减压式手动比例先导阀泄漏原因分析及结构改进

　　减压式手动比例先导阀是液动多路换向阀的先导控制阀，广泛应用在工程机械液压系统中。笔者在开发减压式手动比例先导阀的过程中，发现研制的阀样品在中位时存在较大的泄漏量，从其结构和工作原理出发，分析了各种可能的泄漏途径，利用缝隙流动和阀口流量公式，分别计算了各种泄漏量的大小，确定了阀样品存在较大泄漏量的原因。通过修正阀芯与阀体的轴向配合关系，使得阀在中位形成负开口，并改进静密封结构，解决了中位泄漏量较大的问题，同时使得阀的各项性能得到改善。

　　1 结构原理及泄漏原因分析

　　减压式手动比例先导阀结构简图如图1所示。

　　万向盘处于中位时，阀芯在复位弹簧和调压弹簧作用下处于最上端位置，控制压力油从 P 口进入，并被封闭在 P 腔，A、B 口连接多路换向阀主阀芯两端的控制油口，T 口接油箱。

　　当扳动手柄通过万向盘使顶杆下移时，顶杆下压弹簧座，弹簧座带动调压弹簧推动阀芯下移，当阀芯下移△ h 后，P 腔与 A 腔( 或B 腔) 接通，则A 腔( 或B腔) 中的压力油通向换向阀主阀芯一端的控制油口，同时主阀芯另一端经 B 腔、回油口 T 至油箱，则换向阀主阀在两端压力差作用下动作。当减压式手动比例先阀的阀芯受力达平稳时，则其输出的油液压力保持一定值，使换向阀主阀芯处于某一平衡位置。

　　先导阀出口的油液压力大小对应于操纵手柄的所在位置，因此换向阀主阀芯的行程也与手柄位置相对，从而实现操作手柄对换向阀的比例控制。

　　由减压式手动比例先导阀的结构简图和工作原理可知，阀在中位时的内部泄漏的主要途径有: 1) 阀芯与阀孔的配合间隙; 2) 堵杆与其孔之间的环形缝隙;3) 端盖与阀体结合面的平面缝隙; 4) 中位时阀口处的泄漏。

　　2 泄漏量的计算

　　根据流体力学的基本原理，分别建立泄漏量的数学模型。其中，油液工作介质的参数为: HM46液压油，温度40℃，密度为872 kg /m³，运动黏度 ν 为46 mm²/ s。

　　2． 1 阀芯与阀孔的间隙泄漏

　　按照同心圆环缝隙流动公式[ 1 ]:

　　qv= π dΔ pδ³/ ( 12 μl ) 　　(1)

　　式中: d 为阀芯直径，取 d =8 mm; Δp 为环形缝隙前后压差，取 Δp =7． 7 MPa; δ 为间隙大小，取 δ =0． 006 5 ～0． 018 5 mm; μ 为动力黏度，取 μ = 0． 04 Pa·s; l 为密封长度，取 l = 1． 2 mm。

　　将上述数据代入式(1) ，可得泄漏流量为: q1=0． 092 ～ 2． 12 ml / s。

　　2． 2 堵杆与其孔的缝隙泄漏