一种用于液压阀缓冲作用的先导端盖和阀芯结构及液压缓冲控制方法

摘要

本发明公开了一种用于液压阀缓冲作用的先导端盖和阀芯结构，包括阀体，所述阀体内部左右两侧对称设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括设置在阀体内部的阀芯，所述阀芯内部设有第一流道，所述第一流道通过阀芯上的第一节流孔和阀体上的第二节流孔连接到先导端盖上的第二流道上；所述第二流道通过接头与油箱连接，第二流道上设有单向阀和阻尼孔，单向阀和阻尼孔放置于阀芯内部并行连接；先导压力油通过接头进入先导端盖内，然后通过单向阀进入容腔，推动阀芯运动。本发明还公开了液压阀缓冲控制方法。本发明可以灵活改变先导压力变化趋势，适用于不同要求的缓冲需求，不仅可以解决油缸停止冲击问题，而且相比电控及其他手段成本低廉、结构简单可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于液压阀缓冲作用的先导端盖和阀芯结构及液压缓冲控制方法。

背景技术

挖掘机是一种广泛应用于土方施工工程的机器。挖掘机主要驱动装置为发动机、液压泵、液压阀及液压油缸，发动机驱动液压泵旋转，将液压油输送至液压阀，液压阀将液压油根据操作手柄情况输送至液压油缸，液压油缸驱动挖掘机进行运动。其中，操作手操作液压手柄，液压手柄连接液压减压阀，减压阀输出控制压力到液压阀阀芯，驱动液压阀芯运动，液压阀芯上面加工节流孔，通过液压阀芯的运动控制节流孔的面积，从而控制油缸运动的快慢和挖掘机执行机构的运动速度。

机手操作挖掘机液压手柄到达手柄最大位置时，挖掘机执行机构快速运动，当挖掘机执行机构到达指定位置时，机手松开液压手柄，阀芯先导控制压力快速消失，阀芯快速回到中位切断液压阀至油缸A端及油缸B端至油箱的流量，油缸大小腔此时处于封闭状态，由于油缸存在运动惯性，油缸里面液压油收到挤压产生高压，油缸惯性及高压液压油共同形成了停止冲击，造成了挖掘机整机剧烈晃动，影响了挖掘机操作性能和整机舒适性。

目前，解决液压挖掘机冲击问题的一种方法是在阀芯先导控制压力上，即在阀芯两端先导液压回路上增加单向阻尼阀，另一种方法是采用电控阀控制阀芯运动，电控阀可以根据控制需求改变控制方式，实现控制阀芯回到阀体中位的时间长短和速度。

采用阀芯两侧安装单向阻尼孔这种方法存在一定弊端，因为阻尼作用在整个阀芯关闭过程中一直存在，不能改变阻尼作用的时间长短，因此当阻尼作用较强时，阀芯整个过程关闭缓慢，油缸停止存在滞后；当阻尼较弱时，阀芯快速关闭，产生冲击，因此油缸停止滞后和油缸冲击相互矛盾，采用此类办法很难到达一个理想效果。电控阀也存在一定弊端，主要有以下几个方面：电控阀的寿命和性能直接影响控制性能，采用电控阀可靠性较差，同时电控成本过高，采用电控阀系统也将变得更为复杂，对挖掘机性能影响较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于液压阀缓冲作用的先导端盖和阀芯结构及液压缓冲控制方法，可以灵活改变先导压力变化趋势，适用于不同要求的缓冲需求，不仅可以解决油缸停止冲击问题，而且相比电控及其他手段成本低廉、结构简单可靠。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于液压阀缓冲作用的先导端盖和阀芯结构，其特征是，包括阀体，所述阀体内部左右两侧对称设置有缓冲机构，所述缓冲机构包括设置在阀体内部的阀芯，所述阀芯内部设有第一流道，所述第一流道通过阀芯上的第一节流孔和阀体上的第二节流孔连接到先导端盖上的第二流道上；所述第二流道通过接头与油箱连接，所述第二流道上设有单向阀和阻尼孔，所述单向阀和阻尼孔放置于阀芯内部并行连接；先导压力油通过接头进入先导端盖内，然后通过单向阀进入容腔，推动阀芯运动。

优选地，所述第一节流孔和第二节流孔在阀芯处于中位时不相通，两个节流孔处于零遮盖位置。

优选地，所述阀芯上还设有第三节流孔，当阀芯在中位时，阀芯上的第一节流孔和第三节流孔与阀体上第二节流孔均不相通，当阀芯向右端移动时，在阀芯行程末端，阀芯处于右极限位置，第三节流孔和第二节流孔相通。

