CN109139591A - 一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀 - Google Patents

一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了阀领域的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀；主阀阀套为圆筒状，主阀阀套的下端顺序设有阶梯孔和出油口，主阀阀套通过上端的螺纹与衔铁套筒相连，主阀阀芯沿轴向滑动设置在主阀阀套内，先导阀芯沿轴向滑动设置在主阀阀芯内，先导阀芯通过上端圆柱形的凸出部与衔铁相连，先导阀芯、衔铁和电磁铁的铁芯自下而上顺序安装于衔铁套筒内，铁芯的下端开槽内固接有隔磁垫。本发明将先导阀芯设置于主阀阀芯内，使得阀内紧凑型增强，阀体减小，尤其小于板式先导阀；主阀采用环形缓冲头端面和矩形槽相结合的形式，实现分段节流以及流量可调；解决了拖拉机后悬挂采用圆柱滑阀而导致漏油，密封不严，后悬挂上下颤动缺陷。

Description

一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀
技术领域
本发明属于阀技术领域，具体为一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀。
背景技术
拖拉机是实现农业机械化和现代化的重要动力机器。在过去的十年里，电子控制技术的快速发展和智能交通在汽车应用中的应用导致了电子控制技术在拖拉机中的应用，现代新型拖拉机产品越来越多地朝着自动化和智能化发展的方向发展。
丘陵山区的地块通常起伏不平，若采用通常的悬挂机组与拖拉机连接方式，则势必会造成农具与地面之间位置姿态的较大变化，严重影响作业质量；此外拖拉机车身的调平也会影响悬挂机组与地面之间的位置姿态。因此，为保证作业质量，悬挂机组必须具有坡地自适应功能。研究电液比例控制阀智能化制造技术。电液比例控制阀是丘陵山地拖拉机悬挂控制系统的核心部件，其阀芯、阀套、油道等的加工精度直接影响阀的液动力和压力损失特性，进而影响整个悬挂系统的控制精度。
因此，需要一种应用于丘陵拖拉机后悬挂在下降时的下降阀，允许在通电时打开，随着阀内开口大小成比例的调节，后悬挂的下降速度也会成比例调节，以快速适应地形和调节耕深，该新式电液比例控制阀与上升阀组合后可以进一步实现耕深以及横向姿态的可调。
发明内容
根据背景技术中所提到的问题，本发明公开了一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，包括：主阀阀芯、主阀阀套、衔铁套筒、先导阀复位弹簧、衔铁、先导阀芯、衔铁复位弹簧、隔磁垫和电磁铁；其中主阀阀套的下端顺序设有阶梯孔和出油口，主阀阀套通过上端的螺纹与衔铁套筒相连，主阀阀芯沿轴向滑动设置在主阀阀套内，先导阀芯沿轴向滑动设置在主阀阀芯内，先导阀芯通过上端圆柱形的凸出部与衔铁相连，先导阀芯、衔铁和电磁铁的铁芯自下而上顺序安装于衔铁套筒内，铁芯的下端开槽内固接有隔磁垫，先导阀芯的凸出部和衔铁间设置有先导阀复位弹簧，衔铁和隔磁垫间设有衔铁复位弹簧；
在主阀阀套壁的周向上等间距开有六个进油口，出油口与拖拉机的液压油箱相连，进油口与拖拉机的液压缸相连。
所述主阀阀芯为桶状结构，沿阀芯底部的轴心上开有主阀内孔，阀芯底部的端面外设有环形缓冲头，环形缓冲头的外端等间距开有四个矩形槽；沿主阀阀芯的桶壁下部的外周周向开有一V形槽，且V形槽的截面为梯形，该梯形截面的下斜边与阀芯底部的下端面相交，V形槽和主阀阀芯内通过阻尼孔相连，
所述阀芯底部的截面为小边冲下的等边梯形，阀芯底部从上方顶住阶梯孔；阀芯底部、阶梯孔和主阀阀套围成阶梯孔腔；V形槽和主阀阀套围成V形槽腔；环形的阶梯孔腔与环形的V形槽腔始终处于连通状态；
所述V形槽在轴向上位于进油口的相对位置。
所述阻尼孔小于主阀内孔。
