本發(fā)明涉及一種控制液體流量用的調(diào)速閥技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種流量不隨負(fù)載變化的新型調(diào)速閥。
背景技術(shù)：
為控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，節(jié)流閥是一種最簡(jiǎn)單又最基本的流量控制閥，但由于節(jié)流閥的剛性差，只適用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣瓤刂凭纫蟛桓叩膱?chǎng)合。公知節(jié)流口的壓力流量方程Q=CdA（2ΔP/ρ）1/2表明，流過(guò)節(jié)流口的流量與節(jié)流口的開(kāi)口面積A成正比，與節(jié)流口的前、后壓差ΔP的二分之一次方成正比，為保證流量Q不變，只需保證A和ΔP不變即可。因此，為解決負(fù)載變化大的液壓缸的速度穩(wěn)定性問(wèn)題，在節(jié)流口的開(kāi)口面積A調(diào)定后，應(yīng)采取措施保證負(fù)載變化時(shí)，節(jié)流閥閥口的前、后壓差不變。
目前公知的技術(shù)有用節(jié)流閥與定差式減壓閥串聯(lián)組成的調(diào)速閥，以及用節(jié)流閥與差壓式溢流閥并聯(lián)組成的溢流節(jié)流閥。這兩種閥的原理都是利用定差式減壓閥和差壓式溢流閥的閥芯移動(dòng)來(lái)對(duì)節(jié)流口前、后壓差變化進(jìn)行壓力補(bǔ)償，以保證節(jié)流閥閥口的前、后壓差基本不變。
根據(jù)公知調(diào)速閥可知，其原理是將節(jié)流口前、后壓力油分別引到定差式減壓閥閥芯的兩端，通過(guò)壓差產(chǎn)生的液壓推力和彈簧的彈力與液動(dòng)力之差平衡，即壓差產(chǎn)生的液壓推力等于彈簧的彈力減去液動(dòng)力。如負(fù)載恒定不變，定差式減壓閥閥芯在一個(gè)平衡位置穩(wěn)定工作，定差式減壓閥閥芯開(kāi)口度一定。當(dāng)節(jié)流口的出口壓力隨負(fù)載變化時(shí)，定差式減壓閥閥芯受力平衡被打破，閥芯移動(dòng)，通過(guò)定差式減壓閥閥芯移動(dòng)來(lái)改變減壓閥口開(kāi)口度的大小進(jìn)行壓力補(bǔ)償，使定差式減壓閥閥芯移動(dòng)到一個(gè)新的平衡位置穩(wěn)定工作，保證節(jié)流口前、后壓差基本不變。在結(jié)構(gòu)上考慮對(duì)液動(dòng)力采取平衡措施后，可認(rèn)為作用于定差式減壓閥閥芯上的液動(dòng)力為零。因此，節(jié)流口前、后壓力分別作用于定差式減壓閥閥芯兩端產(chǎn)生的液壓推力等于彈簧的彈力，故定差式減壓閥閥芯兩端的壓差就等于彈簧的彈力除以定差式減壓閥閥芯的有效作用面積。雖然定差式減壓閥閥芯的有效作用面積為一定值，但作用于定差式減壓閥閥芯上的彈簧的彈力并不是固定不變，其彈力與彈簧的壓縮量有關(guān)，而彈簧的壓縮量會(huì)隨定差式減壓閥閥芯的位置變化而變化。因此，定差式減壓閥閥芯兩端的壓差也會(huì)變化，即節(jié)流口前、后壓差會(huì)變化。雖然結(jié)構(gòu)上可考慮使用軟彈簧來(lái)降低由于閥芯位移造成的彈力變化，但也不能保證節(jié)流口前、后壓差穩(wěn)定不變。公知的溢流節(jié)流閥同理也不能保證節(jié)流口前、后壓差穩(wěn)定不變。因此，在速度控制精度要求特別高的場(chǎng)合，現(xiàn)有調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥的性能就無(wú)法滿(mǎn)足其要求，故設(shè)計(jì)一種流量完全不受負(fù)載變化影響的新型調(diào)速閥就顯得尤為重要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有調(diào)速閥技術(shù)存在的不足，提供一種新型調(diào)速閥，用于進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路中，其控制的流量完全不受負(fù)載變化的影響，以保證液壓缸速度穩(wěn)定不變。