三通压力补偿阀的设计与研究

　　0 引言

　　三通压力补偿阀是一种工程机械、农业机械等液压行走设备节能系统使用的液压元件。

　　目前，小型工程机械和农业机械等行走式液压设备多是由车载内燃机同时驱动车辆行走机构和液压动力系统。如何实时合理分配动力是该设备节能的关键。通常，在定量泵组成的液压动力系统中，当液压系统在重负载、低速工况下工作时，需要动力源提供高压小流量输出。此时，由定量泵输出的高压流量会有一部分通过溢流阀返回油箱; 造成液压功率浪费，系统效率降低，同时易引起液压系统油液发热。特别是当液压系统暂停工作而发动机需要为其他机构提供动力时，不易实现发动机动力的实时合理分配。为此，经过研究，研制开发出一种用于工程机械、农业机械等液压设备节能系统使用的液压元件。该元件通过内置的压力反馈通道可以自动实现输出流量大小与负载工况需要的流量匹配; 当液压系统不需要流量时，该阀可以自动实现系统卸荷，使发动机功率全部用于设备行走等其他机构，实现节能; 该阀设有负载感应接口，与系统节流阀配合可实现自动压力补偿，以保证在负载变化时，通过节流阀的流量基本不变，以方便在不同负载下控制液压执行机构恒速; 该阀设有的安全阀可以自动实现液压系统的过载保护，提高设备使用的可靠性。

　　1 三通压力补偿阀结构

　　该三通压力补偿阀由主阀和安全阀两部分组成( 见图1) 。主阀由阀体1、主阀弹簧3 和主阀芯4 等主要零件组成; 安全阀采用插装式结构，由安全阀阀体5、调压螺钉6、调压弹簧7 和安全阀阀芯8 等主要零件组成。

　　主阀芯的左侧与阀体之间形成压力腔; 阀芯右侧与阀体形成弹簧腔，弹簧腔内装有弹簧3，其产生的弹簧力使阀芯压向左侧。在阀体上设有进油口P、回油口T、工作油口 A 和压力反馈输入口K，分别接油泵、油箱、流量调节阀和负载压力反馈回路。在主阀芯左侧开设有直径是 0. 5 mm 的轴向阻尼孔，并通过径向孔使 A 口与主阀芯的左侧压力腔连通。在镙堵2 中心设有直径是0. 9 mm 阻尼孔，反馈压力油经该阻尼孔稳压后进入弹簧腔。

　　安全阀采用的是插装式溢流阀结构，其输入口与主阀弹簧腔连接，回油口与主阀回油口连接。调节溢流阀中的调压弹簧，来设置溢流阀的开启压力，同时限定了主阀弹簧腔内液压油压力 P1 的最大值。

　　2 工作原理

　　在弹簧3 的作用下主阀芯4 被推向左侧( 见图1) ，主阀芯在此位置时P 口与A 口连通、与T 口关断，压力油经P 口流入主阀，经 A 口向系统输出; 此位置A 口与阀芯左侧的径向中心孔是连通的，A 腔压力为pA的压力油经径向中心孔、轴向Φ0. 5 mm 阻尼孔流到主阀芯左端，对主阀芯产生一个向右方向的推力F_A。系统负载压力信号经压力反馈输入口K中0.9 mm阻尼孔稳压后流入主阀芯弹簧腔，其压力为P₁，对阀芯的作用力为F₁。该力作用在主阀芯弹簧一侧，与弹簧力Ft合力，方向向左。工作时，主阀阀芯处于浮动状态，其静压力受力平衡方程为: