一种负载敏感电磁比例阀
技术领域
本发明属于液压阀的技术领域,具体涉及一种应用在各种工程机械、农业机械、矿业机械、林业机械液压系统中的紧凑型电磁比例阀。
背景技术
流量饱和是指泵所能提供的最大流量不能满足系统的需要时所造成的流量饱和状态。多路阀在复合动作情况下,多个执行机构同时动作,需要的总流量增大,如果泵不能提供足够的流量,系统就无法完成复合动作,严重影响作业质量和作业效率。抗流量饱和是系统处于流量饱和状态时,同时减少每个执行机构的流量,使系统总流量与泵所能提供的流量相匹配,实现执行机构的复合动作。
多执行机构负载敏感系统是目前广泛应用于车辆、工程机械、农业机械、矿业机械、林业机械、石油机械设备中的一种节能型液压系统,主要由液压泵、负载敏感多路阀、执行机构等组成。由于系统在仅由单泵供油的情况下,可以通过压力补偿阀同时控制多个具有不同负载压力的执行机构,并且可保证速度不随负载压力变化,因此可以大幅度提高车辆和工程机械的操作性能,避免低负载过快、高负载停止的现象。这种结构的负载敏感系统仅适用于泵的排量足以提供给所有执行器所需的流量的情况,对于绝大多数多执行器机械来说,为了以最高速度驱动其某个执行机构,通常需要将液压泵的能力最大限度的使用到该执行器上。因此当以最高速度同时驱动几个执行机构,并且每个执行机构所需的流量都较大时,泵的输出流量就难以满足系统需求,出现流量饱和。如果采用功率匹配型的液压泵,那么随着负载压力的上升,泵的输出流量还会进一步减少,使流量饱和问题更加突出。流量饱和会给工程机械施工带来很大的安全隐患。
目前,多路换向阀的抗流量饱结构一般采用增设压力补偿元件,增设压力补偿元件就是通过将各联阀的控制油口相互连通,每一联阀的控制油口通过压力补偿元件与换向阀芯节流面后的油口连通,使得每一联阀都取取最大负载的压力,保证每联阀的换向阀芯节流面前后的压差相等,流量只有节流面积有关,与负载无关,从而实现抗流量饱和功能。相关技术中一种抗流量饱和的多路阀采用了增设压力补偿阀芯的方法,阀体上共有8个油道,第一压力油口与第二压力油口之间串接一个压力补偿元件,压力补偿元件中间开有通孔,将第一压力油口与压力补偿阀芯的控制油口连通,且各联阀的控制油口相互连通,所以,控制油口可将获取的执行机构中最大负载的压力引入至每联阀的第一压力油口,因此,各联阀的换向阀阀芯节流面前后的压差都为进油口压力与最大负载压力之差,流量只与节流面积有关,与负载无关,实现了抗流量饱和功能。上述抗流量饱和的多路阀中,各联阀实质为三位六通型的换向阀,阀体上设置有8个油道,因此,上述多路阀至少存在如下缺点:整体结构复杂,阀体尺寸大,占用空间大;油道多,油道错综复杂,在最大流量下阀压降过大,工艺尺寸难以保证,加工难度大,加工成本高;结构复杂,拆卸装配难度大。
为此设计出一款结构简单紧凑、对负载变化敏感性好并具有抗流量饱功能的电磁比例阀是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种结构简单紧凑、加工方便、流阻小、对负载变化敏感且可抗流量饱和的负载敏感电磁比例阀。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种负载敏感电磁比例阀,其特征在于:包括具有横向轴孔、左竖向轴孔和右竖向轴孔的阀块,左竖向轴孔和右竖向轴孔位于横向轴孔上方并分别于横向轴孔连通,阀块上设有压力油口、第一工作油口、第二工作油口、回油口及负载压力反馈口,压力油口与横向轴孔连通并位于左竖向轴孔和右竖向轴孔之间,回油口分别于横向轴孔的左右两端连通,第一工作油口通过左流道与左竖向轴孔连通,第二工作油口通过右流道与右竖向轴孔连通,负载压力反馈口位于第一工作油口和第二工作油口之间,负载压力反馈口通过左辅助流道和右辅助流道分别对应与左竖向轴孔和右竖向轴孔连通,且左辅助流道位于左流道上方,右辅助流道位于右流道上方,左辅助流道出口端设有封堵住左辅助流道出口端趋势的左钢球,右辅助流道出口端设有封堵住右辅助流道出口端趋势的右钢球;设于横向轴孔内的换向阀芯,换向阀芯由电磁式驱动结构驱动而能左右滑移,换向阀芯