零遮盖状态启动缓冲专用阀结构设计与应用研究.pdf

2 0 1 3年 l 0月 第 4 1卷 第 2 0期 机床与液压 MAC HI NE T OOL HYDRAUL I CS 0c t ． 2 01 3 Vo 1 ． 4l No ． 2 0 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 2 0 ． 0 3 4 零遮盖状态启动缓冲专用阀结构设计与应用研究 崔培 雪 ， 张家口职业技术学院， 冯 宪琴 河北 张家 口 0 7 5 0 0 0 摘要为了解决液压缸等液压执行元件的启动缓冲问题，从零遮盖状态启动缓冲专用阀的缓冲性能和高响应性人手， 着重分析了启动缓冲专用阀的结构设计、特性曲线及零遮盖状态的调节方法。零遮盖状态的实现使得该阀具备了广阔的市 场推广价值。对该阀缓冲机制的探讨，将为液压执行元件的启动缓冲研究和开发应用提供有价值的参考。 关键词 零遮盖状态 ；启动缓冲专用 阀；结构设计 ；特性分析 ；应用 中图分 类号 T H1 3 7 ． 5 2 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 0 1 0 6 2 S t r uc t u r a l De s i g n a nd Ap p l i c a t i o n o f Ze r o La p Co nd i t i o n’ S Bu ffe r i n g Va l v e CUI Pe i x u e， FENG Xi a n q i n Z h a n g j i a k o u V o c a t i o n a l a n d T e c h n i c a l C o l l e g e ，Z h a n i a k o u He b e i 0 7 5 0 0 0 ，C h i n a Abs t r a c t I n o r d e r t o s o l v e t h e s t a r t b u f f e r i n g p r o b l e ms o f h y dr a ul i c c y l i n d e r s a nd o t he r h y dr a ul i c a c t ua t o r s ，b a s e d o n t he be t t e r b u f f e r i n g p e rf o r m a n c e a n d t h e h i g h r e s p o n s i v e n e s s ，t h e b u f f e ri n g v a l v e ’ S s t r u c t u r a l d e s i g n ，c h a r a c t e ri s t i c c u r v e a n d t h e a d j u s t me n t me t h o d u n d e r z e r o l a p c o n d i t i o n we r e f o c u s e d o n ． D u e t o t h e z e r o l a p c o n d i t i o n ，t h e b u f f e r i n g v alv e h a s b r o a d ma r k e t i n g v a l u e ．T h e d i s c u s s i o n o f b u f f e r p r i n c i p l e wi l l p r o v i d e v a l u a b l e r e f e r e n c e s f o r t h e s t u d y a n d d e v e l o p me n t o f t h e h y d r a u l i c a c t u a t o r s s t a r t b u f f e r ． Ke y wo r d s Z e r o l a p c o n d i t i o n ；B u f f e ri n g v a l v e ；S t r u c t u r a l d e s i g n；P e r f o r ma n c e a n a l y s i s ；A p p l i c a t i o n 液压 缸在启动和制动时都可能出现 冲击和振动的 现象 ，这种冲击 和震动在高压大流量的情况下往往会 造成重大故障。目前，制动缓冲技术体系的研究已经 比较成熟 ，而对于启动缓冲技术 的研究则较少 ，利用 启动专用缓冲阀来实现液压缸在任一位置上的启动缓 冲则属于空 白领域 。作者着重探讨零遮盖状态的启动 缓冲阀结构设计及推广应用。 1 启动缓冲阀零遮盖状态的意义 零遮盖状态 可使执行元件有很高的响应速度 ，具 备很好 的缓冲效果 ，同时可 以使执行元件 在任一位置 实现双向启 动缓 冲。 