CN111365313A - 一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，包括阀体、主阀芯、换向阀芯和补偿阀芯，静止时，所述补偿阀芯堵住供油腔体，以向左侧旋转的离心环境为例进行说明，所述补偿阀芯受离心力作用产生位移，所述连接槽与供油腔体之间产生锐边节流口并连通供油腔体和调节腔体，高压油从供油腔体沿调节腔体进入压力腔，受离心力越大，所述锐边节流口越大，所述压力腔内的压力越大；换向阀芯在惯性的作用下向右移动，所述左换向腔与所述压力腔连通，高压油从左换向腔通往主阀芯的左端面，所述主阀芯左端面油压升高，从而加快推动主阀芯向右移动，与所述主阀芯受到的摩擦力方向相反，从而对摩擦力进行补偿，减少所述主阀芯移动的时间。

Description

一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀
技术领域
本发明涉及液压阀领域，尤其涉及一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀。
背景技术
当液压执行系统作为机载装置在离心机上运行时，运动部件的运动方向不与离心力方向平行的情况下，运动部件与承载部件间的接触力增加，导致部件运动过程中的摩擦力增加，从而降低运动性能。液压阀作为液压执行系统的核心控制元件，内部主阀芯受到离心力作用后，阀芯与阀套或阀芯与阀体之间产生相对运动，因此阀芯与阀套间或阀芯与阀体间的摩擦力会大幅增加，工作在离心环境中的现有液压阀均会因为摩擦力得不到补偿而出现死区范围增大、启动压力变高、响应速度减慢的问题，甚至导致阀芯卡死使液压系统无法正常工作。
发明内容
为解决上述技术问题，提供一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，液压阀工作在离心环境下时，能够自动补偿主阀芯的摩擦力。
一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，包括阀体、主阀芯、换向阀芯和补偿阀芯，所述阀体设有主腔体、换向腔体和控制腔体，所述主阀芯可滑动地设置在所述主腔体内；所述换向腔体的左、右两侧壁上分别设有复位弹簧，所述换向阀芯可滑动地安装在两个所述复位弹簧之间，所述换向阀芯中部设有换向突起，所述换向突起的外侧设有压力腔，所述换向突起贴近所述压力腔的内端，所述换向突起外侧的长度略大于所述压力腔内端的长度，所述换向突起将所述换向腔体分隔成左换向腔和右换向腔，所述主阀芯的左端通过流道与所述左换向腔连通，所述主阀芯的右端通过流道与所述右换向腔连通；所述控制腔体设有补偿弹簧，所述补偿阀芯可滑动地安装在所述控制腔体内，所述补偿阀芯下端与所述补偿弹簧连接，所述补偿阀芯中部设有连接槽，所述控制腔体在所述补偿阀芯下侧的外侧设有供油腔体，并在所述连接槽外侧设有调节腔体，所述调节腔体与所述压力腔连通，所述补偿阀芯下侧的外周面贴近所述供油腔体，所述连接槽的下侧壁略高于所述供油腔体上端面；所述补偿阀芯的轴线与所受离心力的方向平行。
优选的，所述补偿阀芯将所述控制腔体分隔成上端腔体和下端腔体，所述补偿弹簧安装在所述下端腔体内，所述上端腔体和下端腔体分别与液压阀的回油口连通。
优选的，所述换向阀芯左右两端分别设有环状的消除突起，所述换向腔体在所述消除突起外侧设有消除腔体，所述消除突起贴近所述消除腔体的内端面，两个所述消除腔体分别通过流道与液压阀的回油口连通。
优选的，本发明还包括先导阀，所述换向阀芯将所述换向腔体分隔成左端腔体和右端腔体，所述主阀芯左右两侧分别设有环状突起，所述环状突起将所述主腔体分隔成左腔体和右腔体，所述左腔体通过流道与所述左端腔体连通，所述右腔体通过流道与所述右端腔体连通，所述左腔体和右腔体分别与所述先导阀的不同控制口连通。
优选的，所述主阀芯设有供油口、回油口和出油口。
优选的，所述供油口与外部油源的输出端连接，所述回油口与外部油源的回油端连接，所述先导阀与外部油源连接。
