一种可调节功率的阀装置、系统及其控制方法与流程

本发明专利涉及液压泵领域，尤其涉及一种可调节功率的阀装置、系统及其控制方法。

背景技术：

1、现在国内外工程机械的液压动力源一般采用恒功率控制柱塞泵，目的是根据出口压力调节泵的流量输出，使泵的输出流量与出口压力满足双曲线函数关系，充分利用发动机功率达到节能效果。

2、分析现有的滑移装载机用液压直控式变量柱塞泵，通过调整配流盘上的偏心螺栓位置，根据发动机特性曲线设定某一转速下的功率值即恒功率压力拐点，功率值调好后将偏心螺栓锁紧。若偏心螺栓位置调整不合理则会出现以下情况：功率值设置的偏大，造成发动机憋火现象；功率值设置的偏小，无法充分利用发动机功率，造成功率损失。因此偏心螺栓位置调整很重要，且由于调节方式为机械式手动调节，调节精度较低，导致功率设定存在一定的偏差。

3、当转速发生变化时，发动机功率随之改变，由于配流盘上的偏心螺栓位置没有变化，泵的功率值没有改变，因此泵的功率与发动机功率不能得到很好地匹配，该结构不具备功率实时调节功能，会造成其他转速下发动机功率浪费现象。

4、现有技术方案中都是通过恒功率控制阀对泵进行恒功率控制，控制阀零件数量多且加工精度要求也高；现有技术方案中通过转动配流盘来达到抗震减噪的目的，但不能实现恒功率控制。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种可调节功率的阀装置、系统及其控制方法。

2、为解决现有技术问题，本发明公开了一种可调节功率的阀装置，包括电比例阀、阀芯、弹簧和配流盘；所述阀芯一端通过油路连接电比例阀，另一端连接弹簧；所述阀芯通过传动结构连接配流盘，所述配流盘设有环绕其圆心的吸油腰槽、排油腰槽和减振槽；所述电比例阀输出的压力油通过油路作用在阀芯上，当其受力大于弹簧的弹簧力时，阀芯在压力油的推动下通过传动结构带动配流盘转动。

3、进一步地，所述传动结构包括设于阀芯的偏心插销以及设于配流盘的u型槽；所述偏心插销包括球头和连接柱，所述球头位于u型槽内，所述连接柱连接阀芯。

4、进一步地，所述传动结构包括设于阀芯的u型槽以及设于配流盘的偏心插销；所述偏心插销包括球头和连接柱，所述球头通过连接柱连接配流盘，所述球头位于u型槽内。

5、相应地，一种可调节功率的阀系统，包括：斜盘、变量活塞、柱塞滑靴组件、电磁阀阀块、壳体、泵壳体、滑块和泵缸体；还包括上述的可调节功率的阀装置；电磁阀阀块和泵壳体分别连接壳体；电比例阀安装于电磁阀阀块，阀芯、弹簧和配流盘均安装在壳体内；斜盘、变量活塞、滑块和泵缸体均设于泵壳体内；斜盘通过滑块与变量活塞连接，柱塞滑靴组件设于泵缸体内，柱塞滑靴组件的端面压在斜盘上；所述配流盘连通泵缸体，泵的输出轴穿过斜盘。

6、进一步地，还包括节流阀，所述节流阀用于连接变量活塞和油箱。

7、相应地，上述的可调节功率的阀系统的控制方法：

8、当作用在变量活塞上的控制压力稳定在某个值，斜盘处于受力平衡状态，当出口压力增大时，斜盘的受力平衡会被打破，斜盘有摆动的趋势，打破平衡的压力值与流量的乘积即为泵的恒功率值，这个点即为恒功率拐点；

9、若需要将打破斜盘受力平衡对应的压力值变小，则减小电比例阀输入电流，其输出的压力油也随之减小，电比例阀输出压力油作用在阀芯上，当阀芯受力小于弹簧的弹簧力时，阀芯受力平衡被打破，阀芯在弹簧力的推动通过传动结构带动配流盘转动，从而减小配流盘的错配角，当阀芯受力再次达到平衡时，阀芯停止移动，配流盘停止转动，配流盘的错配角固定在某一角度；当变量活塞作用在斜盘上的力矩不变时，为了维持斜盘平衡，柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩也不能改变；错配角变小，柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩会变大，减小压力值来保持柱塞滑靴组件给斜盘的力矩不变，打破斜盘受力平衡对应的压力值变小，减小恒功率压力拐点。

10、进一步地，当需要将打破斜盘受力平衡对应的压力值变大时，通过增大电比例阀的输入电流，其输出的压力油也随之增大，电比例阀输出压力油作用在阀芯上，当阀芯受力大于弹簧的弹簧力时，阀芯受力平衡被打破，阀芯在压力油的推动下通过传动结构带动配流盘转动，从而增大配流盘的错配角，当阀芯受力再次达到平衡时，阀芯停止移动，配流盘停止转动，配流盘的错配角固定在某一角度；错配角变大，柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩变小，增大压力值来保持柱塞滑靴组件给斜盘的力矩不变，打破斜盘受力平衡对应的压力值变大，增大恒功率压力拐点。

