一种新型负载敏感平衡阀

　　0 前言

　　在现代工程机械、建筑机械设备中, 特别是变幅、伸缩等机构中, 广泛采用液压承重系统, 其中平衡阀是这类系统的关键组件。液压承重系统在负重下行时, 普遍存在低频抖动、控制压力偏高、工作平稳性差、不能长时间准确定位等缺陷[1]。针对这些缺陷, 作者提出了一种采用负载敏感原理的新型平衡阀(已申请发明专利,申请号:200610102007.X) , 该阀可以自动适应负载的变化,从根本上解决传统平衡阀存在的低频抖动等问题。本文阐述了其工作原理与结构特点, 并就关键零件参数的确定进行了探讨, 从而为该阀的研制提供理论参考依据。

　　1 新型负载敏感平衡阀的结构

　　新型平衡阀采用了负载敏感原理, 负载敏感阀是指将压力、流量和功率变化信号, 向阀进行反馈,实现控制功能的阀。采用负载敏感的系统, 可降低液压系统能耗, 提高机械生产率, 改善系统可能性,降低系统温度, 延长液压系统寿命[2]。该阀的结构原理图如图1所示。

　　该阀由三部分组成: 上面的单向阀, 下面主阀芯节流阀以及液控单向阀。当负重下行时, 控制油打开液控单向阀,B口的油经过节流阀, 由A口回邮箱。此时, 油缸下腔的压力通过阀的内部通道作用到控制活塞1左面的端面上, 控制活塞推动节流阀芯向右移动, 节流阀芯的开度与负载匹配, 这样,满足不同负载的要求。

　　2 新型负载敏感平衡阀的工作过程

　　对应于图1中换向阀的三个位置, 平衡阀处于三种工况:

　　(1) 右位: 起升工况压力油从A口进入平衡阀, 顶开上面的单向阀芯3, 从B口流出平衡阀,进入油缸下腔, 从而推动负载上升。

　　(2) 左位: 负载下降工况压力油进入油缸上腔,一部分压力油通过 X 口作用在液控单向阀控制活塞6的右端, 从而推动液控单向阀控制活塞开启液控单向阀芯5。而负载自重作用在油缸下腔的压力油通过平衡阀内部通道作用在控制活塞1的左端面,从而使节流阀2具有相应的开启量, 使油缸下腔到B 口的油液以全流量通过节流阀以及开启的液控单向阀, 从A口流回油箱。这样在产生足够背压的情况下, 负载得以平稳全速的下降。

　　(3) 中位: 静止承载工况此时系统处于卸荷状态, 液控单向阀4在弹簧以及油缸下腔压力的作用下闭合, 油缸被锁定, 由于液控单向阀芯采用锥面密封, 所以油缸可以长时间的处于锁定位置。

　　3 关键零件的设计

　　要保证负载下行时油缸下腔既产生足够的背压,又能够使油液全流量回到油箱, 就必须令图1中控制活塞、节流阀芯以及节流阀内的弹簧满足一定的关系, 下面将阐述这三个零件的设计过程。