孟整華，焦春，張守峰，陶祥玉

(山西平陽重工機(jī)械有限責(zé)任公司，山西侯馬043003)

為實(shí)現(xiàn)徑向柱塞泵的電液比例排量控制及恒功率控制，某學(xué)院參考國(guó)外BOSCH 公司的兩種閥的基本結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)了比例排量閥和恒功率閥，并由某工廠研制、試驗(yàn)。

某公司在試制過程中不斷改進(jìn)工藝、精細(xì)工藝、攻克加工難點(diǎn)、提高制造精度，在產(chǎn)品的主要部位、關(guān)鍵尺寸基本滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，產(chǎn)品性能仍不理想。該學(xué)院老師不斷對(duì)閥口加以改進(jìn)，產(chǎn)品試驗(yàn)特性有所改善?，F(xiàn)將有關(guān)閥口設(shè)計(jì)改進(jìn)情況、實(shí)驗(yàn)效果予以分析，明確主攻關(guān)方向。

1 原始閥口設(shè)計(jì)

原始設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 原始閥口設(shè)計(jì)圖

閥口“O”位為進(jìn)液口正遮蓋0.3 mm(圖1 示點(diǎn)A)，閥口點(diǎn)B 正遮蓋0.3 mm。此種閥口設(shè)計(jì)，試驗(yàn)時(shí)閥不能工作，除在初期研制時(shí)，由于液壓器件分廠條件有限，加工閥孔精度、撥叉精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的工藝因素外，對(duì)該問題分析如下:

(1)閥芯裝配在正確“O”位時(shí)，徑向柱塞泵的大控制柱塞腔進(jìn)液被0.3 mm 遮蓋阻斷，徑向泵運(yùn)轉(zhuǎn)后靠小控制柱塞推動(dòng)定子，帶動(dòng)閥芯向左運(yùn)動(dòng)，大控制柱塞腔才能進(jìn)液，并將定子推到最大偏心處。

(2)比例電磁鐵加電流，撥叉帶動(dòng)閥芯向右運(yùn)動(dòng)0.6 mm 時(shí)，閥口點(diǎn)B 才能進(jìn)入工作狀態(tài)，此時(shí)大控制柱塞腔進(jìn)液又被阻斷，形不成連續(xù)液流，因此閥不能正常工作。

2 第一次改進(jìn)設(shè)計(jì)

由該學(xué)院老師進(jìn)行的第一次改進(jìn)設(shè)計(jì)見圖2。

圖2 第一次改進(jìn)后閥口設(shè)計(jì)圖

(1)此改進(jìn)設(shè)計(jì)為典型的B 型液壓半橋，增加一個(gè)回液阻尼，見圖3。

圖3 第一次改進(jìn)后設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

R1為B－ B 截面阻尼，R2為閥口可變阻尼，R3為A－A 截面回液阻尼，由于閥口工作行程很小，故R3可以認(rèn)為是一個(gè)固定阻尼。

(2)改進(jìn)設(shè)計(jì)的比例排量閥、恒功率閥均可以實(shí)際變量，但變量范圍小，比例排量閥只能相當(dāng)于總排量的1/2，恒功率閥實(shí)驗(yàn)特性曲線看不出折線。

3 第二次改進(jìn)設(shè)計(jì)以及實(shí)驗(yàn)效果

第二次改進(jìn)，該學(xué)院老師的意見是增大阻尼R1，B－B 截面尺寸由11.8 mm 改為11.9 mm。由于在已有閥芯上無法實(shí)現(xiàn)，故改為減小阻尼R3，在A－A 截面11.8 mm 尺寸垂直位置再加11.8 mm 兩個(gè)扁面。

第二次改進(jìn)試驗(yàn)結(jié)果是:比例排量閥排量變化范圍增大，約為全排量的2/3，恒功率閥功率控制范圍16 ～23 kW，能看出折線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，但是實(shí)驗(yàn)特性曲線線性不夠好，變量范圍仍不理想。

4 第三次改進(jìn)方案及對(duì)改進(jìn)方案的分析

(1)方案1:增大阻尼R1，圖2 中B－B 截面由11.8 mm 改為11.9 mm，減小阻尼R3，圖2 中A－A截面由11.8 mm 改為11.5 mm。

(2)方案2:采用A 型半橋結(jié)構(gòu)，改進(jìn)設(shè)計(jì)見圖4、5。

圖4 第三次改進(jìn)設(shè)計(jì)圖

圖5 第三次改進(jìn)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

(3)A 型半橋方案及簡(jiǎn)要分析

設(shè)閥口兩側(cè)預(yù)開度均為y0=0.5，位于閥套三角槽中部(由于R3流通面積遠(yuǎn)大于R2流通面積，暫忽略其影響)。

當(dāng)閥芯位移為y 時(shí)，從大控制柱塞流出流量Q2增加流過阻尼R1的Q1減少，大控制柱塞腔實(shí)際流出量為:Q=Q2－Q1

注:三角形閥口過流面積表達(dá)式應(yīng)為:A(y)=ny2tanβ，上式中使用的是面積增益2nytanβ。

流量增益Kqo:

壓力增益Kpo:

流量－壓力系數(shù)Kco

(4)對(duì)B 型液壓半橋簡(jiǎn)要分析

根據(jù)B 型液壓半橋有關(guān)理論，B 型液壓半橋的增益為A 型半橋的一半，即:

(5)對(duì)第三次改進(jìn)方案的綜合評(píng)價(jià)

第三次改進(jìn)方案1 仍為B 型半橋，按第二次改進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果，可以認(rèn)為將進(jìn)一步向好的方向轉(zhuǎn)化，擴(kuò)大變量范圍。

第三次改進(jìn)方案2 為A 型半橋，流量增益比B型半橋大一倍，回路速度增益也大一倍，壓力增益提高一倍，表示靈敏度將提高，回路的力增益也提高一倍。

但是，由于從B 型改為A 型，系統(tǒng)變動(dòng)力度較大，A 型半橋是否與該系統(tǒng)匹配，有待實(shí)驗(yàn)證明。

5 結(jié)束語

為了盡早突破比例排量閥、恒功率閥的技術(shù)難關(guān)，建議采用第三次改進(jìn)的兩種閥芯試制方案，然后與第二次改進(jìn)方案已試閥配套進(jìn)行試驗(yàn)。盡快成功實(shí)現(xiàn)比例排量閥、恒功率閥試驗(yàn)，彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的缺憾。

【1】機(jī)械工程手冊(cè)編輯委員.機(jī)械工程手冊(cè):第5 卷［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

【2】賀正輝.液壓流體力學(xué)［M］.太原:太原工學(xué)院液壓傳動(dòng)教研室，1980.

【3】雷天覺.液壓工程手冊(cè)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.