CN105135019B - 平衡阀及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种平衡阀及工程机械，其中平衡阀包括负载腔、进油腔和平衡阀主芯，平衡阀内设有连通负载腔和进油腔的第一油路，平衡阀主芯上设有连通负载腔和进油腔的第二油路，在平衡阀反向开启时，平衡阀主芯的运动行程的起始段为遮盖行程，在遮盖行程中，第一油路关闭，以使油液通过第二油路回流，其中第二油路的通流量比第一油路的通流量小。在遮盖行程内，第一油路关闭，油液通过第二油路进行回流，而第二油路的通流量比第一油路的通流量小，因此可以避免平衡阀负载腔的压力发生瞬间变化，提升了系统的微动性；还可避免平衡阀频繁开启和关闭，避免卷扬系统受到动作冲击或抖动等现象，提升平衡阀及系统的平稳性。

Description

平衡阀及工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种平衡阀及工程机械。

背景技术

工程机械广泛采用液压驱动系统，变幅、伸缩等机构在负载下降时超速下行，经常会发生超越负载的现象，超越负载是指执行元件驱动垂直运动部件下行时，负载力的方向与运动方向相同，负载力将加速执行元件的运动。为了避免超越负载现象，系统中必须设置由平衡阀构成的平衡回路。

平衡阀作为一种具有特殊锁定功能的调节型阀组，在工程机械，尤其是移动式起重机设备中应用广泛。一般而言，起重机上车系统中卷扬、变幅、伸缩等系统，为了保证动作的安全性和平稳性，常采用平衡阀进行液压锁紧控制。

通常，如图1所示，平衡阀a1正向开启时，高压油液经过平衡阀通油口B口直接流经平衡阀a1内的单向阀a2，此时平衡阀控制口K口无压力，平衡阀a1的阀芯在复位弹簧a3的压力下闭死，确保平衡阀a1的A、B油口的导通。

平衡阀a1反向开启时，平衡阀A口为高压油口，平衡阀控制口K口的控制油液压力大于复位弹簧a3的压力，推动阀芯换向，此时单向阀a2闭死，高压油液流经平衡阀a1，其A、B油口导通。

目前，在起重机液压回路中，如卷扬系统或变幅系统进行动作时，平衡阀进行反向开启时，由于控制油口K口压力较大，在手柄进行微开口动作时，导致平衡阀阀芯容易瞬间移动量较大，阀口开度瞬间变大，系统微动性难以有效控制，微动性指起重设备在操作过程中操作者能够通过操作杆、操作手柄等方式对负载移动速度进行控制的细致程度。

另外由于平衡阀阀芯结构的原因，导致平衡阀在起重机液压系统中对整机操控性有较大影响。以卷扬系统为例，平衡阀的控制口K口油液取自马达的进油口。在平衡阀释放时，K口压力往往很高，B口压力骤降，瞬间导通平衡阀A、B口。同时，A口及控制口K口压力也会迅速降低，控制阀芯在复位弹簧的作用下立即关闭刚刚导通的A口，导致A口再次憋压，控制口K口压力增大，再次导通A、B油口。这样使得在卷扬系统动作过程中，容易出现平衡阀循环开启、关闭的问题。严重的，甚至引发卷扬系统动作冲击、抖动等故障现象，直接影响产品在用户心中的美誉度，间接造成企业品牌价值的贬损。调速性：指起重设备在操作过程中，根据操作者的操纵动作变化情况，系统的动作响应情况及系统输出与操纵动作跟随的控制特性。

综上，现有平衡阀利用阀口节流原理进行控制，在系统响应阶段，如果A、B口流量不平衡，导致压力变化较大，有时更会出现跳跃式变化，导致平衡阀阀口开度变化较快，开口量超调，系统出现冲击、抖动现象，难以保证系统的平稳动作，这种现象在起重机吊重作业时更为明显，也更容易造成危险。现有平衡阀控制系统的微动效果较差，操控性能较差，难以满足一些要求较高的吊装工况。

