CN110410532A - 一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制*** - Google Patents

一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制*** Download PDF

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Abstract

一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制***。解决了现有分流阀压差值恒定，不能灵活匹配，不能兼顾不同工况需求的问题。它包括阀体和阀芯，所述的阀体上设有进油口、回油口、反馈油口、控制腔、弹簧腔、第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼，所述进油口的压力油通过第一阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述反馈油口的压力油通过第二阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述的第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼构成阻尼网络并作用于弹簧腔，所述进油口的压力油输入控制腔内并通过克服弹簧腔的内的压力打开阀芯使得进油口与回油口相连通。本发明可以动态设定的分流阀压差，满足不同工况的需求，降低待机压力损失，提高***效率。

Description

一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制***
技术领域
本发明涉及一种液压多路阀控制***，具体涉及一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制***。
背景技术
液压多路阀分为开式中心多路阀和闭式中心多路阀。开式中心多路阀在换向阀杆没有换向时，油泵的油液经过多路阀换向阀杆流经回油T口；闭式中心多路阀在换向阀杆没有换向时，换向阀杆是没有油液经过的，如果是齿轮泵等恒定输出油源，此时油液通过三通补偿阀芯(俗称分流阀)以一定的恒定压力流向T口，如果是变量泵等，则依靠油泵的变量机构始终维持在近乎零排量状态。闭式中心多路阀最常用的***是和定量泵或负载敏感泵组成负载敏感***，且负载敏感***已经大规模、批量化应用。
在负载敏感液压***中，无论是定量泵负载敏感***还是变量泵负载敏感***，常常在负载敏感多路阀进油联设有分流阀，也称三通压力补偿器。其功能是保证多路阀入口与负载压差保持恒定，使多路阀工作联流量仅与阀芯开口面积成正比，而与负载无关，保证多路阀的调速性能。目前行业内分流阀多为定差溢流型补偿阀，其压差△P＝P-PLS＝F弹簧/A。常见原理如下图1所示，结构如下图2所示。其工作原理是：当多路阀各联处于中位，即Ls压力为零时，泵待命压力即为分流阀设定值，泵出口压力需克服分流阀弹簧力即卸荷。卸荷压力一般为12-15巴(bar)甚至更大(1巴＝100千帕)，压力损失大，造成能量的直接浪费。从节能的角度，希望待机时分流阀压差设计值越小，泵的待命压力越低，压力损失越小，***越节能，仍有进一步节能的空间。
当多路阀换向动作时，分流阀相当于各联流量增益，在微动动作时，希望得到较小的增益，以取得良好的阀芯微动调速特性；但在高速动作时，希望得到较大的增益，以取得在多路阀阀芯开口面积相同的情况下，工作联通流量增大。而常规的定差溢流型三通流量阀，由于其压差值基本恒定，故在实际使用过程中，不能灵活匹配，不能兼顾不同工况的需求。
发明内容
为解决背景技术中现有分流阀压差值恒定，不能灵活匹配，不能兼顾不同工况需求的实际问题，本发明提供一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀及液压控制***。
本发明的技术方案是：一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀，包括阀体和阀芯，所述的阀体上设有进油口、回油口、反馈油口、控制腔、弹簧腔、第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼，所述进油口的压力油通过第一阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述反馈油口的压力油通过第二阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述的第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼构成阻尼网络并作用于弹簧腔，所述进油口的压力油输入控制腔内并通过克服弹簧腔的内的压力打开阀芯使得进油口与回油口相连通。
作为本发明的一种改进，所述的第三阻尼为可变阻尼。
作为本发明的进一步改进，所述的第三阻尼为比例节流阀，所述比例节流阀的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述比例节流阀的出口与回油口相连通。
作为本发明的进一步改进，所述的第三阻尼为可变节流孔，所述可变节流孔的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述可变节流孔的出口与回油口相连通。
作为本发明的进一步改进，所述的阀体在弹簧腔处设有弹簧腔阻尼，所述第一阻尼接受进油口处的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通，所述的第二阻尼接受反馈油口的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通。