所述衔铁套筒自下而上由内螺纹锁紧部和衔铁滑动部一体固接而成，衔铁在衔铁滑动部内自由上下滑动。
所述电磁铁由铁芯和套装在铁芯外的电磁线圈组成；其中铁芯的下半部与衔铁套筒的上半部过盈配合。
所述衔铁为一体构成且内腔呈“工”形的中空圆柱，衔铁内腔自下而上为先导弹簧室连通室和衔铁弹簧室；衔铁的下端面外设有先导阀卡，先导阀卡用于安装先导阀芯的凸出部。
所述先导阀芯自下而上由锥形阀尖端、小径阀体和大径阀体一体构成，大径阀体的上端外设有圆柱形的凸出部；锥形阀尖端从上方顶住主阀阀芯的主阀内孔。
本发明的有益效果为：
1、将先导阀芯设置于主阀阀芯内，使得阀内紧凑型增强，阀体减小，尤其小于板式先导阀；
2、主阀采用环形缓冲头端面和矩形槽相结合的形式，实现分段节流以及流量可调；解决了拖拉机后悬挂采用圆柱滑阀而导致漏油，密封不严，后悬挂上下颤动缺陷；
3、矩形槽节流部分，可以实现较低的流量变化，当节流口为全开口时，流量变化比矩形开口时更快速，避免了液压自身能量损失以及对于阀芯本身的冲击力以及液压缸的稳定提速；
4、节流口采用负开口、矩形开口和全开口三段分配模式，调节流量更精准，在工作中可以更好的保持耕深恒定与牵引力恒定。
附图说明
图1为本发明一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀实施例过轴线的剖面图；
图2为本发明实施例中刚刚进入节流口为负开口状态时的剖面图；
图3为本发明实施例中刚刚进入节流口为矩形开口状态时的剖面图；
图4为本发明实施例中主阀阀芯的斜视图；
图5为本发明实施例中主阀阀套的斜视图。
图中：
1-主阀阀芯，2-主阀阀套，3-衔铁套筒，4-先导阀复位弹簧，5-衔铁，6-先导阀芯，7-衔铁复位弹簧，8-隔磁垫，9-电磁铁，101-阀芯底部，102-矩形槽，103-主阀内孔，104-V形槽，105-阻尼孔，106-环形缓冲头，107-阶梯孔腔，201-出油口，202-进油口，203-阶梯孔，301-内螺纹锁紧部，302-衔铁滑动部，501-先导阀卡，502-先导弹簧室，503-连通室，504-衔铁弹簧室，601-锥形阀尖端，602-小径阀体，603-大径阀体，604-凸出部，605-先导阀阀腔，901-铁芯，902-电磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做出进一步说明；
如图1和图5所示，本发明实施例包括：主阀阀芯1、主阀阀套2、衔铁套筒3、先导阀复位弹簧4、衔铁5、先导阀芯6、衔铁复位弹簧7、隔磁垫8和电磁铁9；其中主阀阀套2为圆筒状，主阀阀套2的下端顺序设有阶梯孔203和出油口201，主阀阀套2通过上端的螺纹与衔铁套筒3相连，主阀阀芯1沿轴向滑动设置在主阀阀套2内，先导阀芯6沿轴向滑动设置在主阀阀芯1内，先导阀芯6通过上端圆柱形的凸出部604与衔铁5相连，先导阀芯6、衔铁5和电磁铁9的铁芯901自下而上顺序安装于圆筒状的衔铁套筒3内，铁芯901的下端开槽内固接有隔磁垫8，先导阀芯6的凸出部和衔铁5间设置有先导阀复位弹簧4，衔铁5和隔磁垫8间设有衔铁复位弹簧7；
在主阀阀套2壁的周向上等间距开(均布)有六个进油口202，进油口202在轴向上位于装配后V形槽104的附近，
在本实施例中，隔磁垫8镶嵌于铁芯901的下端开槽内；
在本实施例中，出油口201通过供油管路与拖拉机的液压油箱相连，所有进油口202都通过供油管路与拖拉机的液压缸相连；
在本实施例中，出油口201的内径比主阀阀套2的内径小2.22mm，进油口202的直径为3.5mm；
如图1和图4所示主阀阀芯1为桶状结构，沿阀芯底部101的轴心上开有主阀内孔103，阀芯底部101的端面外设有环形缓冲头106，环形缓冲头106的外端等间距开(均布)有四个矩形槽102，阀芯底部101的截面为小边冲下的等边梯形；沿主阀阀芯1的桶壁下部的外周周向开有一V形槽104，且V形槽104的截面为梯形，该梯形截面的下斜边与阀芯底部101的下端面相交，V形槽104和主阀阀芯1内通过阻尼孔105相连，阻尼孔105小于主阀内孔103；
