应用位移-力反馈原理的先导大流量负载控制阀

摘要

本发明公开了一种应用位移-力反馈原理的先导大流量负载控制阀。包括主阀体、主阀套、主阀芯、反馈弹簧、负载压力补偿阻尼、先导阀芯、先导阀套、控制弹簧、控制活塞、先导阀体和端盖。该负载控制阀内部形成了回油腔、负载腔、控制敏感腔、高压腔、先导阀芯内部容腔、泄油腔，以及沟通负载腔与高压腔的通道。对于存在超越负载的液压系统，该负载控制阀可以对负载下放速度进行控制并且有效抑制传统负载控制阀的负载速度抖动问题。在主阀芯头部的减振尾抵消主阀芯所受液动力的影响。将负载下放的速度控制功能和负载上升的单向阀功能集成在主阀芯上完成，使负载控制阀整体结构紧凑。先导阀芯与先导阀套的配合设计，使负载控制阀具有快速关闭功能。

说明书

技术领域

本发明涉及液压控制元件，尤其是涉及一种应用位移-力反馈原理的先导大流量负载控制阀。

背景技术

在诸如起升机械、液压绞车以及工程机械等液压系统应用中，会经常出现负载力方向与负载运动方向一致的情况，此种负载被称为超越负载（负负载）。承受超越负载的液压系统，需要有专门的控制阀来控制从负载流回油源的液压油的流量，当负载流量较大时，此种控制阀一般被称为负载控制阀或平衡阀。

然而，由于负载压力较高，负载情况复杂，负载控制阀的流量控制特性直接决定液压系统的速度控制特性和速度稳定性。传统负载控制阀通常有控制压力高、稳定性差的缺点，负载控制阀成为了限制存在超越负载的液压系统性能的瓶颈，尤其在大流量负载控制阀领域，负载控制阀的性能直接影响整套液压系统进而影响整机性能。

有鉴于此，应用新原理、新方法，研制适用于存在大流量超越负载的液压系统的新型负载控制阀具有重要的工程实际意义。

发明内容

为了克服背景技术中存在超越负载的液压系统中负载控制阀或平衡阀负载速度控制效果差、容易发生负载速度抖动的不足，本发明的目的在于提供一种应用位移-力反馈原理的先导大流量负载控制阀，该阀不仅具有很好的速度控制特性，而且主阀芯稳定裕量大，有效抑制了负载速度的抖动，适用于存在超越负载的液压系统。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括主阀体、主阀套、主阀芯、反馈弹簧、负载压力补偿阻尼、先导阀芯、先导阀套、控制弹簧、控制活塞和先导阀体和端盖。

主阀套安装于主阀体的圆柱孔内，主阀套底部与主阀体孔间形成回油腔，主阀芯小端穿过主阀套并位于回油腔内，主阀芯大端与主阀套内孔为滑动配合，先导阀套的一端安装于主阀体圆柱孔内，先导阀套的另一端安装于先导阀体圆柱孔内，先导阀芯大端置于先导阀套内形成滑动配合，负载压力补偿阻尼安装于靠近主阀芯一侧大端的先导阀芯的孔内，反馈弹簧的一端置于主阀芯的孔底部，反馈弹簧的另一端套装于先导阀芯的大端台肩上；先导阀体与主阀体之间通过螺栓连接；控制活塞置于先导阀体的圆柱孔内并与先导阀体形成滑动配合，控制活塞的小端顶在穿过先导套的先导阀芯的小端；控制弹簧的一端顶在先导阀体的圆柱孔底部，控制弹簧的另一端顶住控制活塞台肩上，端盖通过螺栓安装在先导阀体上，并压住控制活塞的大端；控制活塞、先导阀体和端盖共同配合形成控制腔，端盖的中心设有控制油口X ，控制油口X与控制腔连通。

主阀体上设有回油口A与回油腔连通，主阀体上设有负载油口B与负载腔连通；主阀体圆柱孔中部与主阀芯大端外侧及主阀套配合形成负载腔，回油腔能通过主阀芯中部阀口与负载腔连通；先导阀套中部沟槽与主阀体圆柱孔配合形成高压腔；主阀芯圆柱孔、主阀套、先导阀套和先导阀芯大端之间形成控制敏感腔，控制敏感腔能通过主阀芯大端矩形槽与负载腔连通，控制敏感腔能通过先导阀芯大端阀口与高压腔连通，控制敏感腔能通过负载压力补偿阻尼内部孔与先导阀芯内部容腔连通；先导阀芯圆柱孔、负载压力补偿阻尼和先导阀套配合形成先导阀芯内部容腔，先导阀芯内部容腔能通过先导阀芯小端阀口与泄油腔连通；先导阀体与控制活塞配合形成泄油腔，先导阀体径向泄油口L与泄油腔连通。