发明内容

本发明的目的是提出一种平衡阀及工程机械，尽可能地提升平衡阀的平稳性。

为实现上述目的，本发明提供了一种平衡阀，包括负载腔、进油腔和平衡阀主芯，所述平衡阀内设有连通所述负载腔和所述进油腔的第一油路，所述平衡阀主芯上设有连通所述负载腔和所述进油腔的第二油路，在所述平衡阀反向开启时，所述平衡阀主芯的运动行程的起始段为遮盖行程，在所述遮盖行程中，所述第一油路关闭，以使油液通过所述第二油路回流，其中所述第二油路的通流量比所述第一油路的通流量小。

进一步地，还包括设有阀孔的阀体，所述阀孔孔壁向内设有第一凸台，所述平衡阀主芯位于所述阀孔内，并与所述第一凸台配合形成所述负载腔和所述进油腔，通过所述平衡阀主芯相对于所述第一凸台的运动能够实现所述第一油路的打开或关闭。

进一步地，所述阀孔孔壁向内还设有第二凸台，所述平衡阀主芯与所述第二凸台配合以在所述负载腔与所述进油腔之间分隔出过渡腔，通过所述平衡阀主芯相对于所述第二凸台的运动能够实现所述过渡腔与所述进油腔之间的连通或关闭。

进一步地，所述第二油路包括与所述负载腔连通的第一内流道和与所述过渡腔连通的节流孔，所述节流孔与所述第一内流道连通。

进一步地，所述遮盖行程的长度为3～5mm。

进一步地，所述平衡阀主芯设有与所述第一凸台相互配合的第一配合结构，沿所述油液从所述负载腔回流至所述进油腔的方向，所述第一配合结构的外轮廓线包括斜率由大变小的至少两个斜线段和封闭段。

进一步地，两个所述斜线段中，斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度与斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度之间的比例为3～8。

进一步地，斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度为5～8mm和/或斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度为10～20mm。

进一步地，所述平衡阀主芯设有与所述第二凸台相互配合的第二配合结构，所述第二配合结构的外轮廓线为斜线。

进一步地，所述平衡阀主芯内设有连通所述进油腔和所述负载腔的内腔，所述负载腔与所述内腔之间设有单向阀，所述单向阀包括单向阀套和位于所述单向阀套内的单向阀弹簧，所述单向阀套的端部与所述内腔的外缘之间形成可开启式接触，所述单向阀弹簧被压缩时，所述内腔与所述负载腔连通，以使所述油液能够从所述进油腔经过所述内腔进入所述负载腔；所述单向阀弹簧复位时，所述内腔与所述负载腔关闭。

进一步地，还包括右端盖，所述阀体的右端与所述右端盖形成内设有平衡阀主弹簧的弹簧腔，所述平衡阀主芯内设有连通所述负载腔和所述弹簧腔的第二内流道，所述油液能够通过所述第二内流道进入所述弹簧腔，以对所述平衡阀主芯的运动形成轴向阻力。

进一步地，所述第二内流道内设有阻尼塞。

进一步地，还包括先导控制活塞和设有先导控制口的左端盖，所述左端盖安装于所述阀体的左端，所述先导控制活塞位于所述平衡阀内，并且能够在先导控制口的压力作用下推动所述平衡阀主芯运动，所述先导控制口的供油压力由电控系统进行控制，所述电控系统通过控制输出电流的大小来控制所述先导控制口供油压力的大小，进而控制所述平衡阀主芯的移动速度。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种工程机械，包括上述的平衡阀。

基于上述技术方案，本发明在设置连通负载腔和进油腔的第一油路的基础上，还设置了同样可连通负载腔和进油腔的第二油路，并且将平衡阀主芯运动行程的初始段设为遮盖行程，当负载腔压力较大时，负载腔内的油液会推动平衡阀芯沿油液由进油腔向负载腔流动的反方向运动，促使平衡阀反向开启，在反向开启的初始阶段，平衡阀芯处于遮盖行程，在该遮盖行程内，第一油路关闭，油液无法通过第一油路由负载腔回流至进油腔，而是通过第二油路进行回流，而第二油路的通流量比第一油路的通流量小，因此可以避免平衡阀负载腔的压力发生瞬间变化，提升了系统的微动性；还可避免平衡阀频繁开启和关闭，避免卷扬系统受到动作冲击或抖动等现象，提升平衡阀及系统的平稳性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中平衡阀的原理图。