优选地，所述第一节流孔和第二节流孔在阀芯处于中位时相通，当阀芯向右端移动时，第一节流孔和第二节流孔首先相通，当阀芯继续向右端移动后，第一节流孔和第二节流孔关闭，当阀芯处于右极限位置时，第一节流孔和第二节流孔也处于关闭状态。

优选地，所述阀体内部右侧设置有左弹簧座和右弹簧座，所述左弹簧座和右弹簧座之间设有弹簧，所述弹簧左右方向上分别与左弹簧座和右弹簧座相接触。

优选地，还包括弹簧固定螺栓，所述弹簧固定螺栓穿过弹簧中心通过螺纹固定在所述阀芯上。

优选地，还包括防止弹簧横向变形过大的弹簧导向套，所述弹簧导向套穿过所述弹簧固定螺栓。

本发明还提供一种液压阀缓冲控制方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将阀芯放置于阀体内部，阀芯内部开有第一流道，第一流道通过阀芯上的第一节流孔和阀体上的第二节流孔连接到先导端盖上的第二流道上；

（2）第一节流孔和第二节流孔在阀芯处于中位时不相通，两个节流孔处于零遮盖位置；

（3）单向阀和阻尼孔放置于阀芯内部并行连接，先导压力油通过接头进入先导端盖内后，由于阻尼孔的作用，先导压力油通过单向阀进入容腔，推动阀芯运动；

（4）当阀芯运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头此时和油箱相连，连接头处先导压力快速下降，由于阀芯在从右极限位置回到中位的过程中，第一节流孔和第二节流孔始终不相通，容腔内的油不能从第一节流孔、第二节流孔和第二流道中回到油箱，在阻尼孔作用下，容腔的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔的大小，因此阀芯在从最大位置回到中位时，容腔内的压力始终受到阻尼的影响，此方法起到阀芯全行程缓冲的功能。

本发明还提供一种液压阀缓冲控制方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将阀芯放置于阀体内部，阀芯内部开有第一流道，第一流道通过阀芯上的第一节流孔、第三节流孔和阀体上的第二节流孔连接到先导端盖上的第二流道上；

（2）当阀芯在中位时，阀芯上的第一节流孔和第三节流孔与阀体上第二节流孔均不相通，当阀芯向右端移动时，在阀芯行程末端，阀芯处于右极限位置，第三节流孔和第二节流孔相通，第三节流孔和第二节流孔开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小相关；

（3）单向阀和阻尼孔放置于阀芯内部并行连接，先导压力油通过接头进入先导端盖内后，由于阻尼孔的作用，先导压力油通过单向阀进入容腔，推动阀芯运动；

（4）当阀芯运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头此时和油箱相连，连接头处先导压力快速下降，但由于阻尼孔作用，容腔的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔的大小，由于阀芯在从右极限位置回到中位的过程中，第二节流孔和第一节流孔始终不相通，第三节流孔和第二节流孔在阀芯末端位置相通，在阀芯回到中位过程中，第三节流孔和第二节流孔在开始位置相通，容腔内先导压力可以通过第三节流孔和第二节流孔及第二流道快速回到接头处回油箱，此段时间容腔内先导压力快速下降，当阀芯移动到一定位置时，第三节流孔和第二节流孔关闭，容腔内的油不能从第三节流孔和第二节流孔及第二流道回到油箱，此段时间内容腔内的压力受到阻尼的影响，容腔内压力缓慢下降，因此此种结构可以实现松开先导手柄阀芯回到中位的过程中，容腔内先导压力首先快速下降，当下将到某一个设定值后，容器内压力开始缓慢下降，转变点的设定值与第三节流孔和第二节流孔开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小决定，此方法起到阀芯后行程缓冲的功能。

本发明还提供一种液压阀缓冲控制方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）将阀芯放置于阀体内部，阀芯内部开有第一流道，第一流道通过阀芯上的第一节流孔和阀体上的第二节流孔连接到先导端盖上的第二流道上；

（2）第一节流孔和第二节流孔在阀芯处于中位时相通，当阀芯向右端移动时，第一节流孔和第二节流孔首先相通，第一节流孔和第二节流孔开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小相关，当阀芯继续向右端移动后，第一节流孔和第二节流孔关闭，当阀芯处于右极限位置时，第一节流孔和第二节流孔也处于关闭状态；

