阀芯、阀和工程机械的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及工程机械液压控制技术领域，特别涉及一种阀芯、阀和工程机械。
【背景技术】
[0002]工程机械在不同的作业阶段通常有不同的速度要求，例如起重机，其要求卷扬系统具有如下的调速性能:在起始阶段，卷扬速度能够迅速达到最小稳定速度，减少因流量不稳定而造成的卷扬抖动及下滑问题；然后，卷扬系统保持较低且稳定的工作速度，以使重物能够实现较小位移的移动，该工作区间称为卷扬系统的微动区间，而卷扬这种保持较低且稳定的工作速度动作的能力则称为卷扬微动性能；最后，卷扬系统能够达到一个最大速度值。这种速度调节特性通常由多路阀等液压控制元件来控制调节，而多路阀的控制特性主要体现在多路阀阀芯节流槽结构形式上，在多路阀阀芯节流槽前后压差一定的情况下，其节流槽的过流面积决定进入卷扬系统的流量，从而决定卷扬系统的调速性。过流面积是指流量通过节流口时所经过的最小面积。
[0003]为满足卷扬系统的上述调速性能要求，起重机的多路阀阀芯的节流槽需要具有以下特点:阀芯开始动作后，在具有较小开口时，通过阀芯节流槽的流量能够迅速达到马达的最小稳定转速所需的流量，以使卷扬系统能迅速达到最小稳定速度；阀芯继续移动，在具有微开口时，节流槽存在较小的过流面积增益，以使卷扬系统有一定的微动区间；在阀芯移动至全开口的过程中，节流槽存在较大的面积增益，以满足卷扬系统对最大速度的要求。
[0004]因此，起重机多路阀的阀芯上通常设有由不同结构形式的节流槽段组成的节流槽，通过这些不同结构形式的节流槽段的组合使节流槽获得特定的过流面积曲线以完成卷扬系统的预定流量变化需求。
[0005]图1A-图1C示出了现有技术中常用的一种用于起重机多路阀阀芯的节流槽。如图1A-图1C所示，该节流槽为“UUU”型，其包括第一 U型节流槽段I’、第二 U型节流槽段2’和第三U型节流槽段3’等三个U型节流槽段，这三个U型节流槽段沿着阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置且规格逐渐增大，这就使得在阀口开度逐渐增大的过程中，该节流槽的过流面积逐渐增大，实现多路阀的多级节流控制。然而在实际应用中，具有这种UUU型节流槽的卷扬机构，其起始阶段及微开口阶段经常出现起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，而并不能满足卷扬系统动作整个过程对于卷扬速度的要求。
[0006]U型节流槽的结构如图2A-2C所示。由图2A可知，U型节流槽由一段半圆槽和一段矩形槽组成，其中半圆槽设置在阀口入口处作为过渡，矩形槽设置在阀口后面使U节流型槽具有等截面矩形流道，这种结构使得U型节流槽从整体上呈现U形，因此其被简称为U型节流槽。图2A-图2C中的Rn’表示半圆槽的半径，Wn’表示矩形槽的宽度，Ln’表示U型节流槽的长度，Dn’表示U型节流槽的深度，则矩形槽的宽度Wn’ = 2Rn’，当液压油从进油口通过一定开口的U型节流槽流入进油腔时，液压油会经过两次节流，其中第一次节流在刚进入U型节流槽时发生于半圆槽的上圆弧表面处，第二次节流发生在U型节流槽的矩形截面处，上圆弧表面处的过流面积为表面积A，矩形截面的过流面积为截面积B，则U型节流槽的等效过流面积可以等效为A和B的串联。U型节流槽的过流面积随阀口开度变化的曲线如图3所示。
[0007]于是，如图1B所示，现有技术中的“UUU”型节流槽，定义其第一 U型节流槽段的表面积为Al、截面积为BI，第二 U型节流槽段的表面积为A2、截面积为B2，第三U型节流槽段的表面积为A3、截面积为B3，则该“UUU”型节流槽的节流原理如图4A所示，Al、BI串联等效得Aui, ^与A2并联后再与B2串联等效得A U2，Au2与A3并联后再与B3串联等效得到“UUU”型节流槽的等效过流面积Auuu,该等效过流面积Auuu随着阀口开度变化的曲线如图4B所示。
[0008]由图3和图4B可知，“UUU”型节流槽，由于其起始阶段的U型节流槽段半径Rn尺寸设置较小，使得在阀口开口较小时，过流面积的变化速度较小，导致其无法满足在起始阶段通过其的流量迅速增加至马达最小稳定转速所需流量的需求；而若Rn’尺寸取较大值，其在起始阶段虽然能够满足马达最小稳定转速所需流量的要求，但由于较大的Rn’值意味着矩形槽的宽度Wn’也会较大，这会使得之后的微动区间过流面积增益较大，导致其又无法满足卷扬微动性能要求。可见，这种“UUU”型节流槽无法同时满足卷扬系统在起始及微动阶段的调速性能要求，导致卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，影响卷扬系统的平稳性及调速性能。
【实用新型内容】
