關于比例排量閥和恒功率閥的閥口設計改進技術分析及試驗效果

孟整華，焦春，張守峰，陶祥玉

(山西平陽重工機械有限責任公司，山西侯馬043003)

為實現徑向柱塞泵的電液比例排量控制及恒功率控制，某學院參考國外BOSCH 公司的兩種閥的基本結構原理，設計了比例排量閥和恒功率閥，并由某工廠研制、試驗。

某公司在試制過程中不斷改進工藝、精細工藝、攻克加工難點、提高制造精度，在產品的主要部位、關鍵尺寸基本滿足設計要求的前提下，產品性能仍不理想。該學院老師不斷對閥口加以改進，產品試驗特性有所改善?，F將有關閥口設計改進情況、實驗效果予以分析，明確主攻關方向。

1 原始閥口設計

原始設計見圖1。

圖1 原始閥口設計圖

閥口“O”位為進液口正遮蓋0.3 mm(圖1 示點A)，閥口點B 正遮蓋0.3 mm。此種閥口設計，試驗時閥不能工作，除在初期研制時，由于液壓器件分廠條件有限，加工閥孔精度、撥叉精度達不到設計要求的工藝因素外，對該問題分析如下:

(1)閥芯裝配在正確“O”位時，徑向柱塞泵的大控制柱塞腔進液被0.3 mm 遮蓋阻斷，徑向泵運轉后靠小控制柱塞推動定子，帶動閥芯向左運動，大控制柱塞腔才能進液，并將定子推到最大偏心處。

(2)比例電磁鐵加電流，撥叉帶動閥芯向右運動0.6 mm 時，閥口點B 才能進入工作狀態，此時大控制柱塞腔進液又被阻斷，形不成連續液流，因此閥不能正常工作。

2 第一次改進設計

由該學院老師進行的第一次改進設計見圖2。

圖2 第一次改進后閥口設計圖

(1)此改進設計為典型的B 型液壓半橋，增加一個回液阻尼，見圖3。

圖3 第一次改進后設計簡圖

R1為B－ B 截面阻尼，R2為閥口可變阻尼，R3為A－A 截面回液阻尼，由于閥口工作行程很小，故R3可以認為是一個固定阻尼。

(2)改進設計的比例排量閥、恒功率閥均可以實際變量，但變量范圍小，比例排量閥只能相當于總排量的1/2，恒功率閥實驗特性曲線看不出折線。

3 第二次改進設計以及實驗效果

第二次改進，該學院老師的意見是增大阻尼R1，B－B 截面尺寸由11.8 mm 改為11.9 mm。由于在已有閥芯上無法實現，故改為減小阻尼R3，在A－A 截面11.8 mm 尺寸垂直位置再加11.8 mm 兩個扁面。

第二次改進試驗結果是:比例排量閥排量變化范圍增大，約為全排量的2/3，恒功率閥功率控制范圍16 ～23 kW，能看出折線的轉折點，但是實驗特性曲線線性不夠好，變量范圍仍不理想。

4 第三次改進方案及對改進方案的分析

(1)方案1:增大阻尼R1，圖2 中B－B 截面由11.8 mm 改為11.9 mm，減小阻尼R3，圖2 中A－A截面由11.8 mm 改為11.5 mm。

(2)方案2:采用A 型半橋結構，改進設計見圖4、5。

圖4 第三次改進設計圖

圖5 第三次改進設計簡圖

(3)A 型半橋方案及簡要分析

設閥口兩側預開度均為y0=0.5，位于閥套三角槽中部(由于R3流通面積遠大于R2流通面積，暫忽略其影響)。

當閥芯位移為y 時，從大控制柱塞流出流量Q2增加流過阻尼R1的Q1減少，大控制柱塞腔實際流出量為:Q=Q2－Q1

注:三角形閥口過流面積表達式應為:A(y)=ny2tanβ，上式中使用的是面積增益2nytanβ。

流量增益Kqo:

壓力增益Kpo:

流量－壓力系數Kco

(4)對B 型液壓半橋簡要分析

根據B 型液壓半橋有關理論，B 型液壓半橋的增益為A 型半橋的一半，即:

(5)對第三次改進方案的綜合評價

第三次改進方案1 仍為B 型半橋，按第二次改進實驗效果，可以認為將進一步向好的方向轉化，擴大變量范圍。

第三次改進方案2 為A 型半橋，流量增益比B型半橋大一倍，回路速度增益也大一倍，壓力增益提高一倍，表示靈敏度將提高，回路的力增益也提高一倍。

但是，由于從B 型改為A 型，系統變動力度較大，A 型半橋是否與該系統匹配，有待實驗證明。

5 結束語

為了盡早突破比例排量閥、恒功率閥的技術難關，建議采用第三次改進的兩種閥芯試制方案，然后與第二次改進方案已試閥配套進行試驗。盡快成功實現比例排量閥、恒功率閥試驗，彌補國內市場的缺憾。

【1】機械工程手冊編輯委員.機械工程手冊:第5 卷［M］.北京:機械工業出版社，1983.

【2】賀正輝.液壓流體力學［M］.太原:太原工學院液壓傳動教研室，1980.

【3】雷天覺.液壓工程手冊［M］.北京:機械工業出版社，1990.