优选的，所述主阀芯左右两侧与阀体之间设有密封圈。
优选的，所述阀体包括主阀体、侧阀体和连接阀块，所述主阀体左右两端分别与侧阀体固定连接，所述侧阀体上端与所述连接阀块连接，所述主阀体、侧阀体和连接阀块的流道通过密封圈衔接。
优选的，所述补偿阀芯朝向所述补偿弹簧的方向与所述补偿阀芯所受离心力的方向相同。
优选的，本发明还包括阀套，所述阀套安装在所述主腔体内，所述主阀芯可滑动的安装在所述阀套内。
与现有技术相比本发明的有益效果为：1. 静止时，所述补偿阀芯堵住供油腔体，本发明以向左侧旋转的离心环境为例进行说明，所述补偿阀芯受离心力作用产生位移，所述连接槽与供油腔体之间产生锐边节流口并连通供油腔体和调节腔体，高压油从供油腔体沿调节腔体进入压力腔，受离心力越大，所述锐边节流口越大，所述压力腔内的压力越大；换向阀芯在惯性的作用下向右移动，所述左换向腔与所述压力腔连通，高压油从左换向腔通往主阀芯的左端面，所述主阀芯左端面油压升高，从而加快推动主阀芯向右移动，与所述主阀芯受到的摩擦力方向相反，从而对摩擦力进行补偿，减少所述主阀芯移动的时间；
2. 自动抵消离心力引起的主阀芯与主腔体侧壁或阀套间额外的摩擦力，实现离心环境下主阀芯的精确运动，有效解决了因离心力引起的液压执行系统死区范围大、启动压力高、响应速度慢的问题；
3. 所述上端腔体和下端腔体通过流道连通，防止上端腔体和下端腔体堆积高压油，对补偿阀芯的运动造成影响；
4. 离心结束刹车时，所述换向阀芯和主阀芯因惯性向左移动，左换向腔与左侧的消除腔体连通，左换向腔的高压油流向回油口，从而降低左换向腔的油压，压力腔内的高压油进入右换向腔内，并提高主阀芯右端面的油压，从而对主阀芯进行摩擦力补偿，加快主阀芯向左移动；
5. 先导阀用于辅助控制主阀芯和换向阀芯，液压阀向左侧旋转时所述先导阀向左腔体通过高压油，从而推动主阀芯和换向阀芯向右移动，进一步对摩擦力进行补偿。
附图说明
图1是本发明的三维外形图；
图2是图1的A-A剖面图；
图3是图2的C-C剖面图；
图4是图3的D-D剖面图；
图5是图2的B-B剖面图；
图6是本发明的液压系统原理图。
附图中标记：主阀体101，侧阀体102，转接阀块103，主腔体104，密封圈105，阀体201，主阀芯202，主阀芯左端面202A，主阀芯右端面202B，阀套203，换向阀芯204，换向阀芯左端面204A，换向阀芯右端面204B，左腔体208，右腔体209，压力腔213，左换向腔214A，右换向腔214B，消除腔体215，消除突起216，左端腔体217A，右端腔体217B，复位弹簧218，环状突起219，换向突起220，先导阀第一连接口PA3，先导阀第二连接口PB3，补偿阀芯401，补偿弹簧402，上端腔体403，下端腔体404，供油腔体405，调节腔体406，连接槽408，连接槽下侧壁503，供油腔体上端面504，外部油源601，先导阀602。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，如图1~图6所示，包括阀体201、主阀芯202、换向阀芯204和补偿阀芯401，如图2所示，阀体201设有主腔体104、换向腔体和控制腔体，主阀芯202可滑动地设置在主腔体104内；所述换向腔体左右侧壁上分别设有复位弹簧218，换向阀芯204可滑动地安装在两个复位弹簧218之间，换向阀芯204上设有换向突起220，换向突起220的外侧设有压力腔213，换向突起220贴近并堵住压力腔213的内端，换向突起220外侧的长度略大于压力腔213内端的长度，换向突起220将所述换向腔体分隔成左换向腔214A和右换向腔214B，主阀芯202的左端通过流道与左换向腔214A连通，主阀芯202的右端通过流道与右换向腔214B连通；如图3和图4所示，所述控制腔体设有补偿弹簧402，补偿阀芯401可滑动地安装在所述控制腔体内，补偿阀芯401下端与补偿弹簧402连接，补偿阀芯401中部设有连接槽408，所述控制腔体在补偿阀芯401下侧的外侧设有供油腔体405，并在连接槽408的外侧设有调节腔体406，调节腔体406通过流道与压力腔213连通，补偿阀芯401下侧外周面贴近并堵住供油腔体405，连接槽下侧壁503略高于供油腔体上端面504；补偿阀芯401的轴线与所受离心力的方向平行。
