CN105065360A - 一种恒功率控制装置及其压力变量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种恒功率控制装置，包括阀体，阀体内设有流量控制阀和压力控制阀，所述流量控制阀包括第一阀芯、第一弹簧腔、一级弹簧，所述压力控制阀包括第二阀芯、二级弹簧腔、二级弹簧，本发明通过设置两个控制阀来实现对油压的分级控制，一级流量控制阀主要通过分流控制流量的大小，二级压力控制阀主要通过回油卸荷控制压力的大小，高效地解决了压力失控后压力持续升高导致制动扭矩和油液温度的快速上升的问题，使用可靠。

Description

一种恒功率控制装置及其压力变量控制方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置，尤其涉及一种恒功率控制装置及其压力变量控制方法。

背景技术

流量压力控制阀是在液压系统中起定压溢流作用的元件，通过控制液流的压力和流量来满足执行元件所提出的要求，起稳压、系统卸荷和安全保护作用。目前已经存在了利用作用于阀芯上的液压力与弹簧力相平等的原理进行工作的控制阀，但是当机械装置的执行元件的载荷压力变化很大时，现有的流量压力控制阀通常使用的是单级的压力控制阀，它的调压方式并不能保证机械设备内油液压力的稳定，即不能有效地使执行元件的运动速度稳定，且当油液压力达到一个很大的峰值时，会使机械装置部件遭受巨大的压力冲击产生损坏。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种恒功率控制装置及其压力变量控制方法，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

本发明提供一种恒功率控制装置，包括阀体，阀体内设有流量控制阀和压力控制阀，阀体底部设有进油口P、出油口A和回油口O，流量控制阀包括第一阀芯和设置在第一阀芯右端的第一弹簧，压力控制阀包括第二阀芯和设置在第二阀芯右端的第二弹簧，第二弹簧的刚性系数大于第一弹簧的刚性系数，所述流量控制阀和压力控制阀的输入端都连通进油口P，外部压力油经进油口P流入流量控制阀通过推动第一阀芯改变输出端流量的大小，或者流入压力控制阀通过推动第二阀芯改变输出端压力的大小，流量控制阀和压力控制阀的输出端都连通出油口A；所述第一弹簧所在的第一弹簧腔内设有控制口X，控制口X通过输入外部信号油控制流量控制阀换位，所述第二弹簧所在的第二弹簧腔内设有开孔连通回油口O，回油口O能够与流量控制阀的输出端连通。

本发明所述流量控制阀和压力控制阀的输出端连通双向节流控制阀，该双向节流阀的第一节流口连通出液口A、第二节流口连通回油口O。

本发明所述的第一阀孔左侧设有第一螺塞、右侧设有第一阀盖，所述的第二阀孔左侧设有第二螺塞、右侧设有第二阀盖。

本发明所述的螺塞与第一阀孔和第二阀孔的连接处分别设有第一垫圈和第二垫圈，所述的阀盖与第一阀孔和第二阀孔的连接处分别设有第一O型圈和第三O型圈。

本发明所述的第一弹簧的左端通过第一左弹簧座连接第一阀芯、右端通过第一右弹簧座连接相应的阀盖，第二弹簧的左端通过第二左弹簧座连接第二阀芯、右端通过第二右弹簧座连接相应的阀盖。

本发明所述的阀盖右端中心设有调压螺栓和调压螺母，调压螺栓伸入阀盖内。

本发明所述的第一阀芯右端和第二阀芯右端与阀体的连接处都设有O型圈和内六角堵头。

本发明还提供一种恒功率控制装置压力变量控制方法，具体步骤如下：

1)压力油从进油口P进入流量控制阀的输入端，压力油作用在第一阀芯上的力将克服第一弹簧的弹簧力，推动第一阀芯向右移，流量控制阀将换位至左端机能工位；

2)当控制口X处的控制压力油进入流量控制阀的第一弹簧腔内，迅速抵消压力油的压力，使流量控制阀恢复右端机能工位，当压力油的压力增加时，不断克服第一弹簧的弹簧力和控制压力油的压力的总和，使第一阀芯移动，第一阀芯的第二中工作口的开口变化，从而调节出液口A的流量大小；