外周具有呈环状的中部通流槽、左通流槽和右通流槽;换向阀芯左移,压力油口通过中部通流槽与左竖向轴孔连通,同时回油口通过右通流槽与右竖向轴孔连通;换向阀芯右移,压力油口通过中部通流槽与右竖向轴孔连通,回油口通过左通流槽与左竖向轴孔连通;换向阀芯处于中间位置时,换向阀芯同时阻断压力油口与左竖向轴孔和右竖向轴孔连通,并同时阻断回油口与左竖向轴孔和右竖向轴孔连通;左压力补偿阀芯,设置在做左竖向轴孔内并能上下滑移,左压力补偿阀芯的顶部由第一左弹簧顶持保持下移趋势,左压力补偿阀芯的外周具有呈环状的左补偿通流槽,左压力补偿阀芯的上下滑移能决定左流道和左竖向轴孔连通与否,同时能决定所述左补偿通流槽同时连通左流道和左辅助流道与否,左压力补偿阀芯内具有呈十字形交错连通的左竖向通道和左横向通道,左竖向通道的下端与左竖向轴孔连通,左横向通道与左补偿通流槽连通,左竖向通道内穿设有能上下轴向移动的左单向阀杆,左单向阀杆上套设有使左单向阀杆上移保持封堵住左竖向通道下端进口趋势的第二左弹簧,第二左弹簧的弹性系数小于第一左弹簧的弹性系数;右压力补偿阀芯,设置在右竖向轴孔内并能上下滑移,右压力补偿阀芯的顶部由第一右弹簧顶持保持下移趋势,右压力补偿阀芯的外周具有呈环状的右补偿通流槽,右压力补偿阀芯的上下滑移能决定右流道和右竖向轴孔连通与否,同时能决定所述右补偿通流槽同时连通右流道和右辅助流道与否,右压力补偿阀芯内具有呈十字形交错连通的右竖向通道和右横向通道,右竖向通道的下端与右竖向轴孔连通,右横向通道与右补偿通流槽连通,右竖向通道内穿设有能上下轴向移动的右单向阀杆,右单向阀杆上套设有使右单向阀杆上移保持封堵住右竖向通道下端进口趋势的第二右弹簧,第二右弹簧的弹性系数小于第一右弹簧的弹性系数。
作为优选,上述电磁式驱动结构包括插设在横向轴孔左右两端的左电磁铁和右电磁铁,换向阀芯的左右两端分别顶持有左弹簧和右弹簧,左电磁铁得电,左电磁铁的推杆推动换向阀芯右移,右电磁铁得电,右电磁铁的推杆推动换向阀芯左移。通过左电磁铁和右电磁铁得电与否,控制换向阀芯的左右滑移,利于控制。
位于所述左横向通道上部的左竖向通道与左单向阀杆外周之间为液密封配合,位于所述左横向通道下部的左竖向通道与左单向阀杆外周之间具有间距,左单向阀杆的下端具有用以封堵住左竖向通道下端进口的封堵部,左单向阀杆的上端显露出左压力补偿阀芯的顶面并固定有左轴卡簧,所述第二左弹簧的上端顶持在左轴卡簧上,下端顶持在左压力补偿阀芯上。该结构方便单向阀杆的安装。
同理,位于所述右横向通道上部的右竖向通道与右单向阀杆外周之间为液密封配合,位于所述右横向通道下部的右竖向通道与右单向阀杆外周之间具有间距,右单向阀杆的下端具有用以封堵住右竖向通道下端进口的封堵部,右单向阀杆的上端显露出右压力补偿阀芯的顶面并固定有右轴卡簧,所述第二右弹簧的上端顶持在右轴卡簧上,下端顶持在右压力补偿阀芯上。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本电磁比例阀具有抗流量饱和功能,其将多个液压阀整合在一个阀块内,且油道少、油道布局规则,利于加工,同时,结构更为紧凑,便于拆卸装配,各阀芯移动平稳,使用本阀的车辆或工程机械其操作性能大幅度提高,避免低负载过快和高负载停止的现象。
当电磁式驱动结构驱动换向阀芯左移,中部通流槽与左竖向轴孔接通,右通流槽与右竖向轴孔接通,压力油口的油液经由中部通流槽进入左竖向轴孔,推动左压力补偿阀芯克服第一左弹簧和负载压力反馈口的共同压力向上移动,左压力补偿阀的上移使左流道与左竖向轴孔连通,压力油口的油液最终通过左下辅助流道流入第一工作油口;同时,第二工作油口的油液流经右流道、右补偿通流槽、右横向通道和右竖向通道后作用在右单向阀杆上,使右单向阀杆克服第二右弹簧的弹力下移,右压力补偿阀上的右竖向通道显露出来,第二工作油口的油液再经由右竖向轴孔和右通流槽后流入回油口。因每一片本电磁比例阀的负载压力反馈口都是一样的压力,所以左压力补偿阀芯调节后使左竖向轴孔的压力大于负载压力反馈口压力,而每一片本电磁阀的压力油口压力也相等、左竖向轴孔的压力也相等,这就保证了对于每一联本电磁阀的左压力补偿阀芯上下的压差是相等的,由中部通流槽流入第一工作油口的流量只与中部通流槽的开度相关,这样当液压系统中泵的流量不能满足各执行机构需求的总和时,就按照换向阀芯左右移动的开度大小进行分配,可以保证各执行机构的正常动作。