2启动缓冲阀的基本结构设计 启动缓冲阀基本结构包括 阀芯 、阀体 、调压弹 簧 、调节螺栓 、节流阀 、进出油 口、控制油 口及泄油 口等。启动缓 冲阀结构如图 1 所示 ，液 压符 号如 图 2 所示 。 该 阀为零遮盖二通 控制 阀 ，阀芯采用二台肩结构 设计 。阀芯在两侧弹簧力的作用下处于零位 ，在零位 时阀芯上的控制 边 即可变 节流 口和 阀体 上 的控 制边完全重合 ，即处于零遮盖状态。不考虑 阀芯和 阀 体 的径 向间 隙 ，流经该 节流 口的流量 为零 ，进 油 口 P 1和出油 口P 2处于 临界关闭状态 。 控 图 1 启动缓 冲阀基本结构 ]ⅪⅡ 一 图 2 启动缓冲阀的液压符号 为了改善启动缓冲阀的缓冲性能，其滑阀阀芯设 计有缓 冲斜 面，缓 冲斜 面倾 角 以选 择 2 0～ 4 0 。 为 宜， 值越小，缓冲效果越好，但阀体的制造长度需 要相应增加 ，如图 3 a 所 示。将缓 冲斜 面设 计制 造成弧形缓冲曲线 ，则该阀表现出了不同状态的缓冲 性能 ，如图 3 b 所示 。 廊 图3 阀芯缓冲斜面倾角 的选择 收稿 日期 2 0 1 2 0 91 8 作者简介崔培雪 1 9 6 9 一 ，男，讲师，工程师，研究方 向为液压气 动技术在现代工业装备 中的控制理论及 应用。 E ma i l c u i p x l 1 63 ． c o rn。 第2 0期 崔培雪 等 零遮盖状态启动缓冲专用阀结构设计与应用研究 。1 0 7 3 缓冲特性曲线分析 当压力油从控制油口经节流阀进入阀芯的左侧弹 簧腔时，压力油推动 阀芯 向右移动，设位移量为 t 设此方 向为正 ，此时，节流 口开启，其开 口面积 为 w t 为滑 阀开 口宽度 ，称 为面积梯 度 ，则通过 该控制边 的油液流量 Q为 厂一 QC w t ／ p 1 一 P 2 P 其 中叫为面积梯度 ； C 为流量系数 ； P为油液密度 。 图 4为缓 冲斜 面倾 Q ／ L ‘ 角 2 0 。 、卢4 0 。 时 的 Qt 曲线 。可 以明显地 看 出 值 越 小 ，其 缓 冲效果越好，但阀体的 制 造 长 度 需 要 相 应 增 加。若将缓冲斜面设计 制造成 弧 形缓 冲 曲线 图4 阀芯结构不同 时的Q t 曲线 时 ，则该 阀表现 出了不 同状态 的缓 冲性能 。 另外 ，通过调节节流阀的开度 ，可以方便地调节 阀芯的移动速度 ，从而改变缓冲效果。 4 零遮盖状态的调节方法 运行前需要精确调节阀芯与阀体位置至零遮盖状 态 ，可 以实现液压执行元件平稳启动 。如果处于正遮 盖状 态 ，则执行元件 的响应 时间会滞后 ；如果处 于负 遮盖状态，则执行元件可能会产生一定程度的冲击和 震动。 零遮盖状态调节方法如下 1 油 口 P 1 通人压力油 ； 2 仔细调节阀体左右两侧的调节螺栓，检测 油口1 2的油液流出状态； 态时 ，则此时 的阀芯在弹簧力的作用下处于零遮盖状 态 。 5启动缓冲阀的实际应用 图 5为采用启动缓 冲 阀的液压缸双向缓冲回路 ， 在该 回路 中使用 了 二个 普 通单 向 阀 ，以 保 证 液 压 缸 能够实现双 向启动缓冲 ， 当 1 Y A通 电时 ，液 压 油经 三 位 四通 电磁 换 向 阀 左位 、单 向阀 1和节 流 阀， 使缓 冲 阀芯 由切 断 变 为导 通状 态 ，导 通 过 程 由节 流 图 5 液压缸双 向 缓冲回路 阀调节 ，由于缓冲阀芯的缓冲作用，使得液压缸向右 平稳启 动。反之 ，当 2 Y A通 电时 ，液压缸右腔进 油 ， 液压缸 向左平稳退 回。 6结束语 启动缓冲阀可以在工程机械中广泛使用，实践证 明该阀结构简单，生产成本低 ，缓冲效果非常好， 值得在各类液压系统中推广。 参考文献 【 1 】雷天觉． 液压工程手册 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 1 99 0． 【 2 】 成大先． 机械设计手册单行本液压传动[ M ] ． 北京 化学 工业 出版社 ， 2 0 0 4 ． 【 3 】 陆望龙， 液压系统使用与维修手册[ M] ． 北京 化学工业 出版社， 2 0 0 8 ． 【 4 】张利平． 液压气动速查手册[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 7 ． 【 5 】 朱齐平． 进 口工程机械使用维修手册[ M] ． 沈阳 辽宁科 学技术出版社， 2 0 0 1 ． 【 6 】 齐文杰． 液压设备故障诊断分析[ M] ． 北京 机械工业出 版社 ， 1 9 9 0 ． 3 当油 口 P 2的油液处于通流和断流的临界状 【 7 】孙兵． 气液动控制技术[ M] ． 北京 科学出版社 ， 2 0 0 8 ． ‘ ．7 1