一种新型压差负反馈平衡阀

                             一种新型压差负反馈平衡阀
            A New Kind of Double-hydraulic Control Counter-balance Valve

                            胡长胜,赵伟民,李槐贤
              (1哈尔滨工业大学机电工程学院 15000l，2大庆石油学院机械系 163000)

    摘要:文章介绍了一种新型压差负反馈平衡阀的结构,分析了其工作原理和性能特点。
    关键词:压差负反馈平衡阀;液压同步工作;单缸调整;浮动阀芯
1、前言
     在工程机械、机床及其他一些机械的液压系统中,平衡阀是十分重要的液压控制元件,目前针对双缸操作中存在着不能严格同步,不能自主补偿运动偏差,工作的稳定性和安全性差等缺陷,本文提出了一种新型的压差负反馈平衡阀。
2、新型压差负反馈平衡阀原理与结构
     新型压差负反馈平衡阀的原理如图1a所示,其外观、结构如图1b、图1c所示。压差负反馈平衡阀可由两部分组成:下部为三位四通方向阀,是浮动阀的方向控制部分,可以手动调整浮动阀芯的工作位,也可在手动调整机构失效后由液压油控制浮动阀芯的工作位;上部为浮动阀部分,为双液控单/双缸供/回油浮动阀,其阀芯是浮动的,通口1和4互通,通口2和3互通,浮动阀也为三位,但是没有阻断位,当阀芯处于左位时,通口3和4工作,控制一个液压缸工作,当阀芯处于右位时,通口1和2工作,当阀芯处于中位时,4个通口同时工作,阀芯的位置由阀芯两端的液压油压差确定。通口1和4与通口2和3的工作状态由图2（压差负反愤平衡阀原理）的三位四通阀控制。

3、新型压差负反馈平衡阀的工作原理分析
新型压差负反馈平衡阀有5种工况,其工作原理如图2所示。可实现多缸的液压同步动作。

   （l)、双缸活塞杆同时外伸动作
     二位二通方向阀4置于左位,三位四通方向阀3手动工作,置于左位,液压泵吸油后经方向阀3和三位阀5,打开液压锁,向两液压缸的无杆腔供油,两个液压缸同时外伸。
   （2)、双缸活塞杆同时平稳回缩动作
     二位二通方向阀2置于左位,三位四通方向阀3手动工作,置于右位,液压泵吸油后经方向阀3和三位阀5,打开液压锁,向两液压缸的有杆腔供油,两个液压缸同时回缩。如果两个液压缸偏载,如右侧液压缸无杆腔压力突然增高,则阀芯两端的液压控制油压力不再平衡,阀芯向右运动,左侧液压缸的相应阀口关小,根据柏努利方程,速度降低,压力增高,当重新达到平衡状态时,向两个缸供油,两个液压缸平稳回缩。
   （3)、静止承载工作
    系统中两个双向液压锁在一定程度上可以保持两个液压缸的状态,但是由于内泄的存在,双向液压锁存在工作失控的可能性。当两个液压缸静止承载时,阀5处于中位,使三位四通方向阀3处于中位,并且是二位二通方向阀4处于左位工作,此时,阀5的4个工作油口因为设有节流口,在一定程度上可防止液压缸快速下降,由于内泄无杆腔压力降低到一定程度,阀3的液压控制油压力不能平衡弹簧的弹力,阀3的阀芯处于左位,同时给两个液压缸的无杆腔补油,防止其继续回缩。通过调整弹簧的弹力,可调整阀的灵敏程度。
   （4)、单缸跟随/调整动作工况
    单缸动作工况相当于一个液压缸设定压力,另一个液压缸跟随该压力进行调整。假设右侧液压缸设定压力,通过阀5右侧的调整螺母限制阀芯不能处于右位工作,这时该阀仅有两种可能的工作状态:向两个液压缸同时供油或加速向左侧液压缸供油。
   （5)、手动/自动工作选择
    二位二通方向阀4是手动/自动工作的选择元件,当该阀处于左位工作时,系统处于自动工作状态,当该阀处于右位工作时,系统处于手动工作状态。在手动和自动工作状态时都可实现上述4种工况。
4、新型压差负反馈平衡阀的性能分析
4.1、同步性能分析
     液压同步技术作为一项新技术在当今的工程建设中得到成功应用,它能使多个执行元件的运动速度及相对位移相等,满足不同的工作需耍。但是液压缸的泄漏、负载的变化、液压损失、油液中混有空气及制造误差等因素都将使执行元件的运动速度或位移不等,使工作机构动作不平稳或不正常。
     如果两个液压缸的结构尺寸相同,压差负反馈平衡阀可同时实现压力同步、速度同步和位移同步,原因在于该阀采用了一个浮动式液控阀芯,阀芯将随液控力的差而随时调整阀芯的位置,进而调整工作油口的开度,调整动作是单向的,不存在振动和超调的现象。另外,温度对液压系统的工作也有较大的影响,而采用压差负反馈平衡阀则可将此影响消除。
    该阀的适用范围广泛,可克服斜拉作业中产生的偏压问题。浮动阀芯的控制油压即可是正压力,也可是负压力,但为了防止机械振动而导致浮动阀芯误动作,建议根据工作实际情况,控制油始终保持为正压力。
4.2、安全性能分析

    由于4个工作阀口均采用了节流口形式,可造成一定的回油阻力,可一定程度上防止快速下降的发生。在液压系统回路中接人双向液压锁,可锁定液压缸的工作状态,当系统处于自动控制状态时,可自动补偿阀类元件的内泄,保护整个系统的安全。将阀3的弹簧的弹力设定为危险工况时液压缸的压力,可保证整机工作的安全性。在自动状态下,阀3的阀芯也相当于是浮动的,因此,液压系统的压力不会严重超高,不会出现爆管的现象。
4.4、自动平衡、自动补偿性能分析
    在自动控制状态下,阀3和阀5的阀芯都处于浮动状态,阀3的阀芯浮动可自动平衡压力,阀5的阀芯浮动可自动补偿压力损失。
4.5、动、静态特性分析
    压差负反馈平衡阀4个工作油口采用了节流口形式,阀芯是浮动的,从而使该阀门的动、静态特性较好。
5、结束语
      本文提出了-种新型压差负反馈平衡阀,该阀性能较好,具有手动/自动两种工作状态,可自动平衡压力,可对压力损失进行补偿,可实现多工况。
    参考文献:
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