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：新型調(diào)速閥是在現(xiàn)有調(diào)速閥的基礎(chǔ)上，在減壓閥閥芯的大端設(shè)置一個(gè)使閥芯復(fù)位用的復(fù)位柱塞來(lái)代替原有的復(fù)位彈簧，并將調(diào)速閥進(jìn)油口的壓力油P1通過(guò)油孔二引到復(fù)位柱塞端部腔室，以使減壓閥閥芯始終受一個(gè)液壓作用力，即使減壓閥閥芯由于反饋?zhàn)饔冒l(fā)生位置改變時(shí)，其復(fù)位柱塞端部作用的液壓油P1產(chǎn)生的推力P1×B也始終不變，B為復(fù)位柱塞端部橫截面積。同時(shí)在減壓閥閥芯的小端端頭設(shè)置一個(gè)面積補(bǔ)償柱塞，面積補(bǔ)償柱塞的橫截面積與復(fù)位柱塞的橫截面積相等，且面積補(bǔ)償柱塞端部腔室通過(guò)泄油通道與油箱連通。
上述復(fù)位柱塞設(shè)置在減壓閥閥芯的大端面上，減壓閥閥芯的大端腔室與調(diào)速閥的出油口相通，復(fù)位柱塞端部腔室通過(guò)油孔二與調(diào)速閥進(jìn)油口相通。
上述面積補(bǔ)償柱塞設(shè)置在減壓閥閥芯小端端頭上，面積補(bǔ)償柱塞的橫截面積與復(fù)位柱塞的橫截面積相等，以保證減壓閥閥芯兩端壓力油P2、P3作用的面積相等。
上述面積補(bǔ)償柱塞端部腔室通過(guò)泄油通道與油箱連通。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)：由于原有結(jié)構(gòu)采用彈簧復(fù)位，其減壓閥在進(jìn)行壓力反饋時(shí)閥芯位置發(fā)生了改變，導(dǎo)致其復(fù)位彈簧的彈力發(fā)生了改變，所以減壓閥閥芯兩端的壓差也發(fā)生了改變。而采用本發(fā)明的新型調(diào)速閥結(jié)構(gòu)后，克服了原來(lái)采用彈簧復(fù)位的固有缺陷，使減壓閥閥芯端部的復(fù)位柱塞上始終作用一個(gè)不變液壓推力，即使減壓閥芯在進(jìn)行壓力反饋時(shí)發(fā)生了位置改變，也可保證復(fù)位柱塞端部的液壓推力不變，以保證節(jié)流口前、后壓差不變，當(dāng)節(jié)流口的開(kāi)口度一定時(shí)，流過(guò)調(diào)速閥的流量完全不受負(fù)載變化影響，從而保證了液壓缸的速度控制精度。
附圖說(shuō)明
附圖為本發(fā)明結(jié)構(gòu)工作原理圖。
其中標(biāo)號(hào)所示：1-閥體，2-油孔一，3-減壓閥閥芯大端作用面積A1，4-復(fù)位柱塞端部腔室，5-復(fù)位柱塞端部橫截面積B，6-油孔二，7-復(fù)位柱塞，8-減壓閥閥芯大端腔室，9-減壓閥閥芯，10-減壓閥閥芯小端有效作用面積A2，11-減壓閥閥芯小端腔室，12-調(diào)速閥進(jìn)油口，13-減壓閥閥芯小端端頭有效作用面積A3，14-卸油通道，15-面積補(bǔ)償柱塞，16-面積補(bǔ)償柱塞端部腔室，17-減壓閥閥芯小端端頭腔室，18-油孔三，19-節(jié)流閥調(diào)節(jié)螺釘，20-節(jié)流閥閥芯，21-油孔四，22-調(diào)速閥出油口，23-節(jié)流閥彈簧，h1-減壓閥閥口開(kāi)口度，h2-節(jié)流閥閥口開(kāi)口度，P1-調(diào)速閥進(jìn)油口壓力，P2-減壓閥閥口減壓后油液壓力，P3-調(diào)速閥出油口壓力。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說(shuō)明。
參見(jiàn)附圖所示，新型調(diào)速閥包括定差式減壓閥和節(jié)流閥，二者串聯(lián)，定差式減壓閥在前，節(jié)流閥在后。減壓閥閥芯9的大端設(shè)有一復(fù)位柱塞7，復(fù)位柱塞7的端頭有一復(fù)位柱塞端部腔室4，其有效作用面積為B，液壓泵輸出的壓力油P1經(jīng)溢流閥穩(wěn)壓后流進(jìn)新型調(diào)速閥進(jìn)油口12。壓力油P1在入口處分兩路，一路經(jīng)油孔二6引到復(fù)位柱塞端部腔室4，并作用于復(fù)位柱塞7端頭的面積B上；另一路經(jīng)開(kāi)口度為h1的減壓閥閥口減壓后壓力降為P2，P2再經(jīng)節(jié)流閥閥口后流出，壓力降為P3，P3接液壓缸帶動(dòng)負(fù)載。同時(shí)壓力油P2經(jīng)油孔三18和油孔四21分別引到減壓閥閥芯小端端頭腔室17和減壓閥閥芯小端腔室11，減壓閥閥芯小端端頭有效作用面積為A3，減壓閥閥芯小端有效作用面積為A2，壓力油P3經(jīng)油孔一2引到減壓閥閥芯大端作用面積A1上，減壓閥閥芯的受力平衡方程為：