阀芯底部101、阶梯孔203和主阀阀套2围成一截面为三角形的阶梯孔腔107；V形槽104和主阀阀套2围成一个梯形的V形槽腔；由于六个进油口202的存在，环形的阶梯孔腔107与环形的V形槽腔始终处于连通状态，主阀阀腔由阶梯孔腔107和V形槽腔组成；
本实施例中，环形缓冲头106高1.2mm，矩形槽102深0.8mm，宽1.6mm，因此矩形槽102与阀芯底部101的距离为0.4mm；
本实施例中，环形缓冲头106为一中空圆柱，外壁为直壁；
本实施例中，阻尼孔105尺寸为0.2mm，主阀内孔103的尺寸为0.4mm；
本实施例中，环形缓冲头106外径等于阶梯孔203的内径。
如图1所示，衔铁套筒3为圆筒状，自下而上由内螺纹锁紧部301和衔铁滑动部302一体固接而成，衔铁5在衔铁滑动部302内自由上下滑动；
电磁铁9由圆柱形的铁芯901和套装在铁芯901外的电磁线圈902组成；其中铁芯901的下半部与衔铁滑动部302的上半部过盈配合；
衔铁5为一体构成且内腔呈“工”形的中空圆柱，衔铁内腔自下而上为先导弹簧室502、连通室503和衔铁弹簧室504，先导阀复位弹簧4安装于先导弹簧室502中，衔铁复位弹簧7安装于衔铁弹簧室504中；衔铁5的下端面外设有先导阀卡501，先导阀卡501用于安装先导阀芯6的凸出部604，
先导阀芯6自下而上由锥形阀尖端601、小径阀体602和大径阀体603一体构成，大径阀体603的上端外设有圆柱形的凸出部604；大径阀体603的外壁上沿轴向开有先导阀浅槽；锥形阀尖端601与主阀内孔103对准；
在本实施例中，凸出部604推入先导阀卡501中，使得先导阀芯6与衔铁5同轴；
在自然状态下，由于先导阀复位弹簧4和衔铁复位弹簧7的作用，锥形阀尖端601从上方顶住主阀内孔103的同时，阀芯底部101从上方顶住阶梯孔203。
当本实施例中的拖拉机工作时，依靠安装在拖拉机后悬挂牵引力传感器，以及激光测距仪测量地面与犁具之间距离变化，产生反馈信号给DSP，经过处理之后输出控制信号给控制器，控制器进一步控制电液比例阀选择进入开阀流程的不同步骤，在开阀过程中始终保持耕深恒定以及牵引力恒定；
在本实施例中，激光测距仪器预设的距离初始值根据更深设定，测量数据反馈回来与其进行比较，差值作为反馈输出控制电液比例阀的电磁铁；
在本实施例中，使用背景为进出口压差一定；因为压力变大也会导致流量变大。
开阀流程：
步骤1、自然状态，
电磁线圈902没有通电，此时的电磁铁9没有磁性，阀芯底部101下方锥面跟出油口201上端直角间的配合是一种线密封的座阀形式，防止漏油；
此时衔铁复位弹簧7会将衔铁5顶住，随后衔铁5内的先导阀复位弹簧4将先导阀芯6顶住，先导阀芯6的锥形阀尖端601顶在主阀内孔103上，主阀阀芯1受力与阶梯孔203封闭，此时液压油经过进口202进入V形槽104，油液经过105进入先导阀阀腔605，此时V形槽104、阶梯孔腔107和先导阀阀腔605压力达到平衡，没有运动产生。
步骤2、节流口为负开口状态，
当电磁铁9收到控制器发出的p波后连通产生磁力，衔铁5克服弹簧力向上移动，先导阀芯6在衔铁5的带动下，开始向上运动；如图2所示，此时由于主阀内孔103的稳态液动力和阻尼孔105的阻尼作用，V形槽104、阶梯孔腔107和先导阀阀腔605的压力不相等，先导阀阀腔605液压油流向出口压力进一步降低，于是主阀阀芯1在压力作用下开始跟随先导阀芯6运动，主阀阀芯1开始打开，阀芯底部101下方的锥面离开阶梯孔203的上端；
此时主阀阀芯1和主阀阀套2间的配合为圆柱面跟圆柱面配合的一种滑阀；此时为不敏感区，流量可忽略不计；
步骤3、节流口为矩形开口状态，
如图3所示，当主阀阀芯1向上移动大于0.4mm后，四个矩形槽102和出油口201间形成的矩形开口；液压油由主阀阀腔、四个矩形开口和流至出油口201，此时流量变大；
步骤4、节流口为全开口状态，