3)当压力油的压力突然升高，压力油进入压力控制阀，当压力油的压力超过第二弹簧的预紧力时，压力油将克服第二弹簧的弹簧力，推动第二阀芯向右移动，压力控制阀的输出端被打开，压力油从压力控制阀的输出端从出液口A流出，由此通过压力控制阀来调节压力油的压力大小。所述的第一阀芯右端和第二阀瓣右端与阀体的连接处都设有O型圈和内六角堵头。

优点及有益效果：

(1)本发明通过设置两个控制阀来实现对油压的分级控制，一级流量控制阀主要通过分流控制流量的大小，二级压力控制阀主要通过弹簧力卸荷控制压力的大小，高效地解决了压力失控后压力持续升高导致制动扭矩和油液温度的快速上升的问题，使用可靠；

(2)本发明的流量控制阀和压力控制阀设置在一个阀体内，结构简单、紧凑、体积小，两控制阀联动控制压力油的流量和压力，一体化设置使本流量压力控制阀工作时冲击、振动和噪音小；

(3)本发明阀体与各控制阀组件之间均设有O型圈或垫圈，无泄漏，密封性能好；

(4)本发明还设有可调双向节流阀与出油通道并联，使系统在换向和卸载时都非常平稳；

(5)本发明的流量控制阀和压力控制阀的开启压力均可通过调压螺栓进行调节，使系统能根据机械设备的需要进行详细的调整，也保证了本控制阀的换位精度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的液压原理图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，本发明包括：阀体1、第一盲孔2、第一左工作口3、第一中工作口4、第一右工作口5、第一左弹簧座6、第一大弹簧7、第一小弹簧8、第一O形圈9、第一右弹簧座10、第二O型圈11、第一阀盖12、第一调压螺栓13、第一调压螺母14、第四O型圈15、第二调压螺母16、第二调压螺栓17、第二阀盖18、第二右弹簧座19、第三密封圈20、第二大弹簧21、第二小弹簧22、第二左弹簧座23、第二右工作口24、可调双向节流阀25、第二中工作口26、第二阀芯27、第二左工作口28、第二盲孔29、第二垫圈30、第二螺塞31、第一垫圈32、第一螺塞33、第一阀芯34。

参见图2，本发明提供的恒功率控制装置包括设置在一个阀体1内的流量控制阀M和压力控制阀N，流量控制阀M安装在第一阀孔内，压力控制阀N安装在第二阀孔内，第一阀孔和第二阀孔相互平行设置；阀体1底端从左至右依次设有进油口P、出油口A、回油口O。

所述第一阀孔的右端设有通过螺纹紧固连接的第一阀盖12，左端设有第一螺塞33，第一阀孔、第一阀盖12及第一螺塞33的轴线位于一条直线上，所述第一阀盖12与阀体1间设有第一O型圈9，第一螺塞33与阀体1连接处对应安装有第一垫圈32，通过第一O型圈9能使第一阀盖12与阀体1间连接处密封，通过第一螺塞33和第一垫圈32能够避免压力油从第一阀孔左端流出；所述第一阀孔内壁上从左至右依次开有第一左工作口3、第一中工作口4、第一右工作口5分别贯通阀体连通至进油口P、出油口A、回油口O。

第一阀孔内设有第一阀芯34，所述第一阀芯34内中心设有开口方向朝第一阀芯左端的第一盲孔2，外壁上从左至右开有环形槽状的与第一左工作口3或第一中工作口4对应的第一左连通开口MPA、与第一中工作口4或第一右工作口5对应的第一右连通开口MAO；第一盲孔2与第一左连通开口MPA连通，当通过第一左工作口3向第一阀孔内注入压力油时，压力油进入第一盲孔2，并将第一阀芯34向右压，使第一阀芯34能在第一阀孔内右移。