左压力补偿阀芯的作用是在第一工作油口负载发生变化时,左压力补偿阀芯相应调整上下移动的距离,以开大或缩小左流道的开度,从而调节左竖向轴孔的压力与负载压力反馈口作用在左压力补偿阀芯上的压差为定值。当左压力补偿阀芯在左竖向轴孔内油压的压力作用下上移,使左流道和左辅助流道经由左补偿通流槽连通,第一工作油口的油液经左辅助流道作用在左钢球上,若第一工作油口压力大于负载压力反馈口的压力,则左钢球开启,第一工作油口的油液流入负载压力反馈口,若第一工作油口压力低于负载压力反馈口的压力则左钢球关闭。
同理,当电磁式驱动结构驱动换向阀芯右移,工作过程相同。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图;
图2为图1的C处放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示,为本发明的一个优选实施例。
一种负载敏感电磁比例阀,包括
具有横向轴孔11、左竖向轴孔12和右竖向轴孔13的阀块1,左竖向轴孔12和右竖向轴孔13位于横向轴孔11上方并分别于横向轴孔11连通,阀块1上设有压力油口P、第一工作油口A、第二工作油口B、回油口T及负载压力反馈口L,其中,压力油口P与横向轴孔11连通并位于左竖向轴孔12和右竖向轴孔13之间,回油口T分别于横向轴孔11的左右两端连通,第一工作油口A通过左流道3a与左竖向轴孔12连通,第二工作油口B通过右流道4a与右竖向轴孔13连通,负载压力反馈口L位于第一工作油口A和第二工作油口B之间,负载压力反馈口L通过左辅助流道3b和右辅助流道4b分别对应与左竖向轴孔12和右竖向轴孔13连通,且左辅助流道3b位于左流道3a上方,右辅助流道4b位于右流道4a上方,左辅助流道3b出口端设有封堵住左辅助流道3b出口端趋势的左钢球5a,右辅助流道4b出口端设有封堵住右辅助流道4b出口端趋势的右钢球5b。
设于横向轴孔11内的换向阀芯2,换向阀芯2由电磁式驱动结构驱动而能左右滑移,换向阀芯2外周具有呈环状的中部通流槽21、左通流槽22和右通流槽23;换向阀芯2左移,压力油口P通过中部通流槽21与左竖向轴孔12连通,同时回油口T通过右通流槽23与右竖向轴孔13连通;换向阀芯2右移,压力油口P通过中部通流槽21与右竖向轴孔13连通,同时回油口T通过左通流槽22与左竖向轴孔12连通;换向阀芯2处于中间位置时,换向阀芯2同时阻断压力油口P与左竖向轴孔12和右竖向轴孔13连通,并同时阻断回油口T与左竖向轴孔12和右竖向轴孔13连通。
左压力补偿阀芯6a,设置在做左竖向轴孔12内并能上下滑移,左压力补偿阀芯6a的顶部由第一左弹簧8a顶持保持下移趋势,左压力补偿阀芯6a的外周具有呈环状的左补偿通流槽6a1,左压力补偿阀芯6a的上下滑移能决定左流道3a和左竖向轴孔12连通与否,同时能决定左补偿通流槽6a1同时连通左流道3a和左辅助流道3b与否,左压力补偿阀芯6a内具有呈十字形交错连通的左竖向通道6a2和左横向通道6a3,左竖向通道6a2的下端与左竖向轴孔12连通,左横向通道6a3与左补偿通流槽6a1连通,左竖向通道6a2内穿设有能上下轴向移动的左单向阀杆7a,左单向阀杆7a上套设有使左单向阀杆7a上移保持封堵住左竖向通道6a2下端进口趋势的第二左弹簧8b,第二左弹簧8b的弹性系数小于第一左弹簧8a的弹性系数;位于所述左横向通道6a3上部的左竖向通道6a2与左单向阀杆7a外周之间为液密封配合,位于所述左横向通道6a3下部的左竖向通道6a2与左单向阀杆7a外周之间具有间距,左单向阀杆7a的下端具有用以封堵住左竖向通道6a2下端进口的封堵部7a1,左单向阀杆7a的上端显露出左压力补偿阀芯6a的顶面并固定有左轴卡簧7a2,所述第二左弹簧8b的上端顶持在左轴卡簧7a2上,下端顶持在左压力补偿阀芯6a上。