（3）单向阀和阻尼孔放置于阀芯内部并行连接，先导压力油通过接头进入先导端盖内后，由于阻尼孔的作用，先导压力油通过单向阀进入容腔，推动阀芯运动；

（4）当阀芯运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头此时和油箱相连，连接头处先导压力快速下降，由于阀芯在从右极限位置回到中位的过程中，第一节流孔和第二节流孔在开始位置时不相通，但由于阻尼孔作用，容腔的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔的大小，当阀芯移动一定位置时，第一节流孔和第二节流孔相通，容腔内先导压力可以通过第一节流孔和第二节流孔及第二流道快速回到接头处回油箱，此段时间容腔内先导压力快速下降，因此此种结构可以实现松开先导手柄阀芯回到中位的过程中，容腔内先导压力首先缓慢下降，当下将到某一个设定值后，容器内压力开始快速下降，转变点的设定值与第一节流孔和第二节流孔开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小决定，此方法起到阀芯前行程缓冲的功能。

本发明所达到的有益效果：该发明采用阀芯结构和先导端盖结构组合方式，用变换机械结构的方式改变先导压力的变化趋势和变化值，相比于电控阀，机械结构的寿命和稳定性更可靠的，同时价格低廉，具有成本优势，另外将此功能通过机械设计的方式集成到阀芯和先导端盖上，没有外部缓冲阀块和电磁阀，减少了系统布置空间和整机成本。

附图说明

图1是实施例一阀芯全行程缓冲的结构示意图；

图2是实施例二阀芯后行程缓冲的结构示意图；

图3是实施例三阀芯前行程缓冲的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明设计了三种不同类型先导压力变化趋势的缓冲结构，分别实现阀芯全行程缓冲、阀芯后行程缓冲、阀芯前行程缓冲，具体方案实现如下：

实施例一

图1所示为阀芯全行程缓冲，由于端盖和阀芯为左右布置，因缓冲机构在阀芯和端盖上是左右对称布置，因此本发明说明左侧工作原理，右侧工作原理与左侧类似。如图1所示，阀体6内部右侧设置有左弹簧座7和右弹簧座11，所述左弹簧座7和右弹簧座11之间设有弹簧10，所述弹簧10左右方向上分别与左弹簧座7和右弹簧座11相接触。还包括弹簧固定螺栓9，所述弹簧固定螺栓9穿过弹簧10中心通过螺纹固定在阀芯4上。还包括防止弹簧10横向变形过大的弹簧导向套8，所述弹簧导向套8穿过所述弹簧固定螺栓9。

阀芯4放置于阀体6内部，阀芯4内部开有第一流道，第一流道通过阀芯4上的第一节流孔18和阀体上的第二节流孔17连接到先导端盖2上的第二流道16上。全行程缓冲设计时，第一节流孔18和第二节流孔17在阀芯4处于中位时不相通，两个节流孔处于零遮盖位置。单向阀3和阻尼孔14放置于阀芯4内部并行连接，先导压力油通过接头1进入先导端盖2内后，由于阻尼孔14的作用，先导压力油通过单向阀3进入容腔15，推动阀芯4运动，当阀芯4运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头1此时和油箱相连，连接头1处先导压力快速下降，由于阀芯4在从右极限位置回到中位的过程中，第一节流孔18和第二节流孔17始终不相通，容腔15内的油不能从第一节流孔18、第二节流孔17和第二流道16中回到油箱，在阻尼孔14作用下，容腔15的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔14的大小，因此阀芯在从最大位置回到中位时，容腔15内的压力始终受到阻尼14的影响，此功能为阀芯全行程缓冲。

实施例二

图2所示为阀芯后行程缓冲结构，由于端盖和阀芯为左右布置，因缓冲机构在阀芯和端盖上是左右对称布置，因此本发明说明以左侧端盖和阀芯为例说明工作原理，右侧工作原理与左侧类似。阀体6内部右侧设置有左弹簧座7和右弹簧座11，所述左弹簧座7和右弹簧座11之间设有弹簧10，所述弹簧10左右方向上分别与左弹簧座7和右弹簧座11相接触。还包括弹簧固定螺栓9，所述弹簧固定螺栓9穿过弹簧10中心通过螺纹固定在阀芯4上。还包括防止弹簧10横向变形过大的弹簧导向套8，所述弹簧导向套8穿过所述弹簧固定螺栓9。

