一种新型比例平衡阀的原理与应用

一种新型比例平衡阀的原理与应用‘

李含春

（浙江交通职业技术学院，浙江杭州３ｌｌｌｌ２）

摘要：本文介绍了一种新型电液比倒平衡阀的原理以及与传统平衡阀相比的一些优点，最后简单介绍了它的应用。

关键词：平衡阀；电液比例控制；补偿控制

中田分类号：１＂１４１３７文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０８１３（２００７）０６－００５３－０２

ＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａＮｅｗＴｙｐｅＨｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙＢａｌａｎｃｅｄＶａｌｖｅ

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（ＺｈｅｊｉａｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１１ｌｌ互Ｃｈｉｎａ）

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ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙｂａｌａｎｃｅｄｖａｌｖｅ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｃｏＨｔ【。ｋｅｏｒａｐｃｕｓａｔｅｄｃｏｎｔｒｏｌ

０引言

平衡阀是工程机械液压系统重要元件之一．是使用较多的一种控制阀，它对改善工程机械某些机构的使用性能起着不可忽视的作用。同时，对工程机械整机性能（工作平稳性、可靠性和系统效率）也有着重要影响。例如液压起重机的起升机构，变幅机构以及伸缩机构，带负载下降时，若无平衡阀，机构就会在负载的作用下产生超速下降，这是很危险的现象。为了防止危险，实现下降的微动和平稳．就需在下降的回路中安装一个限制负载下降速度的阀——平衡阀旧。

ｌ工作原理

传统的平衡阁是配合换向阀使用的，如图ｌ所示，

图１传统平衡阀的使用

艘蔫日期：７．００７－０７－１７

作者蔫介：李舍春（１９７孓）．男．焉士研究生，毕业于浙江大学机械与能豫工程学院机械电子工程专业，理从事电藏比倒控制等机电一体化技术领域的科学研究。如使重物下降，必须让换向闽处于右位，只有当平衡阀Ｃ１２１的压力达到它的开启压力，Ｂ口才能流向Ａ口，于是重物开始下降。传统的平衡阀在使用过程中存在两个弊端９月：一是采用圆柱面间隙密封，因有泄漏不能保证重物长时间停留在某一位置上，二是无阻尼和节流口流量特性不佳，会造成震动。并且在重物下降的过程中由于重力力矩的增大以及活塞杆举力力矩的减小，造成Ｂ口压力越来越大，重物有加速下降的趋势，这对设备是非常有害的。

Ｂｕｃｈｅｒ公司生产了一种电液比例平衡阀田。如图２所示，阀套固定．主阀芯在阀套内运动。先导阀芯在主阀芯内运动，补偿阻尼可根据实际工况取舍，主阀口为开有均布沟稽的锥形阀口。

围２电液比例平衡阀

１一活塞２一阀座３一推杆４－网套５一弹簧座

“调节垫圈７一螺堵８一补偿液阻９一主阀芯１０先导阁芯它有三种工作状态：

（１）保持状态保持状态如图３所示，处于此种状态时，先导油口ｘ无压力油，由于负载的作用，Ｂ口充满压力油，此时先导阀芯两侧容腔也充满压力油＜通过阻尼孔Ｒ．和凡），由于先导阀芯和主阀芯之间以及主阀芯和阀座之间都为锥面密封，这样就实现了负载

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液压气动与密封兕００７年第６期

的玉泄漏保持状态。

田３保持状态

（２）提升状态提升状态如图４所示．它可以实现Ａ到Ｂ的自由流动，只需克服很小的复位弹簧力。

图４提升状态

（３）下降状态下降状态如图５所示，处于此种状态时，Ａ口回油，先导压力作用于活塞上。由于左边压力弹簧的作用（右边复位弹簧刚度非常小，故忽略），先导压力转换成对应的推杆向右运动一定的位移，也即先导阀芯的位移，如此阻尼孔Ｒ减小，足增大，故先导阀芯左右腔压力Ｐ，和ｐ，都减少。对于先导阀芯，由于复位弹簧的作用，先导阀芯位置不会改变，是由先导压力和压力弹簧决定的。对于主阀芯，由于ｐＩ和Ｐ，减少，当他们对主阀芯的作用力【０．２５Ⅱ（Ｄ－２—Ｄ，扫，＋０．２５ｗ０３２ｐ，］小于负载压力对主阀芯的作用力【ｏ．２５ａｔ（Ｄ，２加，）ｐＢ］时．主阀芯向右运动，这时Ｒ增大，马减小，故先导阀芯左右腔压力ｐ。和ｐ，都增大。当他们对主阀芯的作用力增大到与负载压力对主阀芯的作用力相等时，主阀芯停止运动，可以看出主阀芯是伺服先导阀芯运动的（在最终绝对位移上有一个静差，如图５所示）。这时对应一定的先导压力主阀芯有了一个对应的开口。从而实现压力油从Ｂ到Ａ的流动。不同的先导压力有不同的开Ｉ＝１大小，从而实现的下降速度的比例控制。

昆怠

图５下降状态

当下降的过程中．根据不同的工况，譬如负载越来越大．还可以通过不同的补偿液阻的选取来补偿由于负载压力增大而造成的加速。它的原理如下：由于负载压力的增大，导致先导阀芯右侧容腔压力Ｐｌ增大，主阀芯动平衡被打破，从而向右运动，这时Ｒ减小，Ｒ增大．故ｐ。和Ｐ，都减少，主阀芯停止向右运动，这时主阀口开度减小．流量就有可能减小。当存在补偿液阻，由于液阻的作用．Ｐ，减少的不显著，同时“的作用面积更大（外环面积），故主阀芯向右运动就要比没有液阻时为多，这样就可能实现过补偿控制。装有补偿液阻的负载压力一流量曲线如图６所示。

流量Ｂ—＋Ａ

图６负载压力一流量Ｂ＿＋Ａ曲线

２工程应用

从比铡平衡阀的工作原理可以看出，此种平衡阀在提升时与普通的平衡阀是相同的压力油从Ａ口自由流动到Ｂ口。但是保持状态时能实现无泄漏，并且下降时可以实现下降速度的比例控制，如果加装了补偿液阻。还能实现补偿控制，这对下降过程中负载变大的机构非常有用。同时还可以看出，主阀口的开启是不依赖与负载压力的，并且负载压力作用于主阀口关闭的方向，故弹簧出现故障时，也能锁死。但是它也有一个弊端，就是在下降的过程中，必须提供比例的先导压力控制油。此种平衡阀适用与港Ｅｌ、船舶起重设备、隧道掘进设备以及移动设备等。目前已在汽车起重机等工程机械的液压系统中得到了广泛应用“刀。

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