右压力补偿阀芯6b,设置在右竖向轴孔13内并能上下滑移,右压力补偿阀芯6b的顶部由第一右弹簧9a顶持保持下移趋势,右压力补偿阀芯6b的外周具有呈环状的右补偿通流槽6b1,右压力补偿阀芯6b的上下滑移能决定右流道4a和右竖向轴孔13连通与否,同时能决定右补偿通流槽6b1同时连通右流道4a和右辅助流道4b与否,右压力补偿阀芯6b内具有呈十字形交错连通的右竖向通道6b2和右横向通道6b3,右竖向通道6b2的下端与右竖向轴孔13连通,右横向通道6b3与右补偿通流槽6b1连通,右竖向通道6b2内穿设有能上下轴向移动的右单向阀杆7b,右单向阀杆7b上套设有使右单向阀杆7b上移保持封堵住右竖向通道6b2下端进口趋势的第二右弹簧9b,第二右弹簧9b的弹性系数小于第一右弹簧9a的弹性系数。位于所述右横向通道6b3上部的右竖向通道6b2与右单向阀杆7b外周之间为液密封配合,位于所述右横向通道6b3下部的右竖向通道6b2与右单向阀杆7b外周之间具有间距,右单向阀杆7b的下端具有用以封堵住右竖向通道6b2下端进口的封堵部7b1,右单向阀杆7b的上端显露出右压力补偿阀芯6b的顶面并固定有右轴卡簧7b2,第二右弹簧9b的上端顶持在右轴卡簧7b2上,下端顶持在右压力补偿阀芯6b上。
电磁式驱动结构包括插设在横向轴孔11左右两端的左电磁铁10a和右电磁铁10b,换向阀芯2的左右两端分别顶持有左弹簧14a和右弹簧14b,左电磁铁10a得电,左电磁铁10a的推杆推动换向阀芯2右移,右电磁铁10b得电,右电磁铁10b的推杆推动换向阀芯2左移。
本抗流量饱和的电磁比例阀的工作原理及过程如下:
1、右电磁铁10b得电,换向阀芯2在比例电磁铁10b的作用力下克服左弹簧14a的力向左运动,(给电磁铁的电压信号越大,换向阀芯2移动的距离越大),中部通流槽21与左竖向轴孔12接通,右通流槽23与右竖向轴孔13接通,压力油口的油液经由中部通流槽21进入左竖向轴孔13,推动左压力补偿阀芯6a和左单向阀杆7a克服第一左弹簧8a和负载压力反馈口L的共同压力向上移动,压力补偿阀芯6a的上移使左流道3a与左竖向轴孔12连通,压力油口P的油液最终通过左流道3a流入第一工作油口A;同时,第二工作油口B的油液经由右流道4a、右补偿通流槽6b1、右横向通道6b3和右竖向通道6b2后作用在右单向阀杆7b的封堵部7b1上,使右单向阀杆7b克服第二右弹簧9b的弹力下移,使右压力补偿阀芯6b上的右竖向通道6b2显露出来,第二工作油口B的油液再经由右竖向轴孔13和右通流槽23后流入回油口T。因每一片本电磁比例阀的负载压力反馈口L都是一样的压力,所以左压力补偿阀芯6a调节后使左竖向轴孔12的压力大于负载压力反馈口L的压力,而每一片本电磁阀的压力油口P的压力也相等、左竖向轴孔12的压力也相等,这就保证了对于每一联本电磁阀的左压力补偿阀芯6a上下的压差是相等的,由中部通流槽21流入第一工作油口A的流量只与中部通流槽21的开度相关,这样当液压系统中泵的流量不能满足各执行机构需求的总和时,就按照换向阀芯2左右移动的开度大小进行分配,可以保证各执行机构的正常动作。
左压力补偿阀芯3a的作用是在第一工作油口A负载发生变化时,左压力补偿阀芯3a相应调整上下移动的距离,以开大或缩小左流道3a的开度,从而调节左竖向轴孔12的压力与负载压力反馈口L作用在左压力补偿阀芯6a上的压差为定值。当左压力补偿阀芯6a在左竖向轴孔12内油压的压力作用下上移,使左流道3a和左辅助流道3b经由左补偿通流槽6a1连通,第一工作油口A的油液经左辅助流道3b作用在左钢球5a上,若第一工作油口A压力大于负载压力反馈口L的压力,则左钢球5a开启,第一工作油口A的油液流入负载压力反馈口L,若第一工作油口A压力低于负载压力反馈口L的压力则左钢球5a关闭。
2、同理,当电磁式驱动结构驱动换向阀芯2右移,工作过程相同。
本电磁比例阀具有抗流量饱和功能,其将多个液压阀整合在一个阀块内,且油道少、油道布局规则,利于加工,同时,结构更为紧凑,便于拆卸装配,各阀芯移动平稳,使用本阀的车辆或工程机械其操作性能大幅度提高,避免低负载过快和高负载停止的现象。