11、进一步地，进入恒功率阶段后，随着泵出口压力的升高，斜盘往小角度回摆，斜盘回摆的过程中带动变量活塞移动，此时变量活塞腔内的压力油通过节流阀流回油箱；当泵出口压力降低时，变量活塞带动斜盘往大角度摆动，此时变量活塞控制压力油一部分流入变量活塞腔，一部分通过节流阀流回油箱。

12、进一步地，

13、柱塞滑靴组件斜盘力矩平衡方程为：

14、

15、fa为变量活塞受力；l为变量活塞作用力臂；为柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩；

16、当变量活塞作用在斜盘的力矩大于柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩时，斜盘倾角有变大趋势；当变量活塞作用在斜盘的力矩小于柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩时，斜盘倾角有变小趋势；

17、变量活塞受力方程为：

18、fa＝pa    (2)

19、p为先导液压力；a为变量活塞面积。

20、进一步地，

21、柱塞滑靴组件作用在斜盘上的力矩方程如下：

22、

23、n为柱塞个数；ap为柱塞面积；pd为泵的出口压力；pi为泵的入口压力；r为分布圆半径；mp为柱塞质量；ms为滑靴质量；α为斜盘倾角；为闭死角；φ为高低压跨角；为错配角。

24、本发明具有的有益效果：

25、本发明提供一种具备可变恒功率和压力切断值的阀装置，通过电比例阀、阀芯、弹簧、偏心插销控制配流盘进行配流，有效避免了发动机功率无法充分利用的问题，达到节能效果，同时减少了零件数量，降低产品成本。

技术特征：

1.一种可调节功率的阀装置，其特征在于，包括电比例阀(1)、阀芯(2)、弹簧(3)和配流盘(5)；所述阀芯(2)一端通过油路连接电比例阀(1)，另一端连接弹簧(3)；所述阀芯(2)通过传动结构连接配流盘(5)，所述配流盘(5)设有环绕其圆心的吸油腰槽、排油腰槽和减振槽；所述电比例阀(1)输出的压力油通过油路作用在阀芯(2)上，当其受力大于弹簧(3)的弹簧力时，阀芯(2)在压力油的推动下通过传动结构带动配流盘(5)转动。

2.根据权利要求1所述的可调节功率的阀装置，其特征在于，所述传动结构包括设于阀芯(2)的偏心插销(4)以及设于配流盘(5)的u型槽；所述偏心插销(4)包括球头和连接柱，所述球头位于u型槽内，所述连接柱连接阀芯(2)。

3.根据权利要求1所述的可调节功率的阀装置，其特征在于，所述传动结构包括设于阀芯(2)的u型槽以及设于配流盘(5)的偏心插销(4)；所述偏心插销(4)包括球头和连接柱，所述球头通过连接柱连接配流盘(5)，所述球头位于u型槽内。

4.一种可调节功率的阀系统，其特征在于，包括：斜盘(6)、变量活塞(7)、柱塞滑靴组件(8)、电磁阀阀块(9)、壳体(10)、泵壳体(11)、滑块(12)和泵缸体(13)；还包括如权利要求1-3任一所述的可调节功率的阀装置；电磁阀阀块(9)和泵壳体(11)分别连接壳体(10)；电比例阀(1)安装于电磁阀阀块(9)，阀芯(2)、弹簧(3)和配流盘(5)均安装在壳体(10)内；斜盘(6)、变量活塞(7)、滑块(12)和泵缸体(13)均设于泵壳体(11)内；斜盘(6)通过滑块(12)与变量活塞(7)连接，柱塞滑靴组件(8)设于泵缸体(13)内，柱塞滑靴组件(8)的端面压在斜盘(6)上；所述配流盘(5)连通泵缸体(13)，泵的输出轴穿过斜盘(6)。

5.根据权利要求4所述的可调节功率的阀系统，其特征在于，还包括节流阀(14)，所述节流阀(14)用于连接变量活塞(7)和油箱。

6.根据权利要求4所述的可调节功率的阀系统的控制方法，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的可调节功率的阀系统的控制方法，其特征在于：

8.根据权利要求5所述的可调节功率的阀系统的控制方法，其特征在于：

9.根据权利要求6所述的可调节功率的阀系统的控制方法，其特征在于：

10.根据权利要求6或7所述的可调节功率的阀系统的控制方法，其特征在于：

技术总结
本发明提供一种可调节功率的阀装置、系统及其控制方法，包括电比例阀、阀芯、弹簧、偏心插销、配流盘、斜盘、变量活塞、柱塞滑靴组件、电磁阀阀块、壳体、泵壳体、滑块、泵缸体、节流阀。电比例阀安装在电磁阀阀块上，电磁阀阀块与壳体通过流道Pf油路相接，阀芯、弹簧、偏心插销均安装在壳体内，电磁阀输出的压力通过油路Pf作用在阀芯上，配流盘安装在壳体上，配流盘的定位销孔采用U型结构，偏心插销球头一端与配流盘的U型槽相连接；通过电比例阀、阀芯、弹簧、偏心插销控制配流盘进行配流，有效避免了发动机功率无法充分利用的问题，达到节能效果，同时减少了零件数量，降低产品成本。

技术研发人员：邹开端,刘景彬,韩帅月
受保护的技术使用者：江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12