图2为本发明平衡阀一个实施例的结构示意图。

图3为图2中标号W的局部放大图。

图中：a1-平衡阀，a2-单向阀，a3-复位弹簧；

1-左端盖，2-先导控制活塞，3-阀体，4-单向阀弹簧，5-单向阀套，6-节流孔，7-平衡阀主芯，8-密封圈，9-平衡阀主弹簧，10-右端盖，11-第一配合结构，12-遮盖段，13-负载腔，14-进油腔，15-过渡腔，16-第一内流道，17-第二内流道，18-阻尼塞，19-第二配合结构，20-第一凸台，21-第二凸台，22-内腔，23-弹簧腔，A-出油口，B-进油口，K-先导控制口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图2所示，为本发明平衡阀一个实施例的结构示意图。该平衡阀包括负载腔13、进油腔14和平衡阀主芯7，所述平衡阀内设有连通所述负载腔13和所述进油腔14的第一油路，所述平衡阀主芯7上设有连通所述负载腔13和所述进油腔14的第二油路，在所述平衡阀反向开启时，所述平衡阀主芯7的运动行程的起始段为遮盖行程，在所述遮盖行程中，所述第一油路关闭，以使油液通过所述第二油路回流，其中所述第二油路的通流量比所述第一油路的通流量小。

如图2所示，平衡阀还包括先导控制活塞2和设有先导控制口K的左端盖1，所述左端盖1安装于所述阀体3的左端，所述先导控制活塞2位于所述平衡阀内，并且能够在先导控制口K的压力作用下推动所述平衡阀主芯7运动。

上述实施例中，在设置连通负载腔和进油腔的第一油路的基础上，还设置了同样可连通负载腔和进油腔的第二油路，并且将平衡阀主芯运动行程的初始段设为遮盖行程，当先导控制口K的压力较大时，负载腔内的油液会推动平衡阀芯沿油液由进油腔向负载腔流动的反方向运动，促使平衡阀反向开启，在反向开启的初始阶段，平衡阀芯处于遮盖行程，在该遮盖行程内，第一油路关闭，油液无法通过第一油路由负载腔回流至进油腔，而是通过第二油路进行回流，而第二油路的通流量比第一油路的通流量小，因此可以避免平衡阀负载腔的压力发生瞬间变化，提升了系统的微动性；还可避免平衡阀频繁开启和关闭，避免卷扬系统受到动作冲击或抖动等现象，提升平衡阀及系统的平稳性。

对于负载腔和进油腔的形成，其具体实现方式可以为：平衡阀还包括设有阀孔的阀体3，所述阀孔孔壁向内设有第一凸台20，所述平衡阀主芯7位于所述阀孔内，并与所述第一凸台20配合形成所述负载腔13和所述进油腔14，通过所述平衡阀主芯7相对于所述第一凸台20的运动能够实现所述第一油路的打开或关闭。第一凸台20的截面形状可以为方块形，与平衡阀主芯7的外表面之间形成线接触，当平衡阀主芯7运动至与第一凸台20完全接触时，第一油路关闭；当平衡阀主芯7离开第一凸台20后，第一油路打开。

在遮盖行程内，平衡阀主芯7与第一凸台20一直处于紧密接触的状态，即油液无法通过平衡阀主芯7的外侧流向进油腔14。为了对第二油路与进油腔14之间的连通或关闭进行控制，所述阀孔孔壁向内还设有第二凸台21，所述平衡阀主芯7与所述第二凸台21配合以在所述负载腔13与所述进油腔14之间分隔出过渡腔15，通过所述平衡阀主芯7相对于所述第二凸台21的运动能够实现所述过渡腔15与所述进油腔14之间的连通或关闭。

