比例换向阀及液压系统

本技术涉及液压系统，具体涉及一种比例换向阀及液压系统。

背景技术：

1、比例换向阀是液压系统中控制流量与方向的核心元件，其阀芯对中精度直接影响整阀的控制性能。为克服传统电磁铁驱动存在的磁滞、温漂及单侧驱动力不平衡等固有缺陷，近年来出现了采用双侧电机驱动阀芯的技术方案。现有双侧电机驱动方案中，两台电机同轴布置于阀芯两端，电机输出轴通过丝杆与阀芯两端采用螺纹锁紧、联轴器固连或一体式刚性连接结构，以实现双侧同步驱动。

2、然而，上述刚性固定连接结构在实际工程中暴露出严重问题。由于双侧传动链不可避免地存在加工装配误差、电机失步及丝杆磨损导致的位移输出差异，当两侧实际进给量不一致时，刚性固连的阀芯两端被强制约束于两个存在微小位移差的驱动点，形成力学上的过约束系统。该过约束系统无法释放位移失配产生的寄生内力，阀芯在轴向承受强制压缩或拉伸的同时，还因两端不同步产生附加弯矩，致使阀芯在阀套内发生倾斜卡滞，滑动摩擦阻力急剧增大，严重时可导致阀芯卡死或传动部件损坏，显著降低阀的可靠性与使用寿命。此外，过约束引起的强制弯矩还会使阀芯产生附加径向偏移，直接恶化阀芯对中精度与响应线性度。

技术实现思路

1、本技术的目的是为了解决上述问题，提供一种能减少阀芯偏移卡住、高效比例换向的比例换向阀及液压系统。

2、为了实现上述目的，本技术提供一种比例换向阀，包括：

3、阀体，包括阀套和活动装配于所述阀套内部的阀芯；

4、驱动组件，包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机分别设置于所述阀芯轴向的两侧；

5、传动组件，包括第一传动组件和第二传动组件，所述第一传动组件传动连接所述第一电机，所述第二传动组件传动连接所述第二电机；

6、所述第一传动组件包括第一抵推件，所述第二传动组件包括第二抵推件，所述第一抵推件和所述第二抵推件分别与所述阀芯同轴，所述第一电机驱动所述第一抵推件沿所述阀芯的轴向移动并贴合抵接于所述阀芯的一端面，所述第二电机驱动所述第二抵推件沿所述阀芯的轴向移动并贴合抵接于所述阀芯的相对另一端面，所述第一抵推件和所述第二抵推件共同驱动所述阀芯轴向移动。

7、相较于现有技术，本技术的比例换向阀通过双侧抵推件端面贴合抵接阀芯的设置，阀芯不形成过约束系统。端面贴合接触可脱离、不传递弯矩、仅提供轴向推力，形成误差释放机制，有效消除了刚性固连带来的过约束强制倾斜问题。避免了因位移失配转化为破坏性寄生内力而导致的阀芯卡滞卡死及传动件损坏问题，提高了比例换向阀在复杂工况下的运行可靠性和控制精度。也避免了抵推件与阀芯的同轴度误差引起的阀芯的径向偏移或倾斜，显著减小了阀芯的对中误差与摩擦滞环。

8、在一个实施例中，所述第一抵推件包括第一抵推杆和第一压缩弹簧；所述第一压缩弹簧套设于所述第一抵推杆的外周；所述第一抵推杆沿所述阀芯的轴向设置，一端与所述第一电机传动连接，另一端抵接于所述阀芯的一端端面；所述第一压缩弹簧一端抵接于所述阀芯的一端端面，另一端固定；

9、所述第二抵推件包括第二抵推杆和第二压缩弹簧；所述第二压缩弹簧套设于所述第二抵推杆的外周；所述第二抵推杆沿所述阀芯的轴向设置，一端与所述第二电机传动连接，另一端抵接于所述阀芯的另一端端面；所述第二压缩弹簧一端抵接于所述阀芯的另一端端面，另一端固定。

10、本实施例的压缩弹簧与抵推杆的同心并联布置，该结构将单点刚性接触转化为精确驱动+柔性预紧的复合接触模式，进一步降低了摩擦滞环和对中误差，同时避免了过约束系统的形成。通过在抵推件中设置套设于抵推杆外周的压缩弹簧，利用压缩弹簧的弹性力消除了抵推杆与阀芯端面之间的接触间隙，保证在任何工况下抵推件与阀芯端面均能保持贴合抵接，从而消除了传动空程，提高了控制精度和响应速度。同时，压缩弹簧的弹性缓冲作用能够在抵推杆推进速度与阀芯实际移动速度出现瞬时差异时提供柔性的位移补偿，进一步吸收和释放两侧驱动组件的微小位移失配，避免刚性冲击，保护阀芯和传动组件不受损坏。此外，弹簧套设于抵推杆外周的结构设计紧凑，不增加额外的轴向安装空间，有利于比例换向阀的小型化。