静止时，所述补偿阀芯堵塞供油腔体405，本发明以向左侧旋转、离心力向下的离心环境为例进行说明，所述补偿阀芯受离心力作用向下产生位移，所述连接槽与供油腔体405之间产生锐边节流口并连通供油腔体405和调节腔体406，高压油从供油腔体沿调节腔体进入压力腔213，受离心力越大，所述锐边节流口越大，所述压力腔内的压力越大；换向阀芯204在惯性的作用下向右移动，左换向腔214A与所述压力腔连通，高压油从左换向腔通往主阀芯的左端面，主阀芯左端面202A油压升高，从而加快推动所述主阀芯向右移动，与所述主阀芯受到的摩擦力方向相反，从而对摩擦力进行补偿，减少所述主阀芯移动的时间，自动抵消离心力引起的主阀芯与主腔体侧壁或阀套间额外的摩擦力，实现离心环境下主阀芯的精确运动，有效解决了因离心力引起的液压执行系统死区范围大、启动压力高、响应速度慢的问题。
补偿阀芯401可以将所述控制腔体分隔成上端腔体403和下端腔体404，补偿弹簧402安装在下端腔体404内，上端腔体403和下端腔体404通过流道连通，连通后与液压阀的回油口连通。防止上端腔体403和下端腔体404堆积高压油，对补偿阀芯401的运动造成影响。
换向阀芯204左右两侧可以分别设有环状的消除突起216，消除突起216的外侧设有消除腔体215，消除突起216贴近并堵住消除腔体215的内端面，消除腔体215通过流道与液压阀的回油口连通。离心结束刹车时，换向阀芯204和主阀芯202因惯性向左移动，左换向腔214A与左侧的消除腔体215连通，左换向腔214A的高压油流向回油口，从而降低左换向腔的油压，压力腔213内的高压油进入右换向腔214B内，并提高主阀芯右端面202B的油压，从而对主阀芯202进行摩擦力补偿，加快主阀芯202向左移动。
所述补偿阀芯的轴线朝向所述补偿弹簧的方向与其所受离心力的方向相同，在本实施例中采用离心力向下的设计，即所述补偿阀芯的轴线朝向所述补偿弹簧的方向与所述补偿阀芯所受离心力的方向相同。本发明向右旋转且离心力向下时的起动和刹车时的摩擦力自动补偿原理与上述相同。
实施例2
与实施例1不同的是：还包括先导阀602，如图2所示，换向阀芯204将所述换向腔体分隔成左端腔体217A和右端腔体217B，主阀芯202左右两侧分别设有环状突起219，环状突起219将主腔体104分隔成左腔体208和右腔体209，左腔体208通过流道与左端腔体217A连通，右腔体209通过流道与右端腔体217B连通，如图5所示，左腔体208和右腔体209分别与所述先导阀的不同控制口连通，先导阀602的控制口包括先导阀第一连接口PA3和先导阀第二连接口PB3。先导阀602用于辅助控制主阀芯202和换向阀芯204，液压阀向左侧旋转时先导阀602向左腔体208和左端腔体217A通入高压油，高压油向换向阀芯左端面204A施加推力，从而推动主阀芯和换向阀芯向右移动，对摩擦力进行补偿；刹车时，先导阀602向右腔体209和右端腔体217B通入，高压油向换向阀芯右端面204B施加推力，推动主阀芯和换向阀芯向左移动，对摩擦力进行补偿。
主阀芯202可以设有出油口、回油口和供油口，如图6所示，回油口为T2和T4，供油口为P2和P5，出油口为PA2和PB2，所述供油口与外部油源601的出油端P连接，所述回油口与外部油源601的回油端T连接，先导阀602与外部油源601连接。
主阀芯202左右两侧与阀体201之间设有密封圈105，从而防止油液渗漏。
在一个具体实施例中，阀体201包括主阀体101、侧阀体102和连接阀块103，如图1所示，主阀体101左右两端分别与侧阀体102固定连接，侧阀体102上端与连接阀块103连接，所述主阀体、侧阀体和连接阀块的流道通过密封圈衔接，便于阀体的组装。
