先导式流量反馈电液比例流量阀

　　1 引言

　　电液比例控制技术作为连结现代微电子技术和大功率控制设备之间的桥梁,已经成为控制工程的基本技术构成之一,在近几十年中得到迅速的发展。它与传统的电液伺服技术相比,具有可靠、节能和廉价等特点,已经得到了广泛的应用。在机电一体化的工程设备实现计算机控制技术进程中,电液比例控制技术获得了快速的提升。随着我国工业化进程的加快,新型工业和国防建设对大功率电液比例阀的应用要求尤为突出,急待解决液压传动执行元件高速大功率驱动的需要,也就是200 l/min以上比例流量阀的选用问题。基于这种需求,设计研制了先导式流量反馈比例流量控制阀。

　　2 结构设计

　　先导式流量反馈比例流量阀是机械液压反馈的流量阀,它的流量调节关联是通过流量调节器(主阀芯)流量反馈槽的流量变化而改变先导阀的前置液阻,此液阻随着主阀芯的位移升程增大而减小,先导流量则增大。该阀的结构设计为先导控制阀芯与主阀芯及流量调节器为垂直形式(图1)。阀门总体分为先导阀和主阀2部分,先导阀由先导阀芯、先导阀套、先导复位弹簧和比例电磁铁组成,主阀由主阀芯、主阀套、复位弹簧及阀体等组成。这种结构形式能较好地满足工作性能要求,适合于多种功率级别的电液比例流量控制阀。

　　3 工作原理

　　在无输入电信号时,先导阀芯在先导复位弹簧力的作用下使得先导调节控制口关闭。而进油口的压力油经过主阀芯A1面所处的环形腔和反馈槽开启端的预置阻尼孔进入主阀芯的上腔,并进入先导阀内,形成压力P3。由于先导阀调节控制口关闭,且A3面大于A1面,主阀芯在压力P3及主复位弹簧的作用下关闭出油口,流量阀无流量输出。

　　当输出一定电信号时,先导阀芯在比例电磁铁电磁力的作用下快速向左移动,先导阀的节流口随之开启到相应的开度,压力油经过先导阀节流控制口并检测流至出油口。同时,主阀芯及流量调节器上腔压力降低,流量调节器的A1面在压力P1的作用下使得主阀芯向上移动及主阀流量调节口开启,压力油经过阻尼检测流向出油口,其压力变为P2。由于主阀芯的开启,其形成的升程导致主阀芯径向方向所设置的反馈槽开度也加大, (其反馈槽宽度为b,深度为h,当h>>b时,构成了通流面积为bX的先导前置液阻),经过反馈槽及越过前置液阻的流量也加大,导致了对先导阀控制口的流量增大,及压力P3上升,实现了位移-流量反馈。进而,经过流量调节器的调节, P3与P1、P2所在面的作用下达到了一种力的平衡,主阀芯处于相对稳定的位置,以达到比例流量阀输出相对稳定的流量,使得流量与电信号成比例关系。