第一阀芯34右端连接有第一左弹簧座6，所述第一左弹簧座6左端套接在第一阀芯34的右端部上，该第一左弹簧座6右端带长导杆，对压力油起调节和导向作用；第一阀盖12右端部中心设有第一调压螺栓13，第一调压螺栓13上设有紧固连接的第一调压螺母14，第一调压螺栓13通过第一调压螺母14调节伸入第一阀盖12内的长度大小；第一调压螺栓13左端部通过第二O型圈11连接有第一右弹簧座10，第一大弹簧7和第一小弹8簧连接在第一左弹簧座6和第一右弹簧座10之间，第一大弹簧7和第一小弹簧8总称为第一弹簧，当调节第一调压螺母14时，能够调节第一弹簧的复位作用力，从而能够改变所需液油的流量大小；所述的第一弹簧所在的腔体为第一弹簧腔，第一弹簧腔内还连通控制口X，控制口X通过节流阀L1与主油路管路连通。

当压力油从进油口P进入流量控制阀的输入端时，压力油进入第一阀芯34的第一盲孔2内，推动第一阀芯34右移，第一左工作口3接通第一中工作口4，依靠改变该第一中工作口4的大小来控制输出的流量大小，且压力油从第一中工作口4排出第一阀孔；由于第一大弹簧7和第一小弹簧8的刚性小，因此压力油压力很小的变化就可以使第一中工作口MA的开通大小发生大变化，从而保证动作灵敏。

所述第二阀孔的右端设有通过螺纹紧固连接的第二阀盖18，左端设有第二螺塞31，第二阀孔、第二阀盖18及第二螺塞31的轴线位于一条直线上，所述第二阀盖18与阀体1间设有第三O型圈20，第二螺塞31与阀体1连接处对应安装有第二垫圈30，通过第三O型圈20能使第二阀盖18与阀体1间连接处密封，通过第二螺塞31和第二垫圈30能够避免压力油从第二阀孔左端流出；所述第二阀孔内壁上从左至右依次开有第二左工作口28、第二中工作口26、第二右工作口24分别贯通阀体1连通至进油口P、出油口A、回油口O，并与第一阀孔的第一左工作口3、第一中工作口4、第一右工作口5分别连通。

第二阀孔内设有第二阀芯27，所述第二阀芯27内中心设有开口方向朝第二阀芯27左端的第二盲孔29，第二盲孔29的深度小于第一盲孔2的深度；第二阀芯27的外壁上从左至右开有环形槽状的与第二左工作口28或第二中工作口26对应的第二左连通开口NPA、与第二中工作口NA或第二右工作口24对应的第二中连通开口NAO、与第二右工作口24连通的第二右连通开口NO；第二盲孔29与第二左连通开口NPA连通，当通过第二左工作口28向第二阀孔内注入压力油时，压力油进入第二盲孔29，并将第二阀芯27向右压，使第二阀芯27能在第二阀孔内右移；所述第一阀孔内壁上的第一中工作口4和第二阀孔内壁上的第二中工作口26还都与可调双向节流阀L2连通，该可调双向节流阀25的第一节流孔连通至出油口A、第二节流孔连通至回油口O。

第二阀芯27右端连接有第二左弹簧座23，所述第二左弹簧座23左端套接在第二阀芯27的右端部上；第二阀盖18右端部中心设有第二调压螺栓17，第二调压螺栓17上设有紧固连接的第二调压螺母16，第二调压螺栓17通过第二调压螺母16调节伸入第二阀盖18内的长度大小；第二调压螺栓16左端部通过第四O型圈15连接有第二右弹簧座19，第二大弹簧21和第二小弹簧22连接在第二左弹簧座23和第二右弹簧座19之间，第二大弹簧21和第二小弹簧22总称为第二弹簧，当调节第二调压螺母16时，能够调节第二弹簧的预紧力，从而能够改变所需液油的压力大小；在第二弹簧腔内壁左端开有孔连通至回油口O，用于使压力油油压下降后，第二弹簧腔内压力与外部压力达到平衡，第二弹簧复位。