本发明还可以包括阀套203，所述阀套203安装在主腔体104内，主阀芯202可滑动的安装在阀套203内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，包括阀体和主阀芯，其特征在于，还包括换向阀芯和补偿阀芯，所述阀体设有主腔体、换向腔体和控制腔体，
所述主阀芯可滑动地安装在所述主腔体内；
所述换向腔体的左侧壁和右侧壁上分别设有复位弹簧，所述换向阀芯可滑动地安装在两个所述复位弹簧之间，所述换向阀芯上设有换向突起，所述换向突起的外侧设有压力腔，所述换向突起贴近并堵住所述压力腔的内端，所述换向突起外侧的长度略大于所述压力腔内端的长度，所述换向突起将所述换向腔体分隔成左换向腔和右换向腔，所述主阀芯的左端通过流道与所述左换向腔连通，所述主阀芯的右端通过流道与所述右换向腔连通；
所述控制腔体设有补偿弹簧，所述补偿阀芯可滑动地安装在所述控制腔体内，所述补偿阀芯下端与所述补偿弹簧连接，所述补偿阀芯中部设有连接槽，所述补偿阀芯下侧的外侧设有供油腔体，所述连接槽外侧设有调节腔体，所述调节腔体与所述压力腔连通，所述补偿阀芯下侧的外周面贴近并堵住所述供油腔体，所述连接槽的下侧壁略高于所述供油腔体的上端面；
所述补偿阀芯的轴线与所受离心力的方向平行。
2.根据权利要求1所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述补偿阀芯将所述控制腔体分隔成上端腔体和下端腔体，所述补偿弹簧安装在所述下端腔体内，所述上端腔体和下端腔体分别与液压阀的回油口连通。
3.根据权利要求1所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述换向阀芯左右两侧分别设有环状的消除突起，所述消除突起外侧设有消除腔体，所述消除突起贴近并堵住所述消除腔体的内端面，所述消除腔体通过流道与液压阀的回油口连通。
4.根据权利要求3所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，还包括先导阀，所述换向阀芯将所述换向腔体分隔成左端腔体和右端腔体，
所述主阀芯左右两侧分别设有环状突起，所述环状突起将所述主腔体分隔成左腔体和右腔体，所述左腔体通过流道与所述左端腔体连通，所述右腔体通过流道与所述右端腔体连通，
所述左腔体和右腔体分别与所述先导阀的不同控制口连通。
5.根据权利要求4所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述主阀芯设有供油口、回油口和出油口。
6.根据权利要求5所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述供油口与外部油源的出油端连接，所述回油口与外部油源的回油端连接。
7.根据权利要求1~6任一项所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述主阀芯左右两侧与阀体之间设有密封圈。
8.根据权利要求1所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述阀体包括主阀体、侧阀体和连接阀块，所述主阀体左右两端分别与侧阀体固定连接，所述侧阀体上端与所述连接阀块连接，所述主阀体、侧阀体和连接阀块的流道通过密封圈衔接。
9.根据权利要求1所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，所述补偿阀芯朝向所述补偿弹簧的方向与所述补偿阀芯所受离心力的方向相同。
10.根据权利要求1所述的离心环境下阀芯摩擦力补偿的液压阀，其特征在于，还包括阀套，所述阀套安装在所述主腔体内，所述主阀芯可滑动的安装在所述阀套内。
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