11、在一个实施例中，所述阀体还包括第一密封堵头和第二密封堵头；

12、所述阀套内设置有阀孔，所述阀芯活动安装于所述阀孔，所述第一密封堵头和所述第二密封堵头从两侧封堵所述阀孔，所述第一密封堵头和第二密封堵头与所述阀芯同轴设置；

13、所述第一抵推杆从外侧穿过所述第一密封堵头后抵接于所述阀芯的一端面，所述第一密封堵头靠近所述阀芯的一侧设置有第一弹簧安装部，所述第一压缩弹簧安装在所述第一弹簧安装部内，所述第一压缩弹簧的一端固定抵接于所述第一弹簧安装部的端面；

14、所述第二抵推杆从外侧穿过所述第二密封堵头后抵接于所述阀芯的另一端面，所述第二密封堵头靠近所述阀芯的一侧设置有第二弹簧安装部，所述第二压缩弹簧安装在所述第二弹簧安装部内，所述第二压缩弹簧的一端固定抵接于所述第二弹簧安装部的端面。

15、本实施例通过安装于阀套两端的密封堵头，将抵推件的安装和导向功能集成于一体，简化了阀套结构，提高了装配精度。通过弹簧安装部的设置，明确了压缩弹簧"外侧固定、内侧顶芯"的受力关系，避免了弹簧在轴向力作用下发生径向失稳或偏斜。同轴设置确保了抵推杆、压缩弹簧与阀芯的精确对中，进一步减小了因偏心导致的侧向力和摩擦阻力。同时，密封堵头从两侧封堵阀孔，形成了完整的密封边界，提高了比例换向阀的密封耐久性。

16、在一个实施例中，所述第一抵推杆包括沿其轴向依次设置的第一杆段和第二杆段，所述第一杆段靠近所述阀芯，所述第一杆段穿设于所述第一压缩弹簧内；所述第二杆段与所述第一电机传动连接；所述第一杆段的截面面积小于所述第二杆段的截面面积；

17、所述第二抵推杆包括沿其轴向依次设置的第三杆段和第四杆段，所述第三杆段靠近所述阀芯，所述第三杆段穿设于所述第二压缩弹簧内；所述第四杆段与所述第二电机传动连接；所述第三杆段的截面面积小于所述第四杆段的截面面积。

18、本实施例通过抵推杆的小截面执行端降低了与阀芯端面的接触偏心矩，即使存在微小角度偏差，接触点也始终靠近几何中心，不易产生倾覆力矩，提高了抵推件与阀芯的自适应同轴能力；通过抵推杆的大截面传力端增大了与转换机构的接触承力面积，分散了传动应力，降低了局部压溃和塑性变形风险，同时提高了抵推杆的抗弯刚度和运动稳定性。整体阶梯结构实现了"执行端求准、传力端求稳"的工程权衡，既保证了阀芯驱动精度，又提高了传动系统的可靠性。

19、在一个实施例中，所述第一传动组件还包括第一转换机构，所述第一转换机构连接于所述第一电机的输出端与所述第一抵推杆之间，所述第一转换机构用于将所述第一电机输出的旋转运动转换为所述第一抵推杆沿所述阀芯轴向的直线往复运动；

20、所述第二传动组件还包括第二转换机构，所述第二转换机构连接于所述第二电机的输出端与所述第二抵推杆之间，所述第二转换机构用于将所述第二电机输出的旋转运动转换为所述第二抵推杆沿所述阀芯轴向的直线往复运动。

21、本实施例通过转换机构的设置实现了旋转与直线运动的高效、可靠转换，使电机能够布置于阀体两侧而不受阀芯直线运动空间的限制。双侧独立转换机构的设计保证了两侧驱动力的独立可控性，为后续的差动同步驱动和双侧力矩平衡提供了机械基础。同时，转换机构作为中间传动环节，起到了隔离电机振动、缓冲冲击载荷的作用，并且通过其运动转换特性，将电机的角度控制精度直接映射为抵推杆的直线位移精度，为高精度比例控制奠定了机械基础。

22、在一个实施例中，所述第一转换机构包括第一丝杠和与所述第一丝杠配合的第一盲孔螺母；所述第二转换机构包括第二丝杠和与所述第二丝杠配合的第二盲孔螺母；

23、所述第一盲孔螺母与所述第一电机的输出端相连接，所述第二盲孔螺母与所述第二电机的输出端相连接，所述第一电机和所述第二电机分别驱动所述第一盲孔螺母和所述第二盲孔螺母绕自身轴线转动；

