應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥的製作方法

2023-05-19 09:28:21 2

應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥。包括主閥體、主閥套、主閥芯、反饋彈簧、負載壓力補償阻尼、先導閥芯、先導閥套、控制彈簧、控制活塞、先導閥體和端蓋。該負載控制閥內部形成了回油腔、負載腔、控制敏感腔、高壓腔、先導閥芯內部容腔、洩油腔，以及溝通負載腔與高壓腔的通道。對於存在超越負載的液壓系統，該負載控制閥可以對負載下放速度進行控制並且有效抑制傳統負載控制閥的負載速度抖動問題。在主閥芯頭部的減振尾抵消主閥芯所受液動力的影響。將負載下放的速度控制功能和負載上升的單向閥功能集成在主閥芯上完成，使負載控制閥整體結構緊湊。先導閥芯與先導閥套的配合設計，使負載控制閥具有快速關閉功能。
【專利說明】應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥
【技術領域】
[0001]本發明涉及液壓控制元件，尤其是涉及一種應用位移-力反饋原理的先導大流量 負載控制閥。
【背景技術】
[0002]在諸如起升機械、液壓絞車以及工程機械等液壓系統應用中，會經常出現負載力 方向與負載運動方向一致的情況，此種負載被稱為超越負載(負負載)。承受超越負載的液 壓系統，需要有專門的控制閥來控制從負載流回油源的液壓油的流量，當負載流量較大時， 此種控制閥一般被稱為負載控制閥或平衡閥。
[0003]然而，由於負載壓力較高，負載情況複雜，負載控制閥的流量控制特性直接決定液 壓系統的速度控制特性和速度穩定性。傳統負載控制閥通常有控制壓力高、穩定性差的缺 點，負載控制閥成為了限制存在超越負載的液壓系統性能的瓶頸，尤其在大流量負載控制 閥領域，負載控制閥的性能直接影響整套液壓系統進而影響整機性能。
[0004]有鑑於此，應用新原理、新方法，研製適用於存在大流量超越負載的液壓系統的新 型負載控制閥具有重要的工程實際意義。

【發明內容】

[0005]為了克服【背景技術】中存在超越負載的液壓系統中負載控制閥或平衡閥負載速度 控制效果差、容易發生負載速度抖動的不足，本發明的目的在於提供一種應用位移-力反 饋原理的先導大流量負載控制閥，該閥不僅具有很好的速度控制特性，而且主閥芯穩定裕 量大，有效抑制了負載速度的抖動，適用於存在超越負載的液壓系統。
[0006]本發明採用的技術方案是:
本發明包括主閥體、主閥套、主閥芯、反饋彈簧、負載壓力補償阻尼、先導閥芯、先導閥 套、控制彈簧、控制活塞和先導閥體和端蓋。
[0007]主閥套安裝於主閥體的圓柱孔內，主閥套底部與主閥體孔間形成回油腔，主閥芯 小端穿過主閥套並位於回油腔內，主閥芯大端與主閥套內孔為滑動配合，先導閥套的一端 安裝於主閥體圓柱孔內，先導閥套的另一端安裝於先導閥體圓柱孔內，先導閥芯大端置於 先導閥套內形成滑動配合，負載壓力補償阻尼安裝於靠近主閥芯一側大端的先導閥芯的孔 內，反饋彈簧的一端置於主閥芯的孔底部，反饋彈簧的另一端套裝於先導閥芯的大端臺肩 上；先導閥體與主閥體之間通過螺栓連接；控制活塞置於先導閥體的圓柱孔內並與先導閥 體形成滑動配合，控制活塞的小端頂在穿過先導套的先導閥芯的小端；控制彈簧的一端頂 在先導閥體的圓柱孔底部，控制彈簧的另一端頂住控制活塞臺肩上，端蓋通過螺栓安裝在 先導閥體上，並壓住控制活塞的大端；控制活塞、先導閥體和端蓋共同配合形成控制腔，端 蓋的中心設有控制油口 X，控制油口 X與控制腔連通。