作为本发明的进一步改进，所述的弹簧腔阻尼为动态阻尼。
作为本发明的进一步改进，所述的阀体上设有控制阻尼，所述的控制阻尼用于接受进油口处的压力油并输出至控制腔。
一种液压控制***，包括括执行机构、安全溢流阀、选择梭阀和上述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，所述的选择梭阀用于选择不同执行机构的压力油并与分流阀的反馈油口相连通。
作为本发明的一种改进，所述分流阀的反馈油口上设有用于中位时反馈油回油箱的定流量阀。
本发明的有益效果是，通过第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼组成阻尼网络，作用于分流阀的弹簧腔，通过第三阻尼的变化从而使得弹簧腔的压力发生变化，可以根据***需要选择合适的分流阀开启压力，动态设定的分流阀压差，满足不同工况的需求，降低待机压力损失，提高***调速特性及***效率，减少能耗。本发明还具有结构简单，装配方便，动作可靠，节能减排，使用寿命长等优点。
附图说明
附图1为现有分流阀的液压原理图。
附图2为现有分流阀的结构示意图。
附图3为本发明实施例一的液压原理结构示意图。
附图4为本发明实施例一的结构示意图。
附图5为附图4的剖视结构示意图。
附图6为附图4另一方向的剖视结构示意图。
附图7为本发明实施例二的结构示意图。
图中，1、阀体；11、控制腔；12、弹簧腔；13、弹簧腔阻尼；14、控制阻尼；2、阀芯；3、比例节流阀；4、可变节流孔；5、执行机构；6、安全溢流阀；7、选择梭阀；8、定流量阀；P、进油口；T、回油口；Ls、反馈油口；Z1、第一阻尼；Z0、第二阻尼；Zy、第三阻尼。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步说明：
由图3结合图4-7所示，一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀，包括阀体1和阀芯2，所述的阀体上设有进油口P、回油口T、反馈油口Ls、控制腔11、弹簧腔12、第一阻尼Z1、第二阻尼Z0和第三阻尼Zy，所述进油口的压力油通过第一阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述反馈油口的压力油通过第二阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述的第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼构成阻尼网络并作用于弹簧腔，所述进油口的压力油输入控制腔内并通过克服弹簧腔的内的压力打开阀芯使得进油口与回油口相连通。具体的说，所述的第三阻尼为可变阻尼。本发明的有益效果是，通过第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼组成阻尼网络，作用于分流阀的弹簧腔，通过第三阻尼的变化从而使得弹簧腔的压力发生变化，可以根据***需要选择合适的分流阀开启压力，动态设定的分流阀压差，满足不同工况的需求，降低待机压力损失，提高***调速特性及***效率，减少能耗。
附图3给出了第三阻尼为比例节流阀时的液压原理图，附图7给出了第三阻尼为可变节流孔时的液压原理图，两者为等效的原理图，为描述方便，本发明针对图3即第三阻尼为比例节流阀时做进一步的说明。比例节流阀可以为电比例节流阀。
比例节流阀等效于可变节流孔，其节流孔大小与控制电流成正比例，在一定范围内可调。Z1、Z0与Zy组成阻尼网络，作用于分流阀的弹簧腔，P口压力油作用于分流阀控制腔。当通过改变比例节流阀控制电流的大小，即可改变分流阀的压差值，且分流阀的压差值不受负载变化的影响。
具体的说，当电比例节流阀的电流Iy增大时，第三阻尼Zy的孔径增大阻尼值减小，相当于弹簧腔内弹簧***，弹簧刚度变小，分流阀压差值变小根据分流阀阀芯受力平衡可知：
P×A＝F弹簧+P’A＝F当量弹簧,当控制电流增大，节流孔Zy直径增大时，P’压力无限接近于T口压力，此时P’压力不断减小，当达到极限最小时，P×A＝F弹簧；相当于分流阀F当量弹簧***，刚度变小，分流阀压差值变小；
当Iy电流值不断减小，Zy阻尼孔大小无限接近于0时，此时，P’是由Z0与Z1阻尼桥路决定的，根据阻尼桥路计算得出：此时相当于当量弹簧刚度增大，增值的大小，由Z1与Z0阻尼孔匹配得出。即当Iy减小时，Zy的孔径减小阻尼值增大，通过匹配Z1与Z0阻尼孔大小，得到较大的分流阀压差值，相当于F弹簧***，刚度变大。
本发明的具体过程：当电比例节流阀的电流Iy电流值不断减小，Zy阻尼孔的孔径大小无限接近于0时，此时，P’(作用于弹簧腔的压力油)是由Z0与Z1阻尼桥路决定的，根据阻尼桥路计算得出：此时相当于弹簧刚度增大，增值的大小，由Z1与Z0阻尼孔匹配得出。
在本公式中，P为泵出口处压力，也指分流阀进油口处的压力，P口压力值大小是由负载和分流阀的压差共同决定的，P＝PLs+△P分流阀的压差，即分流阀保证泵出口的压力始终要比负载高△P压差值；
PLs多路阀工作联之后的压力，即负载反馈油口的压力，阀后补偿的负载敏感多路阀，常常采用单向阀拾取负载油源压力，PLs力值的大小是由负载决定的；
P-PLs是指泵出口压力与负载反馈的压力之差，这部分压差就是由分流阀的压差；
F弹簧是指分流阀的阀芯一端的弹簧力；
A是指分流阀的阀芯截面积；
Z1是指P口到分流阀阀芯弹簧腔油路的阻尼，其直径大小也用Z1表示；
Z0是指负载反馈油路到分流阀阀芯弹簧腔油路的阻尼，其直径大小也用Z0表示；
当Iy电流值不断增大，第三阻尼Zy的孔径不断增大，此时P’压力无限接近于回油压力，此时P与Ls的压差△P无限接近于0。
本发明在实际工况中的运用及带来的好处:
