CN102269153B

CN102269153B - 恒功率调节机构

Info

Publication number: CN102269153B
Application number: CN201110123059.6A
Authority: CN
Inventors: 龚国芳; 刘怀印; 施虎; 杨华勇
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2011-05-13
Filing date: 2011-05-13
Publication date: 2015-05-20
Anticipated expiration: 2031-05-13
Also published as: CN102269153A

Abstract

本发明公开了一种恒功率调节机构，调节手柄、锁母、螺套、调节杆、密封圈、第一弹簧和锥阀芯组成可以实时控制阀芯左端压力的调节结构，第一阀体、阀座、第二弹簧、阀芯、第二阀体、第三弹簧、楔形斜块、阀盖和第四弹簧组成控制位移的调节结构，该结构可以实现楔形斜块位移的精确控制。压力油通过进油口从一支路流入到阀芯右端，从另一支路通过一个阻尼口流入到阀芯左端。通过对阀芯的右端结构做成楔形，该楔形机构和楔形斜块相配合可实现控制位移的连续可调，结构简单，调节方便。由于阀芯左右两端有面积差，所以左端的控制油压力可以很小，控制简单，同时阀芯的右端压力可以直接引自泵出口，不需变压，调节反应快，频响高。

Description

恒功率调节机构

技术领域

本发明涉及一种恒功率调节模式中的变量泵液压系统，尤其涉及一种变量泵恒功率调节机构。

背景技术

为了充分利用原动机功率，使原动机在高效率区域运转，使用功率调节泵是最简单的手段。现今的功率调节泵，由于控制系统结构的改进，使之很容易复合进压力、流量等功能，所以其应用越来越广泛，并已超出传统工程车辆的范围。

在当今能源紧缺和运行成本低的要求下，多数液压机械都采用恒功率控制，因为恒功率泵具有体积小、重量轻、制造工艺简单、节能的特点。恒功率控制是变量泵靠其变量机构根据负载的变化情况调整其输出流量，使泵的输出功率接近于负载所需要的功率，它的压力和流量之间满足双曲线函数关系。恒功率控制的目的是为了使原动机能工作在最佳工况下，从而减少原动机能耗，达到节能的目的。

传统的功率调节部分机械结构复杂、稳定性好、灵敏度高、调节功率部分置于阀外，调节特性也足以满足工业上的需要。但是，从它们的恒功率调节变量泵特性图可以分析出，这种恒功率控制是用3段直线来近似的逼近理想恒功率调节特性曲线，控制性能没有达到最优，特别是在高压下基本没有调节作用。动态特性中的响应速度的增加和灵敏度的提高都要通过改变3段弹簧的不同刚度来实现，由于机构和技术上的限制，不可能将响应速度和灵敏度进一步提高，故有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是为了克服传统恒功率控制装置机构复杂、加工工艺困难、控制压力需要变压、系统响应滞后等问题，提出的一种恒功率调节机构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种恒功率调节机构，它包括：调节手柄、锁母、螺套、调节杆、密封圈、第一弹簧、锥阀芯、第一阀体、阀座、第二弹簧、阀芯、第二阀体、第三弹簧、楔形斜块、阀盖和第四弹簧、出油口、进油口和阻尼孔；所述螺套与第一阀体螺纹连接，第一阀体和第二阀体通过螺钉连接，第二阀体和阀盖通过螺钉连接。调节手柄、调节杆、第一弹簧、锥阀芯和阀座依次相接触，阀座通过螺纹旋进第一阀体的腔体内，锥阀芯的顶端顶进阀座的中孔，锥阀芯的底端与第一弹簧相接触，第一弹簧的另一端与调节杆一端相接触，调节手柄通过螺纹旋入螺套，顶住调节杆另一端，调节手柄通过锁母锁紧。阀芯一端为圆形，与第二弹簧接触，另一端为楔形结构，与第四弹簧接触。两块楔形斜块在上下两端与阀芯的楔形结构相配合，第三弹簧使楔形斜块与阀芯的楔形结构紧密接触。第二弹簧和第四弹簧分别作用在阀芯的两端。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：