[0008]主閥體上設有回油口 A與回油腔連通，主閥體上設有負載油口 B與負載腔連通；主 閥體圓柱孔中部與主閥芯大端外側及主閥套配合形成負載腔，回油腔能通過主閥芯中部閥口與負載腔連通；先導閥套中部溝槽與主閥體圓柱孔配合形成高壓腔；主閥芯圓柱孔、主 閥套、先導閥套和先導閥芯大端之間形成控制敏感腔，控制敏感腔能通過主閥芯大端矩形 槽與負載腔連通，控制敏感腔能通過先導閥芯大端閥口與高壓腔連通，控制敏感腔能通過 負載壓力補償阻尼內部孔與先導閥芯內部容腔連通；先導閥芯圓柱孔、負載壓力補償阻尼 和先導閥套配合形成先導閥芯內部容腔，先導閥芯內部容腔能通過先導閥芯小端閥口與洩 油腔連通；先導閥體與控制活塞配合形成洩油腔，先導閥體徑向洩油口 L與洩油腔連通。
[0009]所述先導閥芯、主閥芯和控制活塞同軸，先導閥芯小端和主閥芯小端為相向布置。
[0010]所述主閥芯小端端部為帶圓角的凸臺結構。
[0011]本發明具有的有益效果是:
對於存在超越負載的液壓系統中，該負載控制閥可以對負載下放速度進行高效準確的 控制；由於應用了位移-力反饋原理，該負載控制閥具有較高的穩定裕量，可以提供穩定的 負載速度控制，有效抑制了傳統負載控制閥的負載速度抖動問題。在主閥芯頭部設計減振 尾結構，從而有效抵消主閥芯所受液動力的影響，進一步提高了主閥芯的穩定性。將負載下 放的速度控制功能和負載上升的單向閥功能集成在主閥芯上完成，使負載控制閥整體結構 緊湊。先導閥芯與先導閥套的配合設計，使先導閥芯關閉時，高壓腔與控制敏感腔直接溝 通，從而使控制敏感腔壓力迅速升高，從而推動主閥芯快速關閉，使負載控制閥具有快速關 閉功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明的結構原理示意圖。
[0013]圖2是圖1中A-A的剖面圖。
[0014]圖3是圖1中主閥芯及其減振尾的結構圖。
[0015]圖4是圖1中B處的局部放大視圖。
[0016]圖5是負載上升負載控制閥單向打開時的狀態圖。
[0017]圖6是負載下降負載控制閥先導打開時的狀態圖。
[0018]圖中:1、主閥體，2、主閥套，3、主閥芯，4、反饋彈簧，5、負載壓力補償阻尼，6、先導 閥芯，7、先導閥套，8、控制彈簧，9、控制活塞，10、先導閥體，11、端蓋，12、回油腔，13、負載 腔，14、控制敏感腔，15、通道，16、高壓腔，17、先導閥芯內部容腔，18、洩油腔，19、控制腔， 20、減振尾。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
[0020]如圖1所示，本發明包括主閥體1、主閥套2、主閥芯3、反饋彈簧4、負載壓力補償 阻尼5、先導閥芯6、先導閥套7、控制彈簧8、控制活塞9和先導閥體10和端蓋11。
