电液控制阀中先导阀与阻尼孔匹配性的实验研究

    1 概述

    阀控充液型液力偶合器是目前 1 000 kW 大功率刮板式输送机上应用得最有效软启动装置，它不仅具有优良的软启动性能和较高的可靠性，并且对输送机链条及链轮都有保护作用。大流量电液控制阀组为阀控充液型偶合器的关键部件之一，对偶合器的安全控制、高效运行及保护等都起有重要的作用。电液阀组采用先导阀控制，先导阀和阻尼孔性能的匹配性直接影响阀组的控制能力和动态性能。由于阀控偶合器采用纯水为工作介质，故目前有关以油为工作介质的阻尼孔的流动特性等研究结果并不能完全引用，因此，对以水为工作介质电液阀组中的电磁先导阀与阻尼孔匹配性进行实验研究。

    2 实验研究

    图 1 为电液阀组先导阀控制原理图，其中阻尼孔两端分别和主阀的上、下腔相通。当先导阀关闭时，阻尼孔中无液体流动，主阀上、下腔压力相同，不形成压差，但上腔阀芯受力面积大，所以主阀关闭;先导阀开启时，液流通过阻尼孔形成压降，导致主阀上下腔形成压差，当压差足够大，阀芯受到的液压力大于所受弹簧力时，主阀芯开启。为了使阻尼孔在工作过程中的抗污染性强等，希望其通径大一些;但为了获得一定的压降，有阻尼效果，其通径不可过大。为获得合理的阻尼孔和先导阀通径组合，对先导阀与阻尼孔匹配性进行了实验研究。

    实验原理如图 2 所示。调节溢流阀到阻尼孔所需的测试压力，然后开启先导阀，分别记录先导阀开启后的系统压力(阻尼孔前压力)、阻尼孔后压力(先导阀前压力)、先导阀后压力及系统的流量。阻尼孔压降为系统压力和阻尼孔后的压力差值;先导阀压降为阻尼孔后的压力和先导阀出口的压力差值。先导阀的启闭由工控机和 PLC 控制;数据采集系统采集相关压力和流量信号，并实时显示。系统中不接入阻尼孔或先导阀时测量先导阀或阻尼孔的压差流量特性;更换先导阀或阻尼孔，用于测试不同的先导阀和阻尼孔的匹配性。

    实验中采用 3 种不同通径的阻尼孔，分别为φ0. 8 mm、φ1 mm、φ1. 2 mm，如图 3 所示。采用两种通径均为 1. 5 mm 的电磁先导阀，FH-12 型(Ⅰ型)，和 2231502 型(Ⅱ型)，如图 4，图 5 所示。对Ⅰ型先导阀只测试 P-A 口。

    先导阀压差-流量曲线如图 6 所示，所用阻尼孔孔长度控制在 5 倍通径左右。图 7、8、9 分别为采用0. 8 mm、1. 0 mm 和 1. 2 mm 阻尼孔下时电磁阀和阻尼孔的压差-流量关系曲线，该曲线是系统压力(阻尼孔前压力)控制在 0 ～ 2 MPa 范围内测得的，曲线中阻尼孔的压降与电磁阀压降之和为系统压力。从图中可以看出，在相同流量的情况下，阻尼孔直径越小，造成的压降越大，即阻尼作用越好。