技術領域

本發明屬于液壓元器件領域，涉及一種微位移驅動開關閥。

背景技術

數字液壓以其具有可靠性高、效率高、控制性能好、具有冗余回路、耗能低等優點，使其成為液壓技術的發展趨勢。高速開關閥是數字液壓中的關鍵部件，常用的常采用微型電磁鐵作為其電-機械轉換器，芬蘭坦佩雷理工大學為數字液壓閥塊研制的高速開關閥是這一原理的代表。為近一步提高開關閥的開關速度，新型的驅動材料(壓電材料、磁致伸縮材料)被應用于電-機械轉換器中，介這些材料的直接驅動位移在微米級，其必需經過位移放大才能就應用于閥的電-機械轉換器中。

常用的位移放大機構原理有：杠桿位移放大、液壓位移放大、三角原理位移放大。杠桿位移放大機構通常采用多級杠桿進行放大，其機構存在加工作難度大與參數確定較復雜等缺點；液壓位移放大機構，雖然結構簡單，但需要較好的密封設計，存在液體泄露影響位移放大等缺點。三角原理由于機構設計不巧妙，會存在放大倍數不夠的問題。

新型的微位移驅動材料經過位移放大機構放大后，存在驅動力減少的問題。對于開關閥常用的錐閥結構，當閥芯結構設計不合理時，由于驅動力減少，很容易造成閥芯驅動力不足的問題，影響開關閥的功能。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種微位移驅動開關閥。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種微位移驅動開關閥，包括微位移驅動器、微位移放大機構、開關閥閥芯組件和閥體基座；微位移放大機構采用由三個滾珠與兩個三角斜面組合的三角放大原理對微位移驅動器輸出的微位移進行放大；開關閥閥芯組件采用上下閥芯等徑分離結構平衡液壓力及方便閥芯的裝配；閥體基座將微位移驅動器安裝空間、微位移放大機構安裝空間、開關閥閥芯組件安裝空間整合為一體。

進一步地，所述微位移驅動器包括下部固定微調螺釘、下部墊塊、微位移驅動元件；下部固定微調螺釘通過螺紋方式安裝在閥體基座底部螺紋孔中，下部墊塊安裝在下部固定微調螺釘端面與微位移驅動元件之間，以使下部固定微調螺釘推力均勻作用在微位移驅動元件端面；微位移驅動元件的另一端與微位移放大機構底面接觸，推動微位移放大機構在閥體基座中移動。

進一步地，所述微位移放大機構包括微位移驅動過渡塊、第一側邊滾珠、中間滾珠、第二側邊滾珠、放大端驅動桿、下預緊蝶形彈簧、上預緊蝶形彈簧、預緊塊、微位移放大機構預緊螺釘；微位移驅動過渡塊底面與微位移驅動元件接觸，其上表面分與第一側邊滾珠、中間滾珠、第二側邊滾珠接觸；其中微位移驅動過渡塊與第一側邊滾珠、第二側邊滾珠接觸的表面處于同一平面，與中間滾珠接觸表面略高于這一平面，高出距離為滾珠直徑的1％；第一側邊滾珠、第二側邊滾珠分別與閥體基座的兩個三角斜面接觸，三角斜面傾斜角度在45°～60°之間；中間滾珠與第一側邊滾珠、第二側邊滾珠相切接觸，同時中間滾珠頂端與放大端驅動桿底面接觸，以推動放大端驅動桿；微位移驅動過渡塊、第一側邊滾珠、中間滾珠、第二側邊滾珠、閥體基座的兩個三角斜面的接觸裝配關系，構成微位移放大機構的三角放大原理，可以將微位移驅動元件的微米級位移放大為放大端驅動桿的毫米級位移輸出；下預緊蝶形彈簧與上預緊蝶形彈簧安裝在放大端驅動桿與預緊塊之間；預緊塊頂面與微位移放大機構預緊螺釘接觸，通過微位移放大機構預緊螺釘的旋進推動預緊塊，進而壓縮下預緊蝶形彈簧、上預緊蝶形彈簧，調整預緊力，從而微調微位移驅動過渡塊、第一側邊滾珠、中間滾珠、第二側邊滾珠、閥體基座的兩個三角斜面的接觸關系，保證三角放大原理的實現；預緊力通過微位移放大機構傳遞給微位移驅動器以滿足微位移驅動元件的工作要求。

進一步地，假設中間滾珠、第一側邊滾珠、第二側邊滾珠的半徑都為R；微位移驅動過渡塊與中間滾珠接觸面高于與第一側邊滾珠、第二側邊滾珠接觸面的距離為d；閥體基座的兩個三角斜面的傾斜角度為θ；微位移驅動元件的位移為x_p；放大端驅動桿放大后的位移為x_m則有如公式(1)的關系式；微位移放大機構的放大倍數K＝x_p/x_m；