[0021]如圖1所示，主閥套2安裝於主閥體I的圓柱孔內，主閥套2底部與主閥體I孔間 形成回油腔12，主閥芯3小端穿過主閥套2並位於回油腔12內，主閥芯3大端與主閥套2 內孔為滑動配合，先導閥套7的一端安裝於主閥體I圓柱孔內，先導閥套7的另一端安裝於 先導閥體10圓柱孔內，起到了連接導向的作用，先導閥芯6大端置於先導閥套7內形成滑 動配合，負載壓力補償阻尼5安裝於靠近主閥芯一側大端的先導閥芯6的孔內，反饋彈簧4的一端置於主閥芯3的孔底部，反饋彈簧4的另一端套裝於先導閥芯6的大端臺肩上，反饋 彈簧4有一定的初始壓縮量；先導閥體10與主閥體I之間通過四個內六角圓柱頭螺栓連 接，以確保先導閥套7與主閥套2緊壓在主閥體I內與主閥體I無相對運動；控制活塞9置 於先導閥體10的圓柱孔內並與先導閥體10形成滑動配合，控制活塞9的小端頂在穿過先 導套7的先導閥芯6的小端；控制彈簧8的一端頂在先導閥體10的圓柱孔底部，控制彈簧 8的另一端頂住控制活塞9臺肩上，控制彈簧8有一定的初始壓縮量；端蓋11通過四個內 六角圓柱頭螺栓安裝在先導閥體10上，並壓住控制活塞9的大端；控制活塞9、先導閥體10 和端蓋11共同配合形成控制腔19，端蓋11的中心設有控制油口 X，控制油口 X與控制腔 19連通。
[0022]主閥體I上設有回油口 A與回油腔12連通，主閥體I上設有負載油口 B與負載腔 13連通；主閥體I圓柱孔中部與主閥芯3大端外側及主閥套2配合形成負載腔13，回油腔 12能通過主閥芯3中部閥口與負載腔13連通；先導閥套7中部溝槽與主閥體I圓柱孔配合 形成高壓腔16 ;主閥芯3圓柱孔、主閥套2、先導閥套7和先導閥芯6大端之間形成控制敏 感腔14，控制敏感腔14能通過主閥芯大端矩形槽與負載腔13連通，控制敏感腔14能通過 先導閥芯大端閥口與高壓腔16連通，控制敏感腔14能通過負載壓力補償阻尼5內部孔與 先導閥芯內部容腔17連通；先導閥芯6圓柱孔、負載壓力補償阻尼5和先導閥套7配合形 成先導閥芯內部容腔17，先導閥芯內部容腔17能通過先導閥芯6小端閥口與洩油腔18連 通；先導閥體10與控制活塞9配合形成洩油腔18，先導閥體10徑向洩油口 L與洩油腔18 連通。
[0023]所述先導閥芯6、主閥芯3和控制活塞9同軸，先導閥芯6小端和主閥芯3小端為 相向布置。
[0024]所述主閥芯3小端端部為帶圓角的凸臺結構，稱為減振尾。從而有效抵消主閥芯 所受液動力的影響，提高了主閥芯的穩定性。
[0025]主閥芯3和先導閥芯6之間通過反饋彈簧4連接，使主閥芯3的開口位移以彈簧 力的形式反饋到先導閥芯6上，增大了主閥芯3的穩定裕量，獲得較好的速度控制特性並有 效抑制負載速度抖動。
[0026]先導閥芯6上裝有負載壓力補償阻尼5，實現了負載壓力超過一定值時，隨著負載 壓力增大，通過負載控制閥的液壓油流量減小，保證負載和液壓系統的安全的效果。
[0027]主閥芯3頭部的減振尾20設計，可以有效抵消作用在主閥芯3上的液動力，進一 步增加主閥芯3的穩定性。
[0028]將單向閥功能集成與主閥芯3上，改變了傳統負載控制閥負載下放節流功能與負 載上升的單向閥功能由兩個閥芯單獨完成的設計。
[0029]先導閥芯6與先導閥套7的配合設計，使先導閥芯6關閉時，高壓腔16與控制敏 感腔14直接溝通，從而使控制敏感腔14壓力迅速升高，從而推動主閥芯3快速關閉，使負 載控制閥具有快速關閉功能。
