CN204900382U - 阀芯、阀和工程机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阀芯、阀和工程机械。本实用新型所提供的阀芯，其包括设置在阀芯的凸肩上的第一节流槽，该第一节流槽包括C型节流槽段，C型节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于第一节流槽的起始位置，C型节流槽段的垂直于阀芯的轴向的截面呈矩形，C型节流槽段的平行于阀芯的轴向的截面呈在第一节流槽的起始端两侧均设有圆角的矩形，该圆角的半径小于设有圆角的矩形的宽度的一半。本实用新型能够在节流槽前后压差一定的情况下同时满足卷扬系统在起始及微动阶段的调速性能要求，避免出现卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，保持卷扬系统动作平稳性及良好的调速性能。

Description

阀芯、阀和工程机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械液压控制技术领域，特别涉及一种阀芯、阀和工程机械。

背景技术

工程机械在不同的作业阶段通常有不同的速度要求，例如起重机，其要求卷扬系统具有如下的调速性能：在起始阶段，卷扬速度能够迅速达到最小稳定速度，减少因流量不稳定而造成的卷扬抖动及下滑问题；然后，卷扬系统保持较低且稳定的工作速度，以使重物能够实现较小位移的移动，该工作区间称为卷扬系统的微动区间，而卷扬这种保持较低且稳定的工作速度动作的能力则称为卷扬微动性能；最后，卷扬系统能够达到一个最大速度值。这种速度调节特性通常由多路阀等液压控制元件来控制调节，而多路阀的控制特性主要体现在多路阀阀芯节流槽结构形式上,在多路阀阀芯节流槽前后压差一定的情况下，其节流槽的过流面积决定进入卷扬系统的流量，从而决定卷扬系统的调速性。过流面积是指流量通过节流口时所经过的最小面积。

为满足卷扬系统的上述调速性能要求，起重机的多路阀阀芯的节流槽需要具有以下特点：阀芯开始动作后，在具有较小开口时，通过阀芯节流槽的流量能够迅速达到马达的最小稳定转速所需的流量，以使卷扬系统能迅速达到最小稳定速度；阀芯继续移动，在具有微开口时，节流槽存在较小的过流面积增益，以使卷扬系统有一定的微动区间；在阀芯移动至全开口的过程中，节流槽存在较大的面积增益，以满足卷扬系统对最大速度的要求。

因此，起重机多路阀的阀芯上通常设有由不同结构形式的节流槽段组成的节流槽，通过这些不同结构形式的节流槽段的组合使节流槽获得特定的过流面积曲线以完成卷扬系统的预定流量变化需求。

图1A-图1C示出了现有技术中常用的一种用于起重机多路阀阀芯的节流槽。如图1A-图1C所示，该节流槽为“UUU”型，其包括第一U型节流槽段1’、第二U型节流槽段2’和第三U型节流槽段3’等三个U型节流槽段，这三个U型节流槽段沿着阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置且规格逐渐增大，这就使得在阀口开度逐渐增大的过程中，该节流槽的过流面积逐渐增大，实现多路阀的多级节流控制。然而在实际应用中，具有这种UUU型节流槽的卷扬机构，其起始阶段及微开口阶段经常出现起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，而并不能满足卷扬系统动作整个过程对于卷扬速度的要求。

U型节流槽的结构如图2A-2C所示。由图2A可知，U型节流槽由一段半圆槽和一段矩形槽组成，其中半圆槽设置在阀口入口处作为过渡，矩形槽设置在阀口后面使U节流型槽具有等截面矩形流道，这种结构使得U型节流槽从整体上呈现U形，因此其被简称为U型节流槽。图2A-图2C中的Rn’表示半圆槽的半径，Wn’表示矩形槽的宽度，Ln’表示U型节流槽的长度，Dn’表示U型节流槽的深度，则矩形槽的宽度Wn’＝2Rn’，当液压油从进油口通过一定开口的U型节流槽流入进油腔时，液压油会经过两次节流，其中第一次节流在刚进入U型节流槽时发生于半圆槽的上圆弧表面处，第二次节流发生在U型节流槽的矩形截面处，上圆弧表面处的过流面积为表面积A，矩形截面的过流面积为截面积B，则U型节流槽的等效过流面积可以等效为A和B的串联。U型节流槽的过流面积随阀口开度变化的曲线如图3所示。