所述先导阀芯、主阀芯和控制活塞同轴，先导阀芯小端和主阀芯小端为相向布置。

所述主阀芯小端端部为带圆角的凸台结构。

本发明具有的有益效果是：

对于存在超越负载的液压系统中，该负载控制阀可以对负载下放速度进行高效准确的控制；由于应用了位移-力反馈原理，该负载控制阀具有较高的稳定裕量，可以提供稳定的负载速度控制，有效抑制了传统负载控制阀的负载速度抖动问题。在主阀芯头部设计减振尾结构，从而有效抵消主阀芯所受液动力的影响，进一步提高了主阀芯的稳定性。将负载下放的速度控制功能和负载上升的单向阀功能集成在主阀芯上完成，使负载控制阀整体结构紧凑。先导阀芯与先导阀套的配合设计，使先导阀芯关闭时，高压腔与控制敏感腔直接沟通，从而使控制敏感腔压力迅速升高，从而推动主阀芯快速关闭，使负载控制阀具有快速关闭功能。

附图说明

图1是本发明的结构原理示意图。

图2是图1中A-A的剖面图。

图3是图1中主阀芯及其减振尾的结构图。

图4是图1中B处的局部放大视图。

图5是负载上升负载控制阀单向打开时的状态图。

图6是负载下降负载控制阀先导打开时的状态图。

图中：1、主阀体，2、主阀套，3、主阀芯，4、反馈弹簧，5、负载压力补偿阻尼，6、先导阀芯，7、先导阀套，8、控制弹簧，9、控制活塞，10、先导阀体，11、端盖，12、回油腔，13、负载腔，14、控制敏感腔，15、通道，16、高压腔，17、先导阀芯内部容腔，18、泄油腔，19、控制腔，20、减振尾。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明包括主阀体1、主阀套2、主阀芯3、反馈弹簧4、负载压力补偿阻尼5、先导阀芯6、先导阀套7、控制弹簧8、控制活塞9和先导阀体10和端盖11。

如图1所示，主阀套2安装于主阀体1的圆柱孔内，主阀套2底部与主阀体1孔间形成回油腔12，主阀芯3小端穿过主阀套2并位于回油腔12内，主阀芯3大端与主阀套2内孔为滑动配合，先导阀套7的一端安装于主阀体1圆柱孔内，先导阀套7的另一端安装于先导阀体10圆柱孔内，起到了连接导向的作用，先导阀芯6大端置于先导阀套7内形成滑动配合，负载压力补偿阻尼5安装于靠近主阀芯一侧大端的先导阀芯6的孔内，反馈弹簧4的一端置于主阀芯3的孔底部，反馈弹簧4的另一端套装于先导阀芯6的大端台肩上，反馈弹簧4有一定的初始压缩量；先导阀体10与主阀体1之间通过四个内六角圆柱头螺栓连接，以确保先导阀套7与主阀套2紧压在主阀体1内与主阀体1无相对运动；控制活塞9置于先导阀体10的圆柱孔内并与先导阀体10形成滑动配合，控制活塞9的小端顶在穿过先导套7的先导阀芯6的小端；控制弹簧8的一端顶在先导阀体10的圆柱孔底部，控制弹簧8的另一端顶住控制活塞9台肩上，控制弹簧8有一定的初始压缩量；端盖11通过四个内六角圆柱头螺栓安装在先导阀体10上，并压住控制活塞9的大端；控制活塞9、先导阀体10和端盖11共同配合形成控制腔19，端盖11的中心设有控制油口X ，控制油口X与控制腔19连通。

主阀体1上设有回油口A与回油腔12连通，主阀体1上设有负载油口B与负载腔13连通；主阀体1圆柱孔中部与主阀芯3大端外侧及主阀套2配合形成负载腔13，回油腔12能通过主阀芯3中部阀口与负载腔13连通；先导阀套7中部沟槽与主阀体1圆柱孔配合形成高压腔16；主阀芯3圆柱孔、主阀套2、先导阀套7和先导阀芯6大端之间形成控制敏感腔14，控制敏感腔14能通过主阀芯大端矩形槽与负载腔13连通，控制敏感腔14能通过先导阀芯大端阀口与高压腔16连通，控制敏感腔14能通过负载压力补偿阻尼5内部孔与先导阀芯内部容腔17连通；先导阀芯6圆柱孔、负载压力补偿阻尼5和先导阀套7配合形成先导阀芯内部容腔17，先导阀芯内部容腔17能通过先导阀芯6小端阀口与泄油腔18连通；先导阀体10与控制活塞9配合形成泄油腔18，先导阀体10径向泄油口L与泄油腔18连通。

所述先导阀芯6、主阀芯3和控制活塞9同轴，先导阀芯6小端和主阀芯3小端为相向布置。

所述主阀芯3小端端部为带圆角的凸台结构，称为减振尾。从而有效抵消主阀芯所受液动力的影响，提高了主阀芯的稳定性。

主阀芯3和先导阀芯6之间通过反馈弹簧4连接，使主阀芯3的开口位移以弹簧力的形式反馈到先导阀芯6上，增大了主阀芯3的稳定裕量，获得较好的速度控制特性并有效抑制负载速度抖动。