[0030]如圖1所示，本發明應用位移-反饋原理的先導大流量負載控制閥主要包括主閥 芯組件、先導閥芯組件、控制活塞組件以及閥體組件。主閥芯組件包括主閥芯3、主閥套2和 反饋彈簧4，主閥芯置於主閥套中，並可在主閥套中沿軸向移動，反饋彈簧4 一端頂在主閥 芯內孔的底部，其中主閥芯左端容腔12與負載控制閥回油口 A相通，主閥芯中部環形容腔13與負載控制閥負載油口 B相通，主閥芯右端容腔為控制敏感腔14 ;先導閥芯組件由先導 閥芯6、先導閥套7、負載壓力補償阻尼5和反饋彈簧4構成，先導閥芯置於先導閥套中，並 可以在先導閥套中沿軸向移動，負載壓力補償阻尼通過螺紋安裝於先導閥芯尾部，反饋彈 簧一端套在先導閥芯尾部階梯處，並頂住其凸肩，其中負載壓力補償阻尼左端容腔為控制 敏感腔14，負載壓力補償阻尼右端容腔為先導閥芯內部容腔17 ;控制活塞組件由控制活塞 9和控制彈簧8構成，控制活塞置於先導閥體圓柱孔中並可在其中沿軸向移動，控制彈簧一 端頂住先導閥體圓柱孔底部，另一端套在控制活塞上並頂住控制活塞，其中控制活塞左端 容腔18與負載控制閥洩油口 L相通，控制活塞右端容腔與負載控制閥控制油口 X相通；閥 體組件由主閥體1、先導閥體10和端蓋11構成，主閥體與先導閥體通過4個內六角圓柱頭 螺栓連接，端蓋與先導閥體通過4個內六角圓柱頭螺栓連接。
[0031]圖2顯示了負載控制閥負載油口 B與負載腔13的連通情況。
[0032]圖3顯示了主閥芯頭部減振尾的設計，如圖3所示，減振尾為主閥芯頭部的帶圓角 凸臺結構，當液壓油從主閥芯中部閥口處流出時，此減振尾結構能有效抵消主閥芯所受的 液動力，從而增加了主閥芯的穩定性。
[0033]圖4顯示了高壓腔16與控制敏感腔14的連通情況，當先導閥芯6向左移動時，高 壓腔16與控制敏感腔14的連通被阻斷，當先導閥芯6恢復原位時，高壓腔16與控制敏感 腔14重新連通，此時高壓腔中的壓力油進入控制敏感腔14，控制敏感腔14的壓力升高，從 而推動主閥芯3向遠離先導閥芯6的方向移動，進而負載控制閥關閉。
[0034]圖5所示為負載上升時，負載控制閥作為單向閥打開時的狀態，此時液壓油從A 口 進入負載控制閥，推動主閥芯3壓縮反饋彈簧4向先導閥芯6方向移動，閥口打開，液壓油 經閥口進入負載腔13，進而從B 口流出，負載控制閥作為單向閥打開時，先導閥芯6、控制活 塞9處於原位不動。
[0035]圖6所示為負載下降時，負載控制閥先導打開時的狀態，首先，先導控制油從控制 油口 X進入控制腔19，推動控制活塞9壓縮控制彈簧8向主閥芯3方向移動，在控制活塞 9的推動下，先導閥芯6也向主閥芯3方向移動，先導閥芯6與先導閥套7之間的先導閥口 打開，溝通先導閥芯內部容腔17與洩油腔18，先導閥芯內部容腔17壓力降低，由於控制敏 感腔14與先導閥芯內部容腔17通過負載壓力補償阻尼5相連通，所以控制敏感腔14壓力 降低，主閥芯3受力平衡被打破，主閥芯3向先導閥芯6方向移動，主閥口打開，B 口的壓力 油通過負載腔13、主閥口進入回油腔12，進而從負載控制閥A 口流出，主閥芯3的移動使反 饋彈簧4壓縮量增加，彈簧力增大，先導閥芯6的受力重新被打破，先導閥芯6向遠離主閥 芯3方向移動，先導閥口關小，先導閥芯內部容腔17和控制敏感腔14的壓力升高，主閥芯 3停止運動，直到主閥芯3和先導閥芯6都達到受力平衡，從而達到了主閥芯3的位移以彈 簧力的形式反饋給先導閥芯6的效果。
【權利要求】