于是，如图1B所示，现有技术中的“UUU”型节流槽，定义其第一U型节流槽段的表面积为A1、截面积为B1，第二U型节流槽段的表面积为A2、截面积为B2，第三U型节流槽段的表面积为A3、截面积为B3，则该“UUU”型节流槽的节流原理如图4A所示，A1、B1串联等效得A_U1，A_U1与A2并联后再与B2串联等效得A_U2，A_U2与A3并联后再与B3串联等效得到“UUU”型节流槽的等效过流面积A_UUU，该等效过流面积A_UUU随着阀口开度变化的曲线如图4B所示。

由图3和图4B可知，“UUU”型节流槽，由于其起始阶段的U型节流槽段半径Rn尺寸设置较小，使得在阀口开口较小时，过流面积的变化速度较小，导致其无法满足在起始阶段通过其的流量迅速增加至马达最小稳定转速所需流量的需求；而若Rn’尺寸取较大值，其在起始阶段虽然能够满足马达最小稳定转速所需流量的要求，但由于较大的Rn’值意味着矩形槽的宽度Wn’也会较大，这会使得之后的微动区间过流面积增益较大，导致其又无法满足卷扬微动性能要求。可见，这种“UUU”型节流槽无法同时满足卷扬系统在起始及微动阶段的调速性能要求，导致卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，影响卷扬系统的平稳性及调速性能。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种具有节流槽的阀芯，该阀芯能够在节流槽前后压差一定的情况下满足工程机械在起始阶段及微动阶段的调速性能要求。

为了解决该技术问题，本实用新型一方面提供了一种阀芯，其包括设置在阀芯的凸肩上的第一节流槽，该第一节流槽包括C型节流槽段，C型节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于第一节流槽的起始位置，C型节流槽段的垂直于阀芯的轴向的截面呈矩形，C型节流槽段的平行于阀芯的轴向的截面呈在第一节流槽的起始端两侧均设有圆角的矩形，该圆角的半径小于设有圆角的矩形的宽度的一半。

可选地，第一节流槽还包括延展节流槽段，C型节流槽段和延展节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。

可选地，延展节流槽段包括至少一个U型节流槽。

可选地，延展节流槽段包括一个半圆型节流槽。

可选地，阀芯包括成对的第一节流槽，成对的第一节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布且关于阀芯的轴线对称。

可选地，阀芯还包括第二节流槽，该第二节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布，且该第二节流槽的起始端沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于C型节流槽段的下游。

可选地，第二节流槽包括一个U型节流槽，或者第二节流槽包括至少两个U型节流槽，这至少两个U型节流槽沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。

可选地，阀芯包括一对第一节流槽和一对第二节流槽，这一对第一节流槽和这一对第二节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向均匀分布且第一节流槽和第二节流槽间隔设置。

本实用新型另一方面还提供了一种阀，其包括以上任一阀芯。

本实用新型又一方面还提供了一种工程机械，其包括上述阀。

本实用新型的阀芯，由于其在阀口开启位置设置C型节流槽段，而C型节流槽段起始具有较小的半径Rn、之后具有等截面宽度Wn，因此，本实用新型的阀芯开始移动至一较小开口时，节流槽能迅速增加至一定的过流面积，在阀芯节流槽前后压差一定的情况下，通过该过流面积的流量能够满足马达最小稳定转速所需流量，从而使得卷扬系统的马达能够更加迅速的达到最小稳定转速，减少因流量不稳定所造成的卷扬抖动、下滑等问题的出现；而在阀芯处于较小开口之后的微开口阶段时，节流槽过流面积增益不大，于是仍然能够保证卷扬系统存在一定的微动区间。

可见，本实用新型的阀芯，其能够在节流槽前后压差一定的情况下同时满足卷扬系统在起始及微动阶段的调速性能要求，避免卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，保持卷扬系统动作平稳性及良好的调速性能。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1A示出现有技术中UUU型节流槽的俯视图。

图1B示出图1A的A-A向剖视图。

图1C示出图1A的左视图；

图2A示出现有技术中U型槽的俯视图；

图2B示出图2A的B-B向剖视图；

图2C示出图2A的左视图；

图3示出图2A所示U型槽的过流面积曲线；

图4A示出图1A所示UUU型节流槽的节流原理图；

图4B示出图1A所示UUU型节流槽的过流面积曲线；

图5A示出本实用新型一实施例的阀芯上的节流槽的主视图；

图5B示出图5A的俯视图；

图5C示出图5A的左视图；

图6A示出C型节流槽的俯视图；

图6B示出图6A的C-C向剖视图；

图6C示出图6A的左视图；

图7示出C型节流槽与宽度、深度、长度相等的U型节流槽的过流面积曲线对比图。

图中：

1’、第一U型节流槽段；2’、第二U型节流槽段；3’、第三U型节流槽段；

1、第一节流槽；2、第二节流槽；10、C型节流槽段；12、延展节流槽段。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

