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引言 負(fù)載敏感比例多路換向閥因具有節(jié)能性好，比例控制易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙控，無級控制與負(fù)載變化無關(guān)，可滿足多個執(zhí)行元件在不同負(fù)載下同時工作等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、農(nóng)業(yè)、等領(lǐng)域的工程機(jī)械以及船舶機(jī)械。本研究在分析負(fù)載敏感比例多路閥原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征對該閥使用中要注意的一些問題進(jìn)行詳細(xì)解釋，最后結(jié)合多路閥的研究現(xiàn)狀對該閥技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行評述。 簡介組成與原理 負(fù)載敏感比例多路閥應(yīng)用于定量泵或變量泵液壓系統(tǒng)中，用來控制液壓執(zhí)行元件的速度，方向，且能保證輸出流量隨輸入的控制信號電流(電壓)或機(jī)械信號(手柄操作角度)或液壓信號比例變化，而不受負(fù)載變化影響，同時可控制多個執(zhí)行元件在不同的負(fù)載工況下同時動作。負(fù)載敏感比例多路閥一般主要有三個功能單元組成，分別為連接塊，比例換向閥塊，和尾板三部分組成。圖1為某負(fù)載敏感比例多路閥的原理圖。圖中連接塊內(nèi)的三通壓力補(bǔ)償器(定差溢流閥)與換向閥內(nèi)的梭閥網(wǎng)絡(luò)配合工作，使定量泵出口壓力總是比各路換向閥最高負(fù)載壓力高約10 bar，定量泵提供的多余流量通過三通壓力補(bǔ)償器以當(dāng)前壓力溢流回油箱。當(dāng)所有換向閥均處于中位時，三通壓力補(bǔ)償器以約10 bar的壓力使泵卸荷，系統(tǒng)處于低壓待機(jī)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。換向閥內(nèi)的二通壓力補(bǔ)償器(定差減壓閥)用于保證多路執(zhí)行元件以不同的壓力、速度獨(dú)立工作，且控制流量不受負(fù)載影響。二次溢流閥通過限制LS的壓力來限制換向閥負(fù)載口A或B的最高工作壓力。另外，連接塊上選裝的二通電磁閥(常開或常閉)用于對系統(tǒng)進(jìn)行卸荷，可以通過電控方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全保護(hù)功能。看見該閥是由是由一個較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)組成。
變量泵系統(tǒng)負(fù)載敏感比例多路閥與定量泵系統(tǒng)中的相比，主要區(qū)別是不含三通壓力補(bǔ)償器，其原理圖如圖2。這是由于變量泵系統(tǒng)負(fù)載敏感比例多路閥，在配變量泵使用時，將負(fù)載壓力信號Ls引入變量泵的變量機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)對流量壓力的控制，無需再加三通壓力補(bǔ)償閥。 使用中應(yīng)注意的幾個問題分析 一、定量泵系統(tǒng)負(fù)載敏感比例多路閥調(diào)壓問題 在定量泵+負(fù)載敏感比例多路閥系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的壓力閥安全閥，三通壓力補(bǔ)償器，二次溢流閥等相互耦合，用戶如果對該閥的工作原理了解不透徹或沒有專業(yè)的試驗(yàn)臺，壓力調(diào)節(jié)則比較困難。 一般供應(yīng)商會根據(jù)用戶要求對壓力和流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，然而這個調(diào)定值是基于設(shè)計(jì)階段的理論值，用戶在實(shí)際運(yùn)用或現(xiàn)場調(diào)試中往往出現(xiàn)與設(shè)計(jì)值或多或少有偏差的情況，