平衡阀主芯7与第二凸台21之间形成紧密接触时，过渡腔15与进油腔14之间关闭；平衡阀主芯7远离第二凸台21，二者之间出现空隙时，过渡腔15与进油腔14之间连通。这样可以对流经过渡腔15的第二油路的打开或关闭进行控制，即在遮盖行程内，可利用平衡阀主芯7与第二凸台21之间的相对位置关系来控制第二油路打开或关闭。当然，第二油路也可以不流经过渡腔15，这种情况下可以设置其他结构以对第二油路的打开或关闭进行控制。

至此，第一油路由负载腔13、过渡腔15和进油腔14共同形成，其中包括了两个关卡，即平衡阀主芯7与第一凸台20之间的位置关系和平衡阀主芯7与第二凸台21之间的位置关系均可影响第一油路的打开与关闭。

而对于第二油路，优选地，所述第二油路包括与所述负载腔13连通的第一内流道16和与所述过渡腔15连通的节流孔6，所述节流孔6与所述第一内流道16连通。其中为了使得阀体沿圆周方向的受力平衡，第一内流道16可以左右对称地设置两个，相应的节流孔6也设置两个，每个第一内流道16对应一个节流孔6，当然第一内流道16和节流孔6也可以沿周向均匀地分别设置三个或者三个以上。第一内流道16可以设置在平衡阀主芯7的内部，这样第二油路由负载腔13、第一内流道16、节流孔6、过渡腔15和进油腔14共同形成，第二油路的关闭与打开不受平衡阀主芯7与第一凸台20之间相对位置关系的限制，仅受平衡阀主芯7与第二凸台21之间相对位置关系的限制，当平衡阀主芯7与第二凸台21紧密接触时，第二油路关闭；当平衡阀主芯7离开第二凸台21，二者之间出现空隙时，第二油路打开。

节流孔6可以为圆孔，也可以为其他形状的孔，孔的大小和数量可以根据实际需要进行设计，主要作用是限制流量。

另外，遮盖行程的长度可以根据实际情况进行设定，只要能够达到其作用即可。在平衡阀主芯7反向开启前，平衡阀主芯7与第二凸台21紧密配合，第一油路和第二油路均被关闭；当先导控制口K的压力较大时，平衡阀主芯7会反向开启，在反向开启的初始阶段，平衡阀主芯7只要稍微运动一点距离，即可离开第二凸台21，使第二油路打开，即遮盖行程的长度需要保证在该行程内，第二油路可以被打开，但第一油路仍关闭。在一个优选的实施例中，所述遮盖行程的长度为3～5mm。

为了使得平衡阀的过流面积更加平稳的变化，避免由于过流面积的突变，造成系统变幅的抖动，可以对平衡阀主芯7的外表面与第一凸台20的内表面之间的距离进行控制，以进一步控制平衡阀的过流面积。平衡阀主芯7的具体结构设置可以为：如图3所示，所述平衡阀主芯7设有与所述第一凸台20相互配合的第一配合结构11，沿所述油液从所述负载腔13回流至所述进油腔14的方向，即如图2所示的从左到右的方向，所述第一配合结构11的外轮廓线包括斜率由大变小的至少两个斜线段和封闭段。

其中外轮廓线的含义是如图2所示，将平衡阀沿其轴线剖切之后，所看到的平衡阀主芯7上第一配合结构11的外侧边缘线。斜线段的含义是具有一定斜率的相对于平衡阀轴线倾斜的直线。

第一配合结构11的外轮廓线包括斜率由大变小的至少两个斜线段和封闭段的含义是：沿如图2所示的从左到右的方向，所述平衡阀主芯7的外表面与所述第一凸台20内表面之间的距离由大逐渐变小，从而使得当平衡阀主芯7从左向右运动时，流经平衡阀主芯7的过流面积由小逐渐变大，其中斜率较小的斜线段的斜率可以为接近于零的值，使得平衡阀在反向开启时，过流面积有一个较为平缓的过渡段。在封闭段内，第一配合结构11的外轮廓线与第一凸台20紧密接触，使得平衡阀主芯7在遮盖行程内运动时，其过流面积为零。这样，通过第一油路从负载腔13向进油腔14回流的油液的流量所经历的变化为：在遮盖行程内，流量为零；遮盖行程结束后，流量先为较小的值，过流面积变化缓慢；然后过流区域的斜率迅速变大，过流面积逐渐增大，流量也逐渐变大。