[0009]本实用新型旨在提供一种具有节流槽的阀芯，该阀芯能够在节流槽前后压差一定的情况下满足工程机械在起始阶段及微动阶段的调速性能要求。
[0010]为了解决该技术问题，本实用新型一方面提供了一种阀芯，其包括设置在阀芯的凸肩上的第一节流槽，该第一节流槽包括C型节流槽段，C型节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于第一节流槽的起始位置，C型节流槽段的垂直于阀芯的轴向的截面呈矩形，C型节流槽段的平行于阀芯的轴向的截面呈在第一节流槽的起始端两侧均设有圆角的矩形，该圆角的半径小于设有圆角的矩形的宽度的一半。
[0011]可选地，第一节流槽还包括延展节流槽段，C型节流槽段和延展节流槽段沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。
[0012]可选地，延展节流槽段包括至少一个U型节流槽。
[0013]可选地，延展节流槽段包括一个半圆型节流槽。
[0014]可选地，阀芯包括成对的第一节流槽，成对的第一节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布且关于阀芯的轴线对称。
[0015]可选地，阀芯还包括第二节流槽，该第二节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向分布，且该第二节流槽的起始端沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向设置于C型节流槽段的下游。
[0016]可选地，第二节流槽包括一个U型节流槽，或者第二节流槽包括至少两个U型节流槽，这至少两个U型节流槽沿着阀芯的阀口开度逐渐增大的方向依次串联设置。
[0017]可选地，阀芯包括一对第一节流槽和一对第二节流槽，这一对第一节流槽和这一对第二节流槽沿着阀芯的凸肩的圆周方向均匀分布且第一节流槽和第二节流槽间隔设置。
[0018]本实用新型另一方面还提供了一种阀，其包括以上任一阀芯。
[0019]本实用新型又一方面还提供了一种工程机械，其包括上述阀。
[0020]本实用新型的阀芯，由于其在阀口开启位置设置C型节流槽段，而C型节流槽段起始具有较小的半径Rn、之后具有等截面宽度Wn，因此，本实用新型的阀芯开始移动至一较小开口时，节流槽能迅速增加至一定的过流面积，在阀芯节流槽前后压差一定的情况下，通过该过流面积的流量能够满足马达最小稳定转速所需流量，从而使得卷扬系统的马达能够更加迅速的达到最小稳定转速，减少因流量不稳定所造成的卷扬抖动、下滑等问题的出现；而在阀芯处于较小开口之后的微开口阶段时，节流槽过流面积增益不大，于是仍然能够保证卷扬系统存在一定的微动区间。
[0021]可见，本实用新型的阀芯，其能够在节流槽前后压差一定的情况下同时满足卷扬系统在起始及微动阶段的调速性能要求，避免卷扬系统起始阶段卷扬抖动及微动区间小等现象，保持卷扬系统动作平稳性及良好的调速性能。
[0022]通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1A示出现有技术中UUU型节流槽的俯视图。
[0025]图1B示出图1A的A-A向剖视图。
[0026]图1C示出图1A的左视图；
[0027]图2A示出现有技术中U型槽的俯视图；
[0028]图2B示出图2A的B-B向剖视图；
[0029]图2C示出图2A的左视图；
[0030]图3示出图2A所示U型槽的过流面积曲线；
[0031]图4A示出图1A所示UUU型节流槽的节流原理图；
[0032]图4B示出图1A所示UUU型节流槽的过流面积曲线；
[0033]图5A示出本实用新型一实施例的阀芯上的节流槽的主视图；
[0034]图5B示出图5A的俯视图；
[0035]图5C示出图5A的左视图；
[0036]图6A示出C型节流槽的俯视图；
[0037]图6B示出图6A的C-C向剖视图；
[0038]图6C示出图6A的左视图；
[0039]图7示出C型节流槽与宽度、深度、长度相等的U型节流槽的过流面积曲线对比图。
[0040]图中:
[0041]I’、第一 U型节流槽段；2’、第二 U型节流槽段；3’、第三U型节流槽段；
[0042]1、第一节流槽；2、第二节流槽；10、C型节流槽段；12、延展节流槽段。
【具体实施方式】
[0043]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0044]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
[0045]在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”