基于A型π桥液阻网络的调速阀研究

　　0 前言

　　传统调速阀有两种结构形式: 一种是减压节流型,一种是溢流节流型。减压节流型调速阀是将减压阀与节流阀串联起来通过减压阀来调节节流阀的进出口的压力恒定。溢流节流阀是将溢流阀与节流阀并联起来,并且通过溢流阀来调节节流阀的进出口的压力恒定。采用减压节流型调速阀作流量控制元件的调速系统,液压泵是在恒定压力下工作的, 由此造成油温升高系统发热, 油液黏度下降, 流量系数增加, 氧化加快。采用溢流节流阀作为液压系统的调速元件, 由于溢流阀进口压力的脉动将直接影响节流阀进出口压力的稳定性, 从而影响到整个调速系统流量的稳定性。本文基于A 型 π桥液阻网络设计的新型调速阀, 由于 A 型 π桥液阻网络的特性使该阀的功率利用合理、结构设计创新、系统发热少、流量稳定性高、刚性大。

　　1 A 型 π桥液阻网络特性

　　π桥液阻网络概念是由胡燕平、魏建华、吴根茂近年提出的[2]。整个网络有 3 个液阻,2 个输出控制口, 改变 3 个液阻中任何一个的阻值都会影响到 2 个输出控制口的输出压力和流量。A型 π桥液阻网络的结构如图 1 所示。

　　由图 1 可知, A 型 π桥液阻网络为三边控制滑阀,阀芯和阀体相对运动构成 3 个可变液阻, 分别用 R₁、R₂、R₃表示, 并且分别令其入口压力为 p₁, 输出口 A 压力为 p₂, 输出口 B 压力为 p₃, 回油口压力为零。油液从p₁口进入, 其流量为 q₁,通过液阻 R₁以后进入 A 腔, 其流量分为两路流出, 一路 q_A从控制口 A 流出, 另一路q₂经过 R₂进入 B 腔, 再从 R₃流回油箱。

　　从参考文献[2]中可以得到 A 型 π桥液阻网络的流量压力特性方程。

　　式中, Δp 是控制口 A 和控制口 B 量纲一的压力差; p₂=p₂/p₁是量纲一的 A 控制口压力; p₃=p₃/p₁是量纲一的 B 控制口压力; 是量纲一的负载流量; q_vi=q_vi/q_vimax是量纲一的滑阀芯位移量。

　　从上式分析中可以得出, 控制口 A 和控制口 B 之间的压力差 Δp 是负载流量 q_vl和滑芯位移量 y 的函数。只要在负载流量 q_vl或滑阀芯位移量 y 改变时, 相应地改变另一个量, 就可以使压力差 Δp 达到一个定值。这就是本文基于 A 型 π桥液阻网络设计新型调速阀的理论基础。

　　2 工作原理

　　图 2 是 A 型 π桥液阻网络调速阀的工作原理图。

　　由图 2 可知, A 型 π桥液阻网络调速阀是由 A 型π桥液阻网络与节流阀组合而成。该阀是将 A 型 π桥液阻网络的 A 控制口与节流阀进口相连接, B 控制口与节流阀出口相连接。并且在 A 型 π桥液阻网络的液阻 R₃下接一个安全阀, 再与油箱相通, 防止由于液阻R₃的完全卸荷而使 B 腔的压力 p₃下降得太快。油液压力 p₃通过阀体上的通油孔, 反馈至 A 型 π桥液阻网络的阀芯大端左面的承压面上, 其作用面积为 πD₂/4, 其中 D 是 A 型 π桥液阻网络滑芯的左端面的直径。A 腔的油液压力 p₂, 通过 A 型 π桥液阻网络滑阀芯上的通油孔, 反馈至 A 型 π桥液阻网络阀芯的右大端面的承压面上, 其作用面积亦为 πD²/4。