这种流量先为零，然后缓慢变化，最后再逐渐增大的变化过程，能够首先为平衡阀的开启过程提供一个缓冲区域，避免经过负载腔13的流量突然增大，提升了平衡阀的微动性，即对负载移动速度的精细控制；遮盖行程过后，过流面积先缓慢变化，为系统提供了可控的区间，使调速性能得到提升；然后过流面积逐渐增大，提升了过流流量。

另外，斜线段的数量可以根据实际需要进行选择，若需要对过流面积实现多段控制，可以设置多段斜率不同的斜线段，只要整体趋势为过流面积由小逐渐变大即可。各段斜线段的长度及其之间的比例可以根据实际情况进行选择。在一个实施例中，当斜线段包括两段时，斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度与斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度之间的比例为3～8。

在另一个实施例中，当斜线段包括两段时，斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度为5～8mm和/或斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度为10～20mm。

另外，所述平衡阀主芯7设有与所述第二凸台21相互配合的第二配合结构19，所述第二配合结构19的外轮廓线为斜线。其中外轮廓线的含义也是如图2所示，将平衡阀沿其轴线剖切之后，所看到的第二配合结构19的外侧边缘线。斜线的含义是相对于平衡阀的轴线倾斜。第二配合结构19的外轮廓线设置为斜线，可以使得平衡阀主芯7相对于第二凸台21运动一定的距离，即可使得二者之间出现空隙，进而使过渡腔15与进油腔14连通。

平衡阀除了上述的反向开启性能外，平衡阀也具有正向开启的功能，即当系统内负载需要供油时，进油腔14的油液可以流向负载腔13，其具体的实现为：所述平衡阀主芯7内设有连通所述进油腔14和所述负载腔13的内腔22，所述负载腔13与所述内腔22之间设有单向阀，所述单向阀包括单向阀套5和位于所述单向阀套5内的单向阀弹簧4，所述单向阀套5的端部与所述内腔22的外缘之间形成可开启式接触，所述单向阀弹簧4被压缩时，所述内腔22与所述负载腔13连通，以使所述油液能够从所述进油腔14经过所述内腔22进入所述负载腔13；所述单向阀弹簧4复位时，所述内腔22与所述负载腔13关闭。

即，进油腔14的油液向进入内腔22内，当内腔22内的油液压力积累到一定的程度时，可以克服单向阀弹簧4的压力，推开单向阀，使得内腔22与单向阀套5之间的接触阻挡解除，油液由内腔22进入负载腔13，给系统中的负载供油；当供油结束后，内腔22内压力小于单向阀弹簧4的压力时，单向阀弹簧4复位，单向阀套5与内腔22的边缘重新接触，将内腔22封死，使得油液不再进入负载腔13。优选地，如图2所示，单向阀套5的外轮廓线也可以设置为斜线，以实现单向阀的打开与关闭。

当负载腔13的压力很大时，平衡阀主芯7可能会突然向右运动，使第一油路和第二油路均打开，平衡阀主芯7的过流面积会瞬间增大。为了避免这一情况，平衡阀还包括右端盖10，所述阀体3的右端与所述右端盖10形成内设有平衡阀主弹簧9的弹簧腔23，右端盖10与平衡阀主芯7之间可设有密封圈8，以减小弹簧腔23和进油腔14之间的油液泄漏量，所述平衡阀主芯7内设有连通所述负载腔13和所述弹簧腔23的第二内流道17，所述油液能够通过所述第二内流道17进入所述弹簧腔23，以对所述平衡阀主芯7的运动形成轴向阻力。这样，当负载腔13压力很大时，可以分流一部分油液经第二内流道17进入弹簧腔23，当弹簧腔23内有油液积累时，可以形成一定的压力，用于阻止平衡阀向右运动。

另外，所述第二内流道17内可以设有阻尼塞18。阻尼塞18用于控制第二内流道17的流量，并且可以减小压力冲击，使平衡阀主芯瞬间运动的位移不至于过大。当然，第二内流道17也可以加工为较细的管，这样就不需要再专门设置阻尼塞，只要第二内流道17能够实现控制流量的作用即可。