1.一種應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥，其特徵在於:包括主閥體(I)、主閥套(2)、主閥芯(3)、反饋彈簧(4)、負載壓力補償阻尼(5)、先導閥芯(6)、先導閥套(7)、控制彈簧(8)、控制活塞(9)和先導閥體(10)和端蓋(11);主閥套(2)安裝於主閥體(I) 的圓柱孔內，主閥套(2)底部與主閥體(I)孔間形成回油腔(12)，主閥芯(3)小端穿過主閥 套(2)並位於回油腔(12)內，主閥芯(3)大端與主閥套(2)內孔為滑動配合，先導閥套(7) 的一端安裝於主閥體(I)圓柱孔內，先導閥套(7)的另一端安裝於先導閥體(10)圓柱孔內， 先導閥芯(6)大端置於先導閥套(7)內形成滑動配合，負載壓力補償阻尼(5)安裝於靠近主 閥芯(3)—側大端的先導閥芯(6)的孔內，反饋彈簧(4)的一端置於主閥芯(3)的孔底部， 反饋彈簧(4)的另一端套裝於先導閥芯(6)的大端臺肩上；先導閥體(10)與主閥體(I)之 間通過螺栓連接；控制活塞(9)置於先導閥體(10)的圓柱孔內並與先導閥體(10)形成滑動 配合，控制活塞(9)的小端頂在穿過先導閥套(7)的先導閥芯(6)的小端；控制彈簧(8)的 一端頂在先導閥體(10)的圓柱孔底部，控制彈簧(8)的另一端頂住控制活塞(9)臺肩上，端 蓋(11)通過螺栓安裝在先導閥體(10)上，並壓住控制活塞(9)的大端；控制活塞(9)、先導 閥體(10)和端蓋(11)共同配合形成控制腔(19)，端蓋(11)的中心設有控制油口 X，控制 油口 X與控制腔(19)連通；主閥體(I)上設有回油口 A與回油腔(12)連通，主閥體(I)上設有負載油口 B與負載 腔(13)連通；主閥體(I)圓柱孔中部與主閥芯(3)大端外側及主閥套(2)配合形成負載腔(13)，回油腔(12)能通過主閥芯(3)中部閥口與負載腔(13)連通；先導閥套(7)中部溝槽 與主閥體(I)圓柱孔配合形成高壓腔(16);主閥芯(3)圓柱孔、主閥套(2)、先導閥套(7)和 先導閥芯(6)大端之間形成控制敏感腔(14)，控制敏感腔(14)通過主閥芯(3)大端矩形槽 與負載腔(13)連通，控制敏感腔(14)能通過先導閥芯(6)大端的閥口與高壓腔(16)連通， 控制敏感腔(14)能通過負載壓力補償阻尼(5)內部孔與先導閥芯內部容腔(17)連通；先導 閥芯(6)圓柱孔、負載壓力補償阻尼(5)和先導閥套(7)配合形成先導閥芯內部容腔(17)， 先導閥芯內部容腔(17)能通過先導閥芯(6)小端閥口與洩油腔(18)連通；先導閥體(10) 與控制活塞(9)配合形成洩油腔(18)，先導閥體(10)徑向洩油口 L與洩油腔(18)連通。
2.根據權利要求1所述的一種應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥，其特 徵在於:所述先導閥芯(6)、主閥芯(3)和控制活塞(9)同軸，先導閥芯(6)小端和主閥芯(3)小端為相向布置。
3.根據權利要求1所述的一種應用位移-力反饋原理的先導大流量負載控制閥，其特 徵在於:所述主閥芯(3)小端端部為帶圓角的凸臺結構。
【文檔編號】F15B13/02GK103573735SQ201310564977
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】謝海波, 劉建彬, 楊華勇 申請人:浙江大學