当主阀阀芯1向上移动大于1.2mm后，开阀流程完毕，此时的节流口为全开口状态，节流口的节流面积由矩形开口的面积加上环形缓冲头106外沿与阶梯孔203间的圆周面积两部分组成。

Claims (7)

1.一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，包括：主阀阀芯(1)、主阀阀套(2)、衔铁套筒(3)、先导阀复位弹簧(4)、衔铁(5)、先导阀芯(6)、衔铁复位弹簧(7)、隔磁垫(8)和电磁铁(9)；其中主阀阀套(2)的下端顺序设有阶梯孔(203)和出油口(201)，主阀阀套(2)通过上端的螺纹与衔铁套筒(3)相连，主阀阀芯(1)沿轴向滑动设置在主阀阀套(2)内，先导阀芯(6)沿轴向滑动设置在主阀阀芯(1)内，先导阀芯(6)通过上端圆柱形的凸出部(604)与衔铁(5)相连，先导阀芯(6)、衔铁(5)和电磁铁(9)的铁芯(901)自下而上顺序安装于衔铁套筒(3)内，铁芯(901)的下端开槽内固接有隔磁垫(8)，先导阀芯(6)的凸出部和衔铁(5)间设置有先导阀复位弹簧(4)，衔铁(5)和隔磁垫(8)间设有衔铁复位弹簧(7)；
在主阀阀套(2)壁的周向上等间距开有六个进油口(202)，出油口(201)与拖拉机的液压油箱相连，进油口(202)与拖拉机的液压缸相连。
2.根据权利要求1所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述主阀阀芯(1)为桶状结构，沿阀芯底部(101)的轴心上开有主阀内孔(103)，阀芯底部(101)的端面外设有环形缓冲头(106)，环形缓冲头(106)的外端等间距开有四个矩形槽(102)；沿主阀阀芯(1)的桶壁下部的外周周向开有一V形槽(104)，且V形槽(104)的截面为梯形，该梯形截面的下斜边与阀芯底部(101)的下端面相交，V形槽(104)和主阀阀芯(1)内通过阻尼孔(105)相连，
所述阀芯底部(101)的截面为小边冲下的等边梯形，阀芯底部(101)从上方顶住阶梯孔(203)；阀芯底部(101)、阶梯孔(203)和主阀阀套(2)围成阶梯孔腔(107)；V形槽(104)和主阀阀套(2)围成V形槽腔；环形的阶梯孔腔(107)与环形的V形槽腔始终处于连通状态；
所述V形槽(104)在轴向上位于进油口(202)的相对位置。
3.根据权利要求2所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述阻尼孔(105)小于主阀内孔(103)。
4.根据权利要求1所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述衔铁套筒(3)自下而上由内螺纹锁紧部(301)和衔铁滑动部(302)一体固接而成，衔铁(5)在衔铁滑动部(302)内自由上下滑动。
5.根据权利要求1所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述电磁铁(9)由铁芯(901)和套装在铁芯(901)外的电磁线圈(902)组成；其中铁芯(901)的下半部与衔铁套筒(3)的上半部过盈配合。
6.根据权利要求1所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述衔铁(5)为一体构成且内腔呈“工”形的中空圆柱，衔铁内腔自下而上为先导弹簧室(502)、连通室(503)和衔铁弹簧室(504)；衔铁(5)的下端面外设有先导阀卡(501)，先导阀卡(501)用于安装先导阀芯(6)的凸出部(604)。
7.根据权利要求1所述的一种山地丘陵自适应先导式电液比例螺纹插装阀，其特征在于，所述先导阀芯(6)自下而上由锥形阀尖端(601)、小径阀体(602)和大径阀体(603)一体构成，大径阀体(603)的上端外设有圆柱形的凸出部(604)；锥形阀尖端(601)从上方顶住主阀阀芯(1)的主阀内孔(103)。
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