由于流量控制阀的第一弹簧腔内设有控制口X与外部信号油连通，因此当外部信号油经节流阀L1减速到达第一弹簧腔内，第一弹簧腔内的压强升高，将第一大弹簧和第一小弹簧回压，使第一阀芯恢复右端机能工位。因此此时压力油从进油口P进入压力控制阀的输入端。

当压力油经控制油管路从进油口P进入第二阀芯27的第二盲孔29内，推动第二阀芯27向右移；由于第二大弹簧21、第二小弹簧22的刚性系数分别比第一大弹簧7、第一小弹簧8的刚性系数大很多，因此压缩第二大弹簧21和第二小弹簧22所需的压力更大，从而在压缩的过程中可以不断减小压力油的压力；当压力油的压力升高至大于第二阀芯27的右弹簧力时，第二阀芯27右移换位，换于左端机能工位，换位后，第二阀孔的第二左工作口23与第二中工作口26连通，从第二阀孔的第二左工作口23流出的压力油进入第二中工作口26，从出油口A流出。

若系统的压力油油压过高，压力油经控制油管路向回油口O回油，此时流量控制阀的第一右工作口5和第一中工作口4连通，压力控制阀的第二右工作口24连通流量控制阀的第一右工作口5，则此时回流进来的压力油一路进入压力控制阀的第二弹簧腔内，将第二阀芯27左压，通过使第二弹簧回弹不断调节压力油的大小，能够使第二阀芯27重新恢复右端机能工位，另一路该压力油依次经过第二右工作口24、第一右工作口5、第一中工作口4、第二中工作口流至出油口A流出。

可调双向节流阀L2的作用是，当流量控制阀换位后，第一阀孔的第一中工作口4瞬间打开，这时压力油的流速很快，通过该可调双向节流阀25可以调节出油流速；当压力控制阀换位后，此时压力油的油温增加，通过第二节流孔能够控制流量以减小油温。

恒功率控制装置的工作原理是：

1)初始时，流量控制阀和压力控制阀均处于右端机能工位，压力油从进油口P分别进入流量控制阀和压力控制阀的输入端；

由于第一弹簧的刚性系数小于第二弹簧的刚性系数，因此，当压力油刚进入进油口P时，压力油的压力还不足以推动第二弹簧的力，此时压力油从第一阀孔的第一左工作口3进入第一阀孔的第一盲孔2内，压力油的压力对第一弹簧产生向右的压力，当该压力大于第一弹簧对第一阀芯34向左的预紧力以及O型圈和阀体间的摩擦力时，第一弹簧座即将向右移动，使第一阀芯也开始向右移动；当第一弹簧压缩了一定的长度后，第一阀芯的第一左连通开口MPA打开，第一阀芯的第一左工作口3连通第一中工作口4，压力油经过第一中工作口4流入第二阀孔内的第二中工作口26，从出油口A流出；

2)当压力油通过节流阀L1到达控制口X后，压力油进入流量控制阀的第一弹簧腔，第一弹簧腔内的压力油将第一阀芯左压，能够将第一阀芯恢复右端机能工位；

3)当压力油的压力升高，升高至足以推动第二弹簧，第二阀芯开始向右移动，此时，第二阀芯的第二左工作口28连通第二中工作口26，从第二阀芯开始向右移到移动至第二左工作口28堵住时，第二右工作口24都是连通的，所以压力油从第二左工作口28进入，从第二中工作口26流出，最后经过出液口A流出；

4)当压力油从回油口O处流进流量压力控制阀时，压力油一路进入第二弹簧腔内，第二弹簧腔内的压力油将第二阀芯左压，能够将第二阀芯恢复左端机能工位，另一路能够进入第一右工作口5内，经第一中工作口4从出液口A流出。

