阀100先导流量进行闭环控制，使主阀100灵敏度更高，频响更好，大大提高了阀的动态性能。
再者，本申请通过比例放大器400可对主阀100进行连续成比例的稳定控制，从而使负载得到连续可控的流量。
针对上述结构的三通插装式比例节流阀，本实例还给出了基于该三通插装式比例节流阀进行负载控制的实施过程。
基于该三通插装式比例节流阀进行负载控制时，其实现通过伺服方向控制连续成比例的调整来调节主阀100的流量大小。
作为举例，本实例进行负载控制的具体过程包括如下步骤：
(1)位置传感器300将主阀芯130在主阀体110内的位置实时发送给比例放大器400；
(2)比例放大器400根据接收到的位置信息与预先设定的信息进行对比，并将对比结果经放大、处理后输出给伺服比例换向阀的比例电磁铁，从而调整伺服比例换向阀供给主阀体的先导控制流量。
(3)与此同时，伺服比例换向阀进行闭环比例位置控制，通过连续不断的反馈调节，直至系统偏差为0，主阀芯130稳定在主阀体110内对应的位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