先导阀芯6上装有负载压力补偿阻尼5，实现了负载压力超过一定值时，随着负载压力增大，通过负载控制阀的液压油流量减小，保证负载和液压系统的安全的效果。

主阀芯3头部的减振尾20设计，可以有效抵消作用在主阀芯3上的液动力，进一步增加主阀芯3的稳定性。

将单向阀功能集成与主阀芯3上，改变了传统负载控制阀负载下放节流功能与负载上升的单向阀功能由两个阀芯单独完成的设计。

先导阀芯6与先导阀套7的配合设计，使先导阀芯6关闭时，高压腔16与控制敏感腔14直接沟通，从而使控制敏感腔14压力迅速升高，从而推动主阀芯3快速关闭，使负载控制阀具有快速关闭功能。

如图1所示，本发明应用位移-反馈原理的先导大流量负载控制阀主要包括主阀芯组件、先导阀芯组件、控制活塞组件以及阀体组件。主阀芯组件包括主阀芯3、主阀套2和反馈弹簧4，主阀芯置于主阀套中，并可在主阀套中沿轴向移动，反馈弹簧4一端顶在主阀芯内孔的底部，其中主阀芯左端容腔12与负载控制阀回油口A相通，主阀芯中部环形容腔13与负载控制阀负载油口B相通，主阀芯右端容腔为控制敏感腔14；先导阀芯组件由先导阀芯6、先导阀套7、负载压力补偿阻尼5和反馈弹簧4构成，先导阀芯置于先导阀套中，并可以在先导阀套中沿轴向移动，负载压力补偿阻尼通过螺纹安装于先导阀芯尾部，反馈弹簧一端套在先导阀芯尾部阶梯处，并顶住其凸肩，其中负载压力补偿阻尼左端容腔为控制敏感腔14，负载压力补偿阻尼右端容腔为先导阀芯内部容腔17；控制活塞组件由控制活塞9和控制弹簧8构成，控制活塞置于先导阀体圆柱孔中并可在其中沿轴向移动，控制弹簧一端顶住先导阀体圆柱孔底部，另一端套在控制活塞上并顶住控制活塞，其中控制活塞左端容腔18与负载控制阀泄油口L相通，控制活塞右端容腔与负载控制阀控制油口X相通；阀体组件由主阀体1、先导阀体10和端盖11构成，主阀体与先导阀体通过4个内六角圆柱头螺栓连接，端盖与先导阀体通过4个内六角圆柱头螺栓连接。

图2显示了负载控制阀负载油口B与负载腔13的连通情况。

图3显示了主阀芯头部减振尾的设计，如图3所示，减振尾为主阀芯头部的带圆角凸台结构，当液压油从主阀芯中部阀口处流出时，此减振尾结构能有效抵消主阀芯所受的液动力，从而增加了主阀芯的稳定性。

图4显示了高压腔16与控制敏感腔14的连通情况，当先导阀芯6向左移动时，高压腔16与控制敏感腔14的连通被阻断，当先导阀芯6恢复原位时，高压腔16与控制敏感腔14重新连通，此时高压腔中的压力油进入控制敏感腔14，控制敏感腔14的压力升高，从而推动主阀芯3向远离先导阀芯6的方向移动，进而负载控制阀关闭。

图5所示为负载上升时，负载控制阀作为单向阀打开时的状态，此时液压油从A口进入负载控制阀，推动主阀芯3压缩反馈弹簧4向先导阀芯6方向移动，阀口打开，液压油经阀口进入负载腔13，进而从B口流出，负载控制阀作为单向阀打开时，先导阀芯6、控制活塞9处于原位不动。

图6所示为负载下降时，负载控制阀先导打开时的状态，首先，先导控制油从控制油口X进入控制腔19，推动控制活塞9压缩控制弹簧8向主阀芯3方向移动，在控制活塞9的推动下，先导阀芯6也向主阀芯3方向移动，先导阀芯6与先导阀套7之间的先导阀口打开，沟通先导阀芯内部容腔17与泄油腔18，先导阀芯内部容腔17压力降低，由于控制敏感腔14与先导阀芯内部容腔17通过负载压力补偿阻尼5相连通，所以控制敏感腔14压力降低，主阀芯3受力平衡被打破，主阀芯3向先导阀芯6方向移动，主阀口打开，B口的压力油通过负载腔13、主阀口进入回油腔12，进而从负载控制阀A口流出，主阀芯3的移动使反馈弹簧4压缩量增加，弹簧力增大，先导阀芯6的受力重新被打破，先导阀芯6向远离主阀芯3方向移动，先导阀口关小，先导阀芯内部容腔17和控制敏感腔14的压力升高，主阀芯3停止运动，直到主阀芯3和先导阀芯6都达到受力平衡，从而达到了主阀芯3的位移以弹簧力的形式反馈给先导阀芯6的效果。