如图2所示，与图1阀芯全行程缓冲类似，阀芯4放置于阀体6内部，阀芯4内部开有第一流道，单向阀3和阻尼孔14放置于阀芯4内部并行连接，与图1不同是在阀芯4上增加了一个节流孔，即阀芯上面开有两个节流孔，第一节流口18和第三节流口19，阀芯在中位时，第一节流孔18和第三节流孔19与阀体上第二节流孔17均不相通，当阀芯向右端移动时，在阀芯行程末端，阀芯处于右极限位置，第三节流孔19和第二节流孔17相通，第三节流孔19和第二节流孔17开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小相关。具体说明如下：后行程缓冲设计时，先导压力油通过接头1进入先导端盖2内后，由于阻尼孔14的作用，先导压力油通过单向阀3进入容腔15，推动阀芯4运动，当阀芯4运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头1此时和油箱相连，连接头1处先导压力快速下降，但由于阻尼孔14作用，容腔15的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔14的大小，由于阀芯4在从右极限位置回到中位的过程中，第一节流孔18和第二节流孔17始终不相通，第三节流孔19和第二节流孔17在阀芯末端位置相通，在阀芯回到中位过程中，第三节流孔19和第二节流孔17在开始位置相通，容腔15内先导压力可以通过第三节流孔19和第二节流孔17及第二流道16快速回到接头1处回油箱，此段时间容腔15内先导压力快速下降，当阀芯移动到一定位置时，第三节流孔19和第二节流孔17关闭，容腔15内的油不能从第三节流孔19和第二节流孔17及第二流道16回到油箱，此段时间内容腔15内的压力受到阻尼14的影响，容腔15内压力缓慢下降，因此此种结构可以实现松开先导手柄阀芯4回到中位的过程中，容腔15内先导压力首先快速下降，当下将到某一个设定值后，容器15内压力开始缓慢下降，转变点的设定值与第三节流孔19和第二节流孔17开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小决定，此功能为阀芯后行程缓冲。

实施例三

图3所示为阀芯前行程缓冲结构，由于端盖和阀芯为左右布置，因缓冲机构在阀芯和端盖上是左右对称布置，因此本发明说明以左侧端盖和阀芯为例说明工作原理，右侧工作原理与左侧类似。阀体6内部右侧设置有左弹簧座7和右弹簧座11，所述左弹簧座7和右弹簧座11之间设有弹簧10，所述弹簧10左右方向上分别与左弹簧座7和右弹簧座11相接触。还包括弹簧固定螺栓9，所述弹簧固定螺栓9穿过弹簧10中心通过螺纹固定在阀芯4上。还包括防止弹簧10横向变形过大的弹簧导向套8，所述弹簧导向套8穿过所述弹簧固定螺栓9。

如图3所示，与图1阀芯全行程缓冲类似，阀芯4放置于阀体6内部，阀芯4内部开有第一流道，单向阀3和阻尼孔14放置于阀芯4内部并行连接，与图1不同是第一节流孔18和第二节流孔17在阀芯中位时相通，当阀芯向右端移动时第一节流孔18和第二节流孔17首先相通，第一节流孔18和第二节流孔17开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小相关，当阀芯继续向右端移动后，第一节流孔18和第二节流孔17关闭，当阀芯处于右极限位置时，也处于关闭状态。具体说明如下：前行程缓冲设计时，先导压力油通过接头1进入先导端盖2内后，由于阻尼孔14的作用，先导压力油通过单向阀3进入容腔15，推动阀芯4运动，当阀芯4运动到终点位置后，松开先导手柄后，连接头1此时和油箱相连，连接头1处先导压力快速下降，由于阀芯4在从右极限位置回到中位的过程中，第一节流孔18和第二节流孔17在开始位置时不相通，但由于阻尼孔14作用，容腔15的压力缓慢下降，其下降快慢取决于阻尼孔14的大小，当阀芯移动一定位置时，第一节流孔18和第二节流孔17相通，容腔15内先导压力可以通过第一节流孔18和第二节流孔17及第二流道16快速回到接头1处回油箱，此段时间容腔15内先导压力快速下降，因此此种结构可以实现松开先导手柄阀芯4回到中位的过程中，容腔15内先导压力首先缓慢下降，当下将到某一个设定值后，容器15内压力开始快速下降，转变点的设定值与第一节流孔18和第二节流孔17开始联通的位置与它们之间的相互位置关系和各自的孔直径大小决定，此功能为阀芯前行程缓冲。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。