负载敏感变量泵中负载敏感阀的设计与分析

　　为适应液压系统各种负载对液压泵和现代工业对节能的要求,近年来,液压变量泵的开发研制已受到各国越来越普遍的重视.液压变量泵的负载敏感控制及其对流量和压力的复合控制,使流量和压力自动适应负载的需求而达到节能的目的.在电液比例负载敏感变量泵系统中,负载敏感阀是其中的核心部件之一,对它的设计和分析方法的研究有着现实而普遍的意义.本文以电液比例径向柱塞泵负载敏感控制系统为例,对其中的负载敏感阀进行了结构设计、参数计算和性能分析.

　　1 系统的工作原理

　　如图1所示,负载敏感控制机构主要由泵出口流量调节阀、压力调节阀和负载敏感阀构成.流量调节阀和负载敏感阀完成恒流量调节过程,压力调节阀和负载敏感阀完成恒压调节过程.

　　流量敏感工作原理:在负载压力小于先导压力阀设定值时,压力调节阀不工作.如果由于某种原因,使得通过流量调节阀的压力损失发生了变化,这就意味着系统的输出流量发生了变化,即泵的定子位置发生了变化,此时,负载敏感阀阀芯的平衡条件被打破,使阀芯产生相应的动作,进而大活塞腔压力升高或降低使泵的定子回复到发生变化前的位置,泵的输出流量则稳定在变化之前的流量.因此进入系统的流量不受负载或其它因素(如泵本身)的影响,只由节流阀的开口面积来决定.压力敏感工作原理:当负载压力达到或大于压力调节阀的调定压力时,压力阀开启,压力越大,压力阀开口量越大.如果此时压力阀的输入电流不加大,敏感阀弹簧腔压力降低,阀芯右移,大活塞腔压力也随着降低,泵的定子偏心量减小,输出流量减小.在流量阀的节流作用下,当流量阀的两端压力降达到敏感阀的设定值时,泵在比原来较小的流量下达到新的平衡,此时液压系统的压力恢复为压力阀的设定值.在此过程中由于先导阀的定压作用,流量检测已不起控制作用.

　　2 负载敏感阀的设计

　　2.1 负载敏感阀的结构设计

　　如图2所示,负载敏感阀实际是一个二位三通比例方向节流阀,阀口采用单三角槽形[1,2].当系统稳定时,负载敏感阀阀芯处于中位,阀芯两端的压差设定为1MPa(该值可通过调节螺杆调节).

　　在已被设计的电液比例径向柱塞泵负载敏感控制系统中,负载敏感阀直接安装在变量柱塞油口安装面上,负载敏感阀安装面必须和变量柱塞面的油口安装尺寸一致[3],这给负载敏感阀的油道和油口布置带来了很多不必要的麻烦.本文不考虑变量柱塞面的安装尺寸,而是就负载敏感阀的结构布置油道和油口位置,所以该阀结构紧凑,加工工艺简单.

　　2.2 负载敏感阀的参数计算