（1）采用的新结构利用恒力来代替恒功率，不同于传统的恒扭矩来代替恒功率，故结构简单，加工工艺容易。

（2）通过恒功率装置左端的可调节螺母可以连续可调阀芯左端的控制压力，故其灵敏度可以变化，变化范围广。

（3）通过将阀芯设置成左端面积大于右端面积数倍的机构，可以稳定使得控制压力处于较低值，可控性好，实现系统的稳定运行。

附图说明

图1是本发明恒功率调节机构外形图。

图2是本发明恒功率调节机构A-A方向剖视图。

图3是本发明恒功率调节机构B-B方向剖视图。

图4是本发明恒功率调节机构工作原理图。

图中：调节手柄1、锁母2、螺套3、调节杆4、密封圈5、第一弹簧6、锥阀芯7、第一阀体8、阀座9、第二弹簧10、阀芯11、第二阀体12、第三弹簧13、楔形斜块14、阀盖15、第四弹簧16、出油口17、进油口18、阻尼孔19。

具体实施方式

下面根据附图和实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

如图2和图3所示，本发明恒功率调节机构包括：调节手柄1、锁母2、螺套3、调节杆4、密封圈5、第一弹簧6、锥阀芯7、第一阀体8、阀座9、第二弹簧10、阀芯11、第二阀体12、第三弹簧13、楔形斜块14、阀盖15和第四弹簧16、出油口17、进油口18、阻尼孔19。

其中，螺套3与第一阀体8螺纹连接，第一阀体8和第二阀体12通过螺钉连接，第二阀体12和阀盖15通过螺钉连接。调节手柄1、调节杆4、第一弹簧6、锥阀芯7和阀座9依次相接触，阀座9通过螺纹旋进第一阀体8的腔体内，锥阀芯7的顶端顶进阀座9的中孔，锥阀芯7的底端与第一弹簧6相接触，第一弹簧6的另一端与调节杆4一端相接触，调节手柄1通过螺纹旋入螺套3，顶住调节杆4另一端，调节手柄1通过锁母2锁紧。阀芯11一端为圆形，与第二弹簧10接触，另一端为楔形结构，与第四弹簧16接触。两块楔形斜块14在上下两端与阀芯11的楔形结构相配合，第三弹簧13使楔形斜块14与阀芯11的楔形结构紧密接触。第二弹簧10和第四弹簧16分别作用在阀芯11的两端。

进油口的油液一支路作用在阀芯11的右端，另一支路经过阻尼孔19到阀芯11的左端，阀芯11左端的油液经锥阀芯7进行溢流，经回油口到油箱。通过手调调节手柄1可以改变施加在锥阀芯7的弹簧力，从而能改变阀芯11左端的溢流压力，调节杆4和第一阀体8之间装有密封圈5，用于油液的密封。

本发明的工作原理如下：

工作原理：液压油通过进油口一支路作用在阀芯11右端的面积为A ₁的楔形活塞上，另一支路通过阻尼孔19作用在阀芯11的左端，通过锥阀芯7的溢流作用可以稳定控制阀芯11左端面的作用压力p ₂，故左端面的作用力为，而右端面的作用力为，如图4所示，a是固定的，代表阀芯11右端的楔形部分的高，x是变化的，而x是随着阀芯11的轴向位移变化而变化的，由于第三弹簧13的作用，楔形斜块14端部与阀芯11右端的楔形部分紧密接触，稳态工况下阀芯11的受力平衡条件为：

=常数

其中：

f1 代表第四弹簧的预紧力,N

f2代表第三弹簧的预紧力,N

F1代表阀芯右端的液压力，N

F2代表阀芯左端的液压力,N

P1代表阀芯右端的压力,MPa

P2代表阀芯左端的压力,MPa

故其排量的变化关系为

由于x放映了楔形斜块的位置（即泵的排量），因此上式表示了压力和排量的双曲线关系。

变量机构中集成了可以手动调节的溢流阀（锥阀芯7溢流结构），故阀芯11左端的液压力可控。在系统压力p ₁恒定的情况下，当顺时针手调调节手柄1时，施加在锥阀芯7的压紧力变大，此时控制阀芯11左端的溢流压力p ₂变大，所以对应的楔形斜块14的位移变大，对应的变量泵排量变大，其功率曲线也会相应变大；当逆时针手调调节手柄1时，施加在锥阀芯7的压紧力变小，此时控制阀芯11左端的溢流压力p ₂变小，所以对应的楔形斜块14的位移变小，对应的变量泵排量变小，其功率曲线也会相应变小。