微动工况：需要分流阀的压差值比较小的工况，可通过控制输入比例节流阀的电流增大，以使多路阀工作联(针对采用单向阀拾取负载油源的，含补偿器和多路阀阀芯压差之和)压差较小，此时微动状态的流量增益较小，可获得较小的输出流量和良好的调速性能。
怠速工况：通过控制输入比例节流阀的电流增大，分流阀的压差值减小，泵以较低的压力损失卸荷，***更节能。在同等***中，可以采用更合适的弹簧，达到节能的效果。
高速工况：通过控制输入至电比例节流阀的电流减小，比例节流阀开口值Zy孔径减小，匹配Z0与Z1阻尼孔的大小，节流阀压差值变大，在同样过流面积的情况下，多路阀动作联过流量变大，提高作业效率。
所述的第三阻尼为比例节流阀3，所述比例节流阀的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述比例节流阀的出口与回油口相连通。具体的说，所述的第三阻尼为可变节流孔4，所述可变节流孔的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述可变节流孔的出口与回油口相连通。通过第三阻尼的变化使得弹簧腔压力发生变化，从而使得本发明可通过改变电比例节流阀电流值改变第三阻尼或者通过改变可变节流孔改变第三阻尼，动态的设定分流阀压差，满足不同工况的需求，降低待机压力损失，提高***调速特性及***效率。
所述的阀体在弹簧腔处设有弹簧腔阻尼13，所述第一阻尼接受进油口处的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通，所述的第二阻尼接受反馈油口的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通。具体的说，所述的弹簧腔阻尼为动态阻尼。更具体的说，所述的阀体上设有控制阻尼14，所述的控制阻尼用于接受进油口处的压力油并输出至控制腔。弹簧腔阻尼和控制腔阻尼的设置用于平衡阀芯的运动，提高阀芯运动特性。动态阻尼，顾名思义是为了改善动态性能而设置的阻尼，通常只有在动态(瞬态)时才起到作用，有至少以下三种作用：一、减震，二、延缓执行器动作时间；三、液压控制的级间动压反馈。
一种液压控制***，包括执行机构5、安全溢流阀6、选择梭阀7和上述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，所述的选择梭阀7用于选择不同执行机构的压力油并与分流阀的反馈油口Ls相连通。具体的说，所述分流阀的反馈油口Ls上设有用于中位时反馈油回油箱的定流量阀8。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
各位技术人员须知：虽然本发明已按照上述具体实施方式做了描述，但是本发明的发明思想并不仅限于此发明，任何运用本发明思想的改装，都将纳入本专利专利权保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于阻尼桥路的可变压差分流阀，包括阀体和阀芯，其特征在于:所述的阀体上设有进油口、回油口、反馈油口、控制腔、弹簧腔、第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼，所述进油口的压力油通过第一阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述反馈油口的压力油通过第二阻尼分别与第三阻尼、弹簧腔相连通，所述的第一阻尼、第二阻尼和第三阻尼构成阻尼网络并作用于弹簧腔，所述进油口的压力油输入控制腔内并通过克服弹簧腔的内的压力打开阀芯使得进油口与回油口相连通。
2.根据权利要求1所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的第三阻尼为可变阻尼。
3.根据权利要求1所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的第三阻尼为比例节流阀，所述比例节流阀的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述比例节流阀的出口与回油口相连通。
4.根据权利要求1所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的第三阻尼为可变节流孔，所述可变节流孔的进口与第二阻尼、第三阻尼相连通并用于接受第二阻尼、第三阻尼的压力油，所述可变节流孔的出口与回油口相连通。
5.根据权利要求1所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的阀体在弹簧腔处设有弹簧腔阻尼，所述第一阻尼接受进油口处的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通，所述的第二阻尼接受反馈油口的压力油并通过弹簧腔阻尼与弹簧腔相连通。
6.根据权利要求5所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的弹簧腔阻尼为动态阻尼。
7.根据权利要求1所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，其特征在于所述的阀体上设有控制阻尼，所述的控制阻尼用于接受进油口处的压力油并输出至控制腔。
8.一种液压控制***，其特征在于：包括执行机构、安全溢流阀、选择梭阀和采用权利要求1-7中任意一项所述的基于阻尼桥路的可变压差分流阀，所述的选择梭阀用于选择不同执行机构的压力油并与分流阀的反馈油口相连通。
9.根据权利要求8所述的液压控制***，其特征在于所述分流阀的反馈油口上设有用于中位时反馈油回油箱的定流量阀。
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