這就要求用戶對已接入整機(jī)液壓系統(tǒng)的多路閥的壓力或流量值現(xiàn)場重新調(diào)定。系統(tǒng)中，安全閥的調(diào)定壓力要高于二次溢流閥調(diào)定壓力。安全閥，在此多路閥系統(tǒng)中起安全保護(hù)作用，常閉。由于換向閥在中位時，如圖3，壓力油P與負(fù)載壓力引出槽不相通，負(fù)載敏感油路無壓力，即無LS壓力信號引入定差溢流閥彈簧腔，故只要泵的出口壓力大于定差壓力(9bar)，便可通過定差溢流閥卸荷，使泵的出口壓力不能建立。
若要調(diào)定安全閥的壓力，就必須將其中一路換向閥置于A位或B位，這時，壓力油口與負(fù)載壓力引出槽相通，并將A口或B口堵住，或使某一路的執(zhí)行元件處于極限位置或卡死，二次溢流閥調(diào)壓至最大，以提供足夠的壓力信號，多路閥(系統(tǒng))中才可以取得負(fù)載壓力信號，并引入定差溢流閥彈簧腔，這樣，在負(fù)載壓力與彈簧力共的同作用下，定差溢流閥的閥口趨于關(guān)閉，使泵的出口壓力建立，方可調(diào)定安全閥溢流壓力。二次溢流閥，在調(diào)好安全閥后，可對二次溢流閥壓力調(diào)定。 二、負(fù)載敏感比例多路閥配變量泵使用時應(yīng)注意的問題分析 一般當(dāng)主閥處于中位時，泵的壓力.流量控制器 (負(fù)載敏感調(diào)節(jié)閥)的LS信號油路應(yīng)處于卸荷狀態(tài)，以減小循環(huán)損失。沒有這種卸壓，泵在非換向位置時仍將以全部剩余流量和壓力調(diào)節(jié)器安全閥設(shè)定的壓力工作，這是不允許的。由于有些換向閥沒有這種卸荷油路設(shè)計(jì)，因而某些壓力一流量控制器在LS信號入口和卸壓排油出口之間有一個內(nèi)部旁通/I,孑L或節(jié)流閥，如圖4為力士樂A10V DFR/DFRl變量泵原理圖。由于大部分負(fù)載敏感比例多路閥有在中位時LS卸荷的功能，因此只可以配DFRl型泵使用，否則會由于控制油的過多排泄，引起功能故障。這是由于這類多路閥內(nèi)部LS油路上有一個直徑0.8的阻尼孑L，提供的流量是有限的，約為2 IMmin。變量泵系統(tǒng)負(fù)載敏感比例多路閥的中位LS卸荷原理如圖4所示，圖4為原理圖中的局部油路圖。
圖中標(biāo)出了中位Ls卸荷油路。可見，在中位時LS卸荷，處于換向位置時，此油路切斷。 某負(fù)載敏感比例多路閥主閥內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)如圖5所示，閥芯處于中位時，LS通過閥體上的流道被引入環(huán)形槽中，由于閥體上的環(huán)形槽與閥芯上的孔1孔2孔3和沉割槽與回油流道R相通，最后Ls被引入回油釋放掉。
三、定量泵和變量泵系統(tǒng)中負(fù)載敏感比例多路閥的轉(zhuǎn)換 定量泵系統(tǒng)中負(fù)載敏感多路閥轉(zhuǎn)換成變量泵負(fù)載敏感多路閥閥實(shí)質(zhì)就是讓前者中的三通壓力補(bǔ)償器失效，但又不影響其他油路。最直接的方法是，從三通壓力補(bǔ)償器中，取出彈簧，用墊片將閥芯墊死，使閥芯不能動作來實(shí)現(xiàn)。如果對此器件在系統(tǒng)中的功能和其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理理解，則可知三通壓力補(bǔ)償器中有一個M5的阻尼器，如圖6為三通壓力補(bǔ)償閥工作原理圖。若將此阻尼器用M5的螺釘替代。從而切斷使閥芯趨于開啟的控制壓力，亦可實(shí)現(xiàn)三通壓力補(bǔ)償器始終處于關(guān)閉狀態(tài)，使其失效，從而實(shí)現(xiàn)二者轉(zhuǎn)換的目的。