当调节手柄1固定时，从进油口进入的油液通过一支路流向阀芯11的右端，另一支路经过阻尼孔19进入到阀芯11的左端，当进油口压力大于第一弹簧6的预压缩力的时候，开始溢流，此时阀芯11左端的控制油压力p ₂保持恒定，由于阀芯11左端的面积A ₂恒定，故其左端所受的力也恒定。对于阀芯11右端而言，由于第三弹簧13的预压缩力的作用，楔形斜块14始终与阀芯11的右端楔形部位紧密接触。当轴向受力平衡时，阀芯11在轴向一个确定的位置停止，下面分两种情况来讨论楔形斜块14的位移随进油口压力变化规律。

1．当进油口压力增大时，阀芯11右端的压力变大，阀芯11左端由于锥阀芯8溢流结构的设计，使得阀芯11左端压力不变，故阀芯11右端的受力大于阀芯11左端的力，阀芯11开始向左移动，此时楔形斜块14由于第三弹簧13预压缩力的作用向下移动，并同时与阀芯11右端的楔形部位保持紧密接触，故阀芯11右端的油液作用在阀芯11上的面积减小，直到阀芯11达到一个新的受力平衡。由于阀芯11右端的楔形结构的面积变化与楔形斜块的位移成比例关系，故压力变大，楔形斜块14向下移动，对应的排量减小，实现恒功率控制。

2．当进油口压力减小时，阀芯11右端的压力变小，阀芯11左端由于锥阀芯7的溢流作用，使得阀芯11左端压力不变，故阀芯11左端的受力大于阀芯11右端的受力，阀芯11开始向右端移动，由于楔形结构的设计使得在阀芯11向右移动的过程中楔形斜块14向上移动，此时阀芯11右端的油液作用在阀芯11上的面积增大，直到达到一个新的受力平衡。由于阀芯11右端的楔形结构的面积变化与楔形斜块14的位移成比例关系，故压力减小，楔形斜块14向上移动，对应的排量增大，实现恒功率控制。

密封圈5的作用主要是用于防止从锥阀芯7溢流出来的油液溢流到外面。

最后将楔形斜块14和控制泵排量的斜盘通过曲柄滑块结构进行相连接，将楔形斜块14的直线位移转化为斜盘角度，从而直接控制变量泵的排量实现恒功率控制。

图4显示了恒功率调节结构的工作原理。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种恒功率调节机构，其特征在于，它包括：调节手柄（1）、锁母（2）、螺套（3）、调节杆（4）、密封圈（5）、第一弹簧（6）、锥阀芯（7）、第一阀体（8）、阀座（9）、第二弹簧（10）、阀芯（11）、第二阀体（12）、第三弹簧（13）、楔形斜块（14）、阀盖（15）和第四弹簧（16）、出油口（17）、进油口（18）和阻尼孔（19）；所述螺套（3）与第一阀体（8）螺纹连接，第一阀体（8）和第二阀体（12）相连接，第二阀体（12）和阀盖（15）相连接；调节手柄（1）、调节杆（4）、第一弹簧（6）、锥阀芯（7）和阀座（9）依次相接触，阀座（9）通过螺纹旋进第一阀体（8）的腔体内，锥阀芯（7）的顶端顶进阀座（9）的中孔，锥阀芯（7）的底端与第一弹簧（6）相接触，第一弹簧（6）的另一端与调节杆（4）一端相接触，调节手柄（1）通过螺纹旋入螺套（3），顶住调节杆（4）另一端，调节手柄（1）通过锁母（2）锁紧；阀芯（11）一端为圆形，与第二弹簧（10）接触，另一端为楔形结构，与第四弹簧（16）接触；两块楔形斜块（14）在上下两端与阀芯（11）的楔形结构相配合，第三弹簧（13）使楔形斜块（14）与阀芯（11）的楔形结构紧密接触；第二弹簧（10）和第四弹簧（16）分别作用在阀芯（11）的两端；进油口（18）的油液一支路作用在阀芯（11）的右端，另一支路经过阻尼孔（19）到阀芯（11）的左端，阀芯（11）左端的油液经锥阀芯（7）进行溢流，经回油口到油箱；调节杆（4）和第一阀体（8）之间装有密封圈（5），用于油液的密封。

2.根据权利要求1所述恒功率调节机构，其特征在于，所述第一阀体（8）和第二阀体（12）通过螺钉连接；第二阀体（12）和阀盖（15）通过螺钉连接。