P3×A1+P1×B=P2(A2+A3)+Fs
Fs為減壓閥閥芯所受的液動(dòng)力；
由A1=A2+A3，整理上式得：
P2-P3=（P1×B-Fs）/A1
P2-P3為節(jié)流口前、后壓差，若結(jié)構(gòu)上采用液動(dòng)力平衡措施，可使Fs=0，故：
P2-P3=（P1×B）/A1。由于壓力油P1由液壓泵出口的溢流閥調(diào)為定值不變，面積B、A1為常數(shù)不變，故P2-P3完全由（P1×B）/A1確定為一定值，此時(shí)若節(jié)流口的開(kāi)口度h2也不變，則流過(guò)節(jié)流口的流量也為一定值，保證了液壓缸的速度穩(wěn)定不變。
下面分三種負(fù)載情況說(shuō)明減壓閥閥芯具體補(bǔ)償過(guò)程：
第一種：節(jié)流口開(kāi)口度h2一定，且負(fù)載恒定不變時(shí)，調(diào)速閥出油口22的壓力P3不變，調(diào)速閥的進(jìn)油口壓力P1由泵出口的溢流閥調(diào)為定值不變，減壓閥閥芯9的開(kāi)口度h1自動(dòng)調(diào)整到滿(mǎn)足壓力流量平衡方程時(shí)，減壓閥閥芯9在一個(gè)平衡位置穩(wěn)定工作，此時(shí)P2也穩(wěn)定不變，故根據(jù)閥芯的受力平衡方程得P2-P3=（P1×B-Fs）/A1，采用液動(dòng)力平衡措施后Fs=0，所以得P2-P3=（P1×B）/A1。由于此時(shí)節(jié)流口開(kāi)口度h2不變，節(jié)流口前、后壓差P2-P3也不變，故流過(guò)節(jié)流口的流量不變，保證的液壓缸速度穩(wěn)定不變。
第二種：在第一種情況（即閥芯在某一位置受力平衡）的基礎(chǔ)上，此時(shí)若負(fù)載增大，導(dǎo)致P3壓力升高，由于P3升高打破了減壓閥閥芯9原有的受力平衡，減壓閥閥芯9向閥口增大的方向移動(dòng)，減壓閥閥口開(kāi)口度h1增大，其減壓作用減弱，導(dǎo)致P2增加，當(dāng)P2增加到滿(mǎn)足P2-P3=（P1×B）/A1時(shí)，減壓閥閥芯9在一個(gè)新的位置達(dá)到受力平衡，重新穩(wěn)定工作，此時(shí)P2-P3=（P1×B）/A1與第一種情況完全一樣，保證了的負(fù)載增大時(shí)，節(jié)流口前、后壓差恒定不變，此時(shí)若節(jié)流口的開(kāi)口度h2不變，則流過(guò)節(jié)流口的流量不變，保證了液壓缸速度在負(fù)載增大時(shí)仍然穩(wěn)定不變。
第三種：同理，在第一種情況（即閥芯在某一位置受力平衡）的基礎(chǔ)上，此時(shí)若負(fù)載減小，導(dǎo)致P3壓力降低，由于P3降低打破了減壓閥閥芯9原有的受力平衡，減壓閥閥芯9向開(kāi)口減小的方向移動(dòng)，減壓閥閥口開(kāi)口度h1減小，其減壓作用增強(qiáng)，導(dǎo)致P2降低，當(dāng)P2降低到滿(mǎn)足 P2-P3=（P1×B）/A1時(shí)，減壓閥閥芯9在一個(gè)新的位置達(dá)到受力平衡，重新穩(wěn)定工作，此時(shí)P2-P3=（P1×B）/A1與第一種和第二種情況完全一樣，保證了負(fù)載減小時(shí)，節(jié)流口前、后壓差恒定不變，此時(shí)若節(jié)流口的開(kāi)口度h2不變，則流過(guò)節(jié)流口的流量不變，保證了液壓缸速度在負(fù)載減小時(shí)仍然穩(wěn)定不變。
綜上所述，不管負(fù)載如何變化，新型調(diào)速閥都能保證節(jié)流口前、后壓差不變，在節(jié)流口開(kāi)口度h2調(diào)定后，流過(guò)節(jié)流口的流量不變，保證了液壓缸速度的穩(wěn)定不變。