四、負(fù)載敏感比例多路閥在技術(shù)特點(diǎn)方面應(yīng)注意的問題 1)外觀設(shè)計(jì)及工藝技術(shù)特點(diǎn) 目前市場上的負(fù)載敏感比例多路閥多為片式結(jié)構(gòu);閥體制造工藝有鑄造閥體和鋼件機(jī)加閥體兩種。 (1)對于鋼件機(jī)加閥體：優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)緊湊，集成度高，體積小。這是由于閥體采用鋼件機(jī)械加工而成，和鑄件相比具有體積小但強(qiáng)度較高的特點(diǎn)。缺點(diǎn)是流道為機(jī)械加工而成，相交流道無圓滑過渡因而流體局部阻力損失較大;發(fā)熱量較大，效率較低。其次，與鑄造閥體相比，鋼件機(jī)加閥體機(jī)械加工量大，成本高，造成整閥價格偏高; (2)對于鑄造閥體：優(yōu)點(diǎn)是批量化生產(chǎn)成本低，機(jī)械加工量少;鑄造流道較圓滑，壓力損失小。缺點(diǎn)是體積較大，鑄造工藝復(fù)雜。 2)理論技術(shù)特點(diǎn) 總之，負(fù)載敏感比例多路閥是集負(fù)載傳感技術(shù)，電液比例技術(shù)以及插裝閥技術(shù)于一體的復(fù)雜的具有一定技術(shù)難度液壓產(chǎn)品，具有一定的節(jié)能性，易于遠(yuǎn)程操作或無線遙控，設(shè)計(jì)理論成熟，產(chǎn)品性能相對穩(wěn)定，在工程機(jī)械領(lǐng)域有較高知名度。但該閥也存在著沿用了30多年的內(nèi)部機(jī)液補(bǔ)償器初始狀態(tài)全開時，受液動力以及彈簧調(diào)定壓力有一定波動性等一些因素的影響，補(bǔ)償特性不理想，精度不高的缺點(diǎn)以及無抗流量飽和功能等技術(shù)局限性。某公司的LUDV多路閥則具有抗流量飽和功能，另外文獻(xiàn)[2]中提到的電液負(fù)載敏感負(fù)載口獨(dú)立控制多路閥具有更理想的控制精度與節(jié)能性。 結(jié)論 負(fù)載敏感比例多路閥不是一個簡單，單一的控制元件，而是一個由多個不同功能的插裝元件組成相互耦合的具有特定壓力、流量調(diào)節(jié)特性的集成度高的 (液壓)系統(tǒng)。對該閥在使用過程中要注意問題進(jìn)行詳細(xì)解釋和對一些非常規(guī)用法的探討以及總體技術(shù)特點(diǎn)分析，有助于使用者對該閥原理、各插裝元件功能以及內(nèi)部主要結(jié)構(gòu)的深刻理解，從而提高其整機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)與現(xiàn)場調(diào)試、故障處理方法的正確性與合理性。對于其技術(shù)特點(diǎn)的分析可為設(shè)計(jì)者對該閥的理性選用提供一定參考。 參考文獻(xiàn) [1] 吳根茂.新編電液比例控制技術(shù)[M].杭州：浙江大學(xué)出版社，2006. [2]楊華勇，曹劍，徐兵，等.多路換向閥的發(fā)展歷程與研究展望[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2005，41(10)：1—5. [3]孑L曉武.多路換向閥的基本特征與新發(fā)展[J].礦山機(jī)械，2005，33(8)：144—148. [4] 劉英杰，徐兵，楊華勇，等.電液比例負(fù)載口獨(dú)立控制系統(tǒng)壓力流量控制策略[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，41(5)：182一187. [5] 林建亞，何存興.液壓元件[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1988. [6] 王佃武.負(fù)載敏感控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題及措施 [J].液壓與氣動，2012，(10)：115—116. |
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