第一弹簧和第二弹簧在两级控制阀中具有至关重要的作用，第一弹簧的刚度直接决定了流量控制阀的开启压力和最大开启压力，进而确定了可以调整的工作腔压力的范围，保证执行元件输出正常的制动扭矩；第二弹簧的刚度决定了压力控制阀的开启压力，即本流量压力控制阀工作的最大允许压力，一旦工作腔内压力超过最大允许压力，压力控制阀就会打开进行平稳卸压，避免因工作腔压力失控压力迅速上升，进而造成系统冲击。因此第一弹簧和第二弹簧的刚度需根据机械设备的系统特性进行详细的计算和验证，必须保证本流量压力控制阀在正常工作时压力腔的压力在要求范围，还要避免因压力过大和油温过高造成的系统冲击和部件损伤。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种恒功率控制装置，包括阀体，其特征在于：阀体内设有流量控制阀和压力控制阀，阀体底部设有进油口P、出油口A和回油口O，流量控制阀包括第一阀芯和设置在第一阀芯右端的第一弹簧，压力控制阀包括第二阀芯和设置在第二阀芯右端的第二弹簧，第二弹簧的刚性系数大于第一弹簧的刚性系数，所述流量控制阀和压力控制阀的输入端都连通进油口P，外部压力油经进油口P流入流量控制阀通过推动第一阀芯改变输出端流量的大小，或者流入压力控制阀通过推动第二阀芯改变输出端压力的大小，流量控制阀和压力控制阀的输出端都连通出油口A；所述第一弹簧所在的第一弹簧腔内设有控制口X，控制口X通过输入外部信号油控制流量控制阀换位，所述第二弹簧所在的第二弹簧腔内设有开孔连通回油口O，回油口O能够与流量控制阀的输出端连通。

2.根据权利要求1所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述流量控制阀和压力控制阀的输出端连通双向节流控制阀，该双向节流阀的第一节流口连通出液口A、第二节流口连通回油口O。

3.根据权利要求1所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述的第一阀孔左侧设有第一螺塞、右侧设有第一阀盖，所述的第二阀孔左侧设有第二螺塞、右侧设有第二阀盖。

4.根据权利要求3所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述的螺塞与第一阀孔和第二阀孔的连接处分别设有第一垫圈和第二垫圈，所述的阀盖与第一阀孔和第二阀孔的连接处分别设有第一O型圈和第三O型圈。

5.根据权利要求3所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述的第一弹簧的左端通过第一左弹簧座连接第一阀芯、右端通过第一右弹簧座连接相应的阀盖，第二弹簧的左端通过第二左弹簧座连接第二阀芯、右端通过第二右弹簧座连接相应的阀盖。

6.根据权利要求3所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述的阀盖右端中心设有调压螺栓和调压螺母，调压螺栓伸入阀盖内。

7.根据权利要求1所述的一种恒功率控制装置，其特征在于，所述的第一阀芯右端和第二阀芯右端与阀体的连接处都设有O型圈和内六角堵头。

8.一种恒功率控制装置压力变量控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)压力油从进油口P进入流量控制阀的输入端，压力油作用在第一阀芯上的力将克服第一弹簧的弹簧力，推动第一阀芯向右移，流量控制阀将换位至左端机能工位；

2)当控制口X处的控制压力油进入流量控制阀的第一弹簧腔内，迅速抵消压力油的压力，使流量控制阀恢复右端机能工位，当压力油的压力增加时，不断克服第一弹簧的弹簧力和控制压力油的压力的总和，使第一阀芯移动，第一阀芯的第二中工作口的开口变化，从而调节出液口A的流量大小；

3)当压力油的压力突然升高，压力油进入压力控制阀，当压力油的压力超过第二弹簧的预紧力时，压力油将克服第二弹簧的弹簧力，推动第二阀芯向右移动，压力控制阀的输出端被打开，压力油从压力控制阀的输出端从出液口A流出，由此通过压力控制阀来调节压力油的压力大小。