图5A-图5C示出了本实用新型一实施例的阀芯上的节流槽的结构示意图。参照图5A-图5C，本实用新型所提供的阀芯，其包括设置在阀芯的凸肩上的第一节流槽1，该第一节流槽1包括C型节流槽段10，C型节流槽段10沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于第一节流槽1的起始位置，C型节流槽段10的垂直于阀芯的轴向的截面呈矩形，所述C型节流槽段10的平行于所述阀芯的轴向的截面呈在第一节流槽1的起始端两侧均设有圆角的矩形，该圆角的半径Rn小于该设有圆角的矩形的宽度Wn的一半。

本实用新型所提供的阀芯，其包括第一节流槽1，且第一节流槽1包括设置在起始位置的C型节流槽段10。

图6A-图6C示出了C型节流槽的结构特点。如图6A-图6C所示，C型节流槽垂直于阀芯的轴向的截面呈矩形，而平行于阀芯的轴向的截面则呈两侧均设有圆角的矩形，Rn表示圆角半径，Wn表示C型节流槽的宽度，Ln表示C型节流槽的长度，Dn表示C型节流槽的深度，可见，圆角的半径Rn小于宽度Wn的一半，因此，当C型节流槽的宽度Wn与U型节流槽的宽度Wn’相等时，C型节流槽的圆角半径Rn小于第一U型节流槽的半圆槽的半径Rn’，于是如图7所示，C型节流槽与同规格的U型节流槽相比具有更大的过流面积，这就使得本实用新型的阀芯在具有较小阀口开度时相对于现有技术中的UUU型节流槽具有更大的过流面积增益，从而本实用新型的阀芯能更加迅速地增加至能够满足卷扬系统的马达起始阶段最小稳定转速所需流量对应的过流面积，在阀芯节流槽前后压差一定的情况下，马达于是能够更加迅速的达到最小稳定转速；而且，相对于现有技术中U型节流槽增大起始阶段过流面积需要增大宽度Wn’，C型节流槽的宽度Wn并没有过多增大，且在其节流口开度大于其半径Rn后，其截面宽度Wn为恒定值，因此在经过较小开口之后的微开口阶段阀芯的节流槽的过流面积增益较小，从而仍然能够保证存在一定的微动区间，满足工程机械对微动性能的要求。

本实用新型的阀芯能够用于任何要求起始阶段通过流量能使马达迅速达到最小稳定转速、微动区间速度增益较小的工程机械中，接下来以起重机的卷扬系统为例来对本实用新型进行说明。

在本实用新型一实施例中，如图5A-图5C所示，阀芯包括第一节流槽1，该第一节流槽1包括C型节流槽段10和延展节流槽段12。其中，延展节流槽段12为半圆型节流槽段，C型节流槽段10与延展节流槽段12沿着阀芯阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。半圆型节流槽段的结构特点与U型节流槽的半圆槽的结构特点一致。

在节流槽前后压差恒定的情况下，本实施例的阀芯能够满足起重机卷扬系统三个工作阶段的不同调速特性：

第一阶段：在阀芯开始动作、具有较小开口时，液压油经过C型节流槽段10的起始阶段流入进油腔，由于C型节流槽段10的圆角半径Rn值较小，阀芯节流槽的过流面积增益较大，于是经过阀芯节流槽的流量能使马达更加迅速地达到最小稳定转速，卷扬系统迅速达到最小稳定速度，减少因流量不稳定而造成的卷扬抖动问题；

第二阶段：当阀芯继续移动、具有微开口时，C型节流槽段10的截面宽度Wn变化较小，阀芯节流槽存在较小的面积增益，卷扬系统于是具有一定的微动区间，满足起重机卷扬系统对微动性能的要求；

第三阶段：当阀芯移动至全开口时，较大结构尺寸的半圆型节流槽段使阀芯的第一节流槽存在较大的面积增益，满足卷扬系统对最大速度的要求。

可见，本实用新型的阀芯，其能够在节流槽前后压差一定的情况下同时满足卷扬系统不同阶段的调速性能要求，避免卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，保持卷扬系统动作平稳性及良好的调速性能