24、所述第一丝杠一端抵接于所述第一抵推杆，使所述第一抵推杆沿所述阀芯的轴向作直线运动，所述第二丝杠一端抵接于所述第二抵推杆，使所述第二抵推杆沿所述阀芯的轴向作直线运动。

25、本实施例采用盲孔螺母替代通孔螺母，将传动功能与轴向限位功能集成于一体，结构更加紧凑；封闭端可有效防止液压油、金属屑等异物进入螺纹副，提高了传动机构的密封性和耐久性。丝杠螺母副具有传动效率高、定位精度高、传动平稳的优点，将电机的旋转角度与抵推杆的直线位移建立了精确的线性对应关系，便于实现数字化的位置控制。丝杠端部与抵推杆大截面端的抵接设计保留了柔性传动的特性，避免了将螺母的旋转误差直接刚性传递至抵推杆，同时通过大截面接触分散了丝杠端部的应力，提高了传动可靠性和使用寿命。该结构使得阀芯的轴向位移量与电机转角之间形成确定的运动学关系，为高精度比例控制提供了可靠的机械执行基础。

26、在一个实施例中，所述驱动组件还包括第一防转螺帽和第二防转螺帽，所述第一防转螺帽和所述第二防转螺帽分别固定连接于所述第一电机和所述第二电机的外壳；

27、所述第一防转螺帽开设有第一导向孔，所述第二防转螺帽开设有第二导向孔；

28、所述第一丝杠朝向所述第一抵推件的一端设有第一配合段，所述第二丝杠朝向所述第二抵推件的一端设有第二配合段；所述第一配合段的横截面形状与所述第一导向孔的横截面形状相匹配且为非圆形，所述第二配合段的横截面形状与所述第二导向孔的横截面形状相匹配且为非圆形；

29、所述第一配合段穿设于所述第一导向孔中，所述第二配合段穿设于所述第二导向孔中，且所述第一配合段与所述第二配合段均可沿所述阀芯的轴向移动。

30、本实施例通过防转螺帽以简单的几何约束实现了丝杠的纯直线运动输出，避免了丝杠跟转导致的传动失效和位置失控。非圆形配合结构加工简单、可靠性高，无需额外的键、销等防转零件。导向孔同时起到辅助导向作用，与密封堵头的贯穿孔形成双点导向，进一步提高了丝杠和抵推杆的运动直线度。该结构确保了两侧丝杠的位移量仅由电机转角决定，为双侧同步驱动提供了精确的运动学保障，同时提高了传动机构的整体刚度和抗扭能力。

31、在一个实施例中，还包括：控制器，所述控制器分别与所述第一电机、所述第二电机电连接，所述控制器用于同步驱动所述第一电机和所述第二电机运转。

32、本实施例通过控制器的同步驱动功能，从根本上保证了两台电机的协调一致，避免了因两侧电机独立运行而产生的异步误差。通过统一的电控指令源，双侧驱动力的时序、大小和方向得到精确匹配，为双侧力矩平衡和端面贴合提供了电气层面的保障。控制器的设置使得比例换向阀能够融入自动化控制系统，实现远程、高精度的液压比例控制，提高了系统的智能化水平和响应速度。

33、在一个实施例中，所述第一电机和所述第二电机为步进电机；

34、所述控制器同步向所述第一电机和所述第二电机输出控制信号，以使所述第一电机和所述第二电机分别控制所述第一抵推件和所述第二抵推件同步动作；其中，当其中一端的抵推件沿靠近所述阀芯的方向主动推进时，另一端的抵推件沿远离所述阀芯的方向同步随动退让，随动退让的抵推件在退让过程中保持与所述阀芯的对应端面贴合抵接。

35、本实施例利用差动驱动方式从根本上解决了双侧刚性驱动形成的过约束问题。主动推进侧提供精确的驱动力和位移量，随动退让侧通过电机精确控制退让位移，同时依靠压缩弹簧的预紧力自适应保持端面贴合，允许阀芯在微小误差范围内自由调整姿态，避免了强制弯矩的产生。步进电机的使用消除了传统电磁铁的磁滞和温漂问题，控制线性度好，脉冲当量与阀芯位移形成确定比例关系。双侧同步随动机制确保了阀芯在全行程范围内始终受到双侧支撑，液压偏载力被双侧弹簧预紧力自适应抵消，显著提高了阀芯的抗偏载能力和对中精度，降低了摩擦滞环，实现了高精度、高可靠性的比例换向控制。

36、为了实现上述目的，本技术提供一种液压系统，包括液压泵、执行元件、油箱以及如上述所述的比例换向阀；所述液压泵的进油口与所述油箱相连通，所述液压泵的出油口连通所述比例换向阀的进油口，所述比例换向阀的工作油口连通所述执行元件，所述比例换向阀的回油口连通所述油箱。

37、为了能更好的理解和实施，下面结合附图详细说明阐述本技术的具体实施方式。