在一个实施例中，平衡阀还可以包括先导控制活塞2和设有先导控制口K的左端盖1，所述左端盖1安装于所述阀体3的左端，所述先导控制活塞2位于所述平衡阀内，并且能够在先导控制口K的压力作用下推动所述平衡阀主芯7运动，所述先导控制口K的供油压力由电控系统进行控制，所述电控系统通过控制输出电流的大小来控制所述先导控制口K供油压力的大小，进而控制所述平衡阀主芯7的移动速度。

在上述实施例中，先导控制口K的压力可由电控系统进行控制，由于先导控制口K的压力大小直接影响平衡阀主芯7的运动距离及速度，因此接入该电控系统后，平衡阀的过流面积会受到平衡阀左端盖1上电比例输出的电流大小的影响。另外，电控系统还可以有其他的替换方案，比如在变幅系统中，可以通过变幅油缸无杆腔的压力来打开平衡阀。

电控系统具体的控制过程为：在初始阶段，平衡阀主芯7处于遮盖行程，其运动速度由先导控制口K的压力和弹簧腔23的压力来共同决定，在该过程中，平衡阀主芯7的运动速度不能太快，比如电比例输出电流的范围可以控制在200～600mA之内，以防止进油口A的流量迅速增大，此时第二油路打开，流经平衡阀的流量由节流孔6的流量所限定；

然后，先导控制口K的压力进一步增大，平衡阀阀芯7上第一配合结构11的外轮廓线为斜率较小接近于直线的形式，在该区域内流量由节流孔6和斜率较小的斜线段形成的环形过流面积决定；

随着先导控制口K的压力的继续增大，过了该环形区域后，第一配合结构11的外轮廓线为斜率较大的斜线形式，平衡阀主芯7的过流面积按照非线性的形式发生变化，过流面积的增加速度越来越快。

为了实现对平衡阀过流面积的平稳控制，控制先导控制口K压力大小的电控系统的电流变化情况，优选为与平衡阀主芯7的过流面积变化情况相匹配。平衡阀主芯7在调速范围内，前一段区域过流面积变化缓慢，增强了平衡阀的调速性；后一段区域斜率迅速变大，增大了过流面积，提升了过流量，保证系统的速度要求。

除了通过上述结构上的改进来提升平衡阀的平稳性和控制性之外，还可以通过电控方式对平衡阀加以改进，或者将结构的改进与电控方式的改进同时配合作用。

电控方式的改进具体为：在电控系统中，由于先导控制口K的压力受电控系统中电比例输出电流的大小控制，因此负载压力对系统的影响也可以通过电比例控制而消减。在系统从大变幅角度到小变幅角度运动的过程中，由于变幅缸的负载腔压力越来越大，在相同的平衡阀开口下流过平衡阀的流量越来越大。可以利用电控系统对平衡阀的供油量进行控制，使得电比例输出电流的大小始终与平衡阀的过流面积为一次线性函数的关系。当平衡阀主芯7的过流面积为零时，平衡阀的供油量为零；当平衡阀主芯7的过流面积为恒定值时，电比例输出电流增大，且为定值；当平衡阀主芯7的过流面积逐渐增大时，电比例输出电流随着过流面积的变化趋势而变化，始终保证平衡阀的供油量与过流面积一致。在一定的手柄开口时，可以通过控制电流的自动调节使流过平衡阀的流量不变，进而使臂架以恒定的速度变幅落。

本发明各实施例中的平衡阀，可以应用于各种工程机械，比如卷扬机、起重机等。

下面结合图2和图3对本发明平衡阀及工程机械的一个实施例的工作过程进行说明：

常规情况下，油液从阀体3上的进油口B进入进油腔14，然后进入内腔22，油液在内腔22内积累到一定程度后，内腔22的压力大于单向阀弹簧4的压力时，单向阀弹簧4被压缩，单向阀套5与内腔22的边缘之间出现空隙，内腔22与负载腔13连通，油液进入负载腔13，然后通过阀体3上的出油口A向系统中的负载供油。此过程中平衡阀主芯7不运动，平衡阀开启方向为正向开启。