在该实施例中，第一节流槽1的延展节流槽段12包括半圆型节流槽。实际上，第一节流槽的延展节流槽段也可以包括U型节流槽段，只要其能够满足三个阶段的调速特性要求即可，例如本实用新型的第一节流槽可以包括依次串联的C型节流槽段、较小规格的U型节流槽段以及较大规格的U型节流槽段，即第一节流槽1为CUU型节流槽，而本实施例采用C型节流槽段+半圆型节流槽段组合的节流槽的好处在于能够在满足调速特性的前提下满足阀芯规定行程的限制。

为了防止阀芯偏心工作，本实用新型的阀芯可以包括成对的第一节流槽1，该成对的第一节流槽1沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布且关于阀芯的轴线对称。此处所说的成对可以是一对，也可以是多对。在图5A-图5C所示的实施例中，阀芯包括一对第一节流槽1。

为了满足阀口全开时卷扬系统更大的速度需求，在本实用新型进一步的实施例中，阀芯还可以包括第二节流槽2，该第二节流槽2沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布，且该第二节流槽2的起始位置沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于C型节流槽段10的下游。

本实用新型的第二节流槽2的组合形式可以根据系统最大速度需求进行设置，例如其可以包括一个U型节流槽段，或者也可以包括至少两个U型节流槽段，这至少两个U型节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。

同样地，为了防止阀芯偏心工作，保持其工作稳定性，第二节流槽也成对地设置。在图5A-图5C所示的实施例中，阀芯包括一对第二节流槽2，每个第二节流槽2包括一个U型节流槽段，这一对第二节流槽2和前述一对第一节流槽1沿着阀芯的凸肩的圆周方向均匀分布且第一节流槽1和第二节流槽2间隔设置。如图5C所示，两个第一节流槽1彼此成180°设置，两个第二节流槽2彼此成180°设置，且每个第一节流槽1和每个第二节流槽2成90°设置。

基于该进一步实施例的阀芯，在节流槽前后压差一定的情况下，当阀口全开时能够通过更大的流量、满足卷扬系统更大速度的要求。

本实用新型还提供了包括上述各实施例的阀芯的阀，以及包括该阀的工程机械。

以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阀芯，其特征在于，包括设置在所述阀芯的凸肩上的第一节流槽(1)，所述第一节流槽(1)包括C型节流槽段(10)，所述C型节流槽段(10)沿着所述阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于所述第一节流槽(1)的起始位置，所述C型节流槽段(10)的垂直于所述阀芯的轴向的截面呈矩形，所述C型节流槽段(10)的平行于所述阀芯的轴向的截面呈在所述第一节流槽(1)的起始端两侧均设有圆角的矩形，所述圆角的半径(Rn)小于设有圆角的矩形的宽度(Wn)的一半。

2.根据权利要求1所述的阀芯，其特征在于，所述第一节流槽(1)还包括延展节流槽段(12)，所述C型节流槽段(10)和所述延展节流槽段(12)沿着所述阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。

3.根据权利要求2所述的阀芯，其特征在于，所述延展节流槽段(12)包括至少一个U型节流槽。

4.根据权利要求2所述的阀芯，其特征在于，所述延展节流槽段(12)包括一个半圆型节流槽。

5.根据权利要求1-4任一所述的阀芯，其特征在于，所述阀芯包括成对的第一节流槽(1)，所述成对的第一节流槽(1)沿着所述阀芯的凸肩的圆周方向分布且关于所述阀芯的轴线对称。

6.根据权利要求5所述的阀芯，其特征在于，所述阀芯还包括第二节流槽(2)，所述第二节流槽(2)沿着所述阀芯的凸肩的圆周方向分布，且所述第二节流槽(2)的起始端沿着所述阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于所述C型节流槽段(10)的下游。

7.根据权利要求6所述的阀芯，其特征在于，所述第二节流槽(2)包括一个U型节流槽，或者所述第二节流槽(2)包括至少两个U型节流槽，所述至少两个U型节流槽沿着所述阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。

8.根据权利要求6所述的阀芯，其特征在于，所述阀芯包括一对所述第一节流槽(1)和一对所述第二节流槽(2)，所述一对第一节流槽(1)和所述一对第二节流槽(2)沿着所述阀芯的凸肩的圆周方向均匀分布且所述第一节流槽(1)和所述第二节流槽(2)间隔设置。

9.一种阀，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的阀芯。

10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求9所述的阀。