压差负反馈平衡阀结构改进研究

    在文献 ［1］ 中，作者提出了一种新型的压差负反馈平衡阀，图 1 为压差负反馈平衡阀原理图，图 2为压差负反馈平衡阀结构示意图。

    压差负反馈平衡阀可同时驱动两个液压执行元件，由三位四通阀和浮动阀两部分组成。三位四通阀是浮动阀的前置级，用于控制浮动阀的方向。浮动阀芯可以根据两个液压执行元件在浮动阀芯两端产生的压差自动调整阀口的开度，从而对流速和压力进行调解，目的是解决双液压执行元件在操作中存在着不能严格同步、不能自主补偿运动偏差、工作的稳定性和安全性差等缺陷。压差负反馈平衡阀原理是正确的，但是结构设计存在不合理之处。

    1 压差负反馈平衡阀结构缺陷分析

    作者发现，文献 ［1］ 中所提出的压差负反馈平衡阀尽管工作原理正确，但结构设计上存在一些缺陷，从而使该阀的性能指标未能达到设计要求。通过深入的分析与研究发现，该阀存在如下结构缺陷:

    ( 1) 三位四通方向阀的引入使得整体结构过于复杂

    文献 ［1］ 中提出的压差负反馈平衡阀由三位四通阀和浮动阀两部分组成，浮动阀的主要功能是将该阀所驱动的两个液压执行元件的压力反馈到浮动阀芯的两端，如果两个液压执行元件的压力不同，则在浮动阀芯两端会产生压差，在该压差作用下，浮动阀芯将移动，从而改变阀口的开度，对流速和压力进行调节，因此浮动阀部分是决定该阀性能的关键结构。三位四通方向阀仅仅是浮动阀的前置级结构，其作用是控制流入浮动阀的液压油的方向，对该阀的性能没有任何影响。目前三位四通阀已经标准化、系列化，在浮动阀外部连接一个三位四通方向阀也能对浮动阀的液压油方向进行控制。

    ( 2) 浮动阀芯两端的弹簧对压差负反馈平衡阀的性能影响很大

    文献 ［1］ 中所提出的压差负反馈平衡阀浮动阀芯两端设置了弹簧，设计初衷是在两个弹簧作用下，浮动阀芯处于中位，但是分析发现，当浮动阀芯在两端压差作用下移动后，浮动阀芯的受力状态发生了变化，图 3 为浮动阀芯在发生位置改变后的受力状态示意图。可见，当两个液压执行元件的压力 F₁、F₂不一致时，假设 F₁＜ F₂，则浮动阀芯向左移动，此时浮动阀芯左端的弹簧被压缩而对浮动阀芯施加向右的压力 F₃，当时 F₁+ F = F₂时，浮动阀芯静止，即浮动阀芯的位置调整，或者说浮动阀芯对液压执行元件压差的响应中附加了弹簧的影响。如果弹簧刚度很小，会导致节流口全部关闭，而无法对液压执行元件的压力和流量进行调节。如果弹簧的刚度过大，阀的灵敏度将极大地降低甚至完全丧失。