当负载下降时，油液需要从负载腔13回流至进油腔14，即平衡阀需要反向开启。当负载腔13的油液积累较多时，负载腔13的压力较大，由于单向阀不能反向开启，因此此时单向阀将负载腔13与内腔22隔离，油液无法通过内腔22回流至进油腔14。此时可以通过增大先导控制口K的压力，来克服平衡阀主弹簧9的压力来推动平衡阀主芯7向右运动。

在平衡阀主芯7运动的初始阶段，平衡阀主芯7先经历一段遮盖段12，平衡阀主芯7在遮盖段12范围内运动时，平衡阀主芯7处于遮盖行程，此时第一油路关闭，随着平衡阀主芯7的右移，第二配合结构19离开第二凸台21，第二油路被打开，负载腔13的油液通过第一内流道16和节流孔6进入过渡腔15，然后进入进油腔14，由于节流孔6的限流作用，通过第二油路的油液流量很小，因此可避免经过出油口A的流量突然变大。遮盖行程为平衡阀的微动区域，在该微动区域内，平衡阀的过流面积较小，提升了平衡阀的微动性，即实现了对负载下降速度的精细控制。

在上述遮盖行程内，负载腔13内油液还可通过第二内流道17进入弹簧腔23，油液进行弹簧腔23后形成的压力可对平衡阀主芯7向右的运动形成一定的阻力，可使平衡阀主芯7的运动相对平缓。

遮盖行程结束后，第一配合结构11的外轮廓线进入斜率较小的斜线段区域，此时第一油路被打开，负载腔13的油液可通过第一凸台20与第一配合结构11之间的空隙进入过渡腔15，但由于在该区域内第一配合结构11与第一凸台之间的空隙较小，因此平衡阀主芯7的过流面积仍然较小，防止过流面积在较短时间内突变。

随着先导控制口K压力的逐渐增大，平衡阀主芯7继续向右运动，斜率较小的斜线段结束后，第一配合结构11的外轮廓线进入斜率较大的斜线段区域，由于斜线段具有一定的斜率，因此第一配合结构11与第一凸台20之间的距离逐渐增大，平衡阀主芯7的过流面积也逐渐增大，满足过流量的要求，平衡阀反向开启完全。

该平衡阀通过遮盖段、两段斜线段的设计，实现了平衡阀过流面积的平稳变化，提升了平衡阀的平稳性、微动性和调速性，进而提升了整机动作的操控性。

通过对本发明平衡阀及工程机械的多个实施例的说明，可以看到本发明平衡阀及工程机械实施例至少具有以下一种或多种优点：

1、平衡阀在反向开启初始阶段有一个缓冲区域，经过负载腔出口A的流量不会突然增大，提升了平衡阀的微动性；

2、平衡阀主芯的过流面积按照非线性的形式进线设计，前一段斜率较小的接近于直线段的区域内，过流面积变化缓慢，提高了系统的可控区间，使调速性能得到提升；后一段斜率较大的斜线段区域内，斜率迅速变大，增大了过流面积，提升了过流量；

3、负载压力通过第二内流道进入弹簧腔，对平衡阀主芯产生的轴向力有阻止平衡阀受力突然变大的趋势，使平衡阀主芯的位置变化平缓；

4、平衡阀主芯内节流孔使得第二油路的流量小，有效地减小了平衡阀反向开启初始阶段内的压力冲击，使得其开启更平稳；

5、在一定的手柄开口时，可以通过控制电流的自动调节使流过平衡阀的流量不变，进而使臂架以恒定的速度变幅落，消减了变幅缸负载压力对变幅速度的影响。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (14)

1.一种平衡阀，其特征在于，包括负载腔(13)、进油腔(14)和平衡阀主芯(7)，所述平衡阀内设有连通所述负载腔(13)和所述进油腔(14)的第一油路，所述平衡阀主芯(7)上设有连通所述负载腔(13)和所述进油腔(14)的第二油路，在所述平衡阀反向开启时，所述平衡阀主芯(7)的运动行程的起始段为遮盖行程，在所述遮盖行程中，所述第一油路关闭，以使油液通过所述第二油路回流，其中所述第二油路的通流量比所述第一油路的通流量小。

2.根据权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，还包括设有阀孔的阀体(3)，所述阀孔孔壁向内设有第一凸台(20)，所述平衡阀主芯(7)位于所述阀孔内，并与所述第一凸台(20)配合形成所述负载腔(13)和所述进油腔(14)，通过所述平衡阀主芯(7)相对于所述第一凸台(20)的运动能够实现所述第一油路的打开或关闭。

3.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，所述阀孔孔壁向内还设有第二凸台(21)，所述平衡阀主芯(7)与所述第二凸台(21)配合以在所述负载腔(13)与所述进油腔(14)之间分隔出过渡腔(15)，通过所述平衡阀主芯(7)相对于所述第二凸台(21)的运动能够实现所述过渡腔(15)与所述进油腔(14)之间的连通或关闭。

4.根据权利要求3所述的平衡阀，其特征在于，所述第二油路包括与所述负载腔(13)连通的第一内流道(16)和与所述过渡腔(15)连通的节流孔(6)，所述节流孔(6)与所述第一内流道(16)连通。

5.根据权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述遮盖行程的长度为3～5mm。

6.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，所述平衡阀主芯(7)设有与所述第一凸台(20)相互配合的第一配合结构(11)，沿所述油液从所述负载腔(13)回流至所述进油腔(14)的方向，所述第一配合结构(11)的外轮廓线包括斜率由大变小的至少两个斜线段和封闭段。

7.根据权利要求6所述的平衡阀，其特征在于，两个所述斜线段中，斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度与斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度之间的比例为3～8。

8.根据权利要求6或7所述的平衡阀，其特征在于，斜率较小的斜线段沿自身斜率方向的长度为5～8mm和/或斜率较大的斜线段沿自身斜率方向的长度为10～20mm。

9.根据权利要求3所述的平衡阀，其特征在于，所述平衡阀主芯(7)设有与所述第二凸台(21)相互配合的第二配合结构(19)，所述第二配合结构(19)的外轮廓线为斜线。

10.根据权利要求1所述的平衡阀，其特征在于，所述平衡阀主芯(7)内设有连通所述进油腔(14)和所述负载腔(13)的内腔(22)，所述负载腔(13)与所述内腔(22)之间设有单向阀，所述单向阀包括单向阀套(5)和位于所述单向阀套(5)内的单向阀弹簧(4)，所述单向阀套(5)的端部与所述内腔(22)的外缘之间形成可开启式接触，所述单向阀弹簧(4)被压缩时，所述内腔(22)与所述负载腔(13)连通，以使所述油液能够从所述进油腔(14)经过所述内腔(22)进入所述负载腔(13)；所述单向阀弹簧(4)复位时，所述内腔(22)与所述负载腔(13)关闭。

11.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，还包括右端盖(10)，所述阀体(3)的右端与所述右端盖(10)形成内设有平衡阀主弹簧(9)的弹簧腔(23)，所述平衡阀主芯(7)内设有连通所述负载腔(13)和所述弹簧腔(23)的第二内流道(17)，所述油液能够通过所述第二内流道(17)进入所述弹簧腔(23)，以对所述平衡阀主芯(7)的运动形成轴向阻力。

12.根据权利要求11所述的平衡阀，其特征在于，所述第二内流道(17)内设有阻尼塞(18)。

13.根据权利要求2所述的平衡阀，其特征在于，还包括先导控制活塞(2)和设有先导控制口(K)的左端盖(1)，所述左端盖(1)安装于所述阀体(3)的左端，所述先导控制活塞(2)位于所述平衡阀内，并且能够在先导控制口(K)的压力作用下推动所述平衡阀主芯(7)运动，所述先导控制口(K)的供油压力由电控系统进行控制，所述电控系统通过控制输出电流的大小来控制所述先导控制口(K)供油压力的大小，进而控制所述平衡阀主芯(7)的移动速度。

14.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1～13任一项所述的平衡阀。