一种负载保持阀的性能研究与分析.pdf

2023.04 建设机械技术与管理 73试验研究一种负载保持阀的性能研究与分析Research and Analysis on the Performance of a Load-keeping Valve赵永霞 蒋淋 张婕（常德中联重科液压有限公司，湖南 常德 415000）摘要：在工程机械领域中，液压系统带负载状态下的稳定性对主机的安全性能和工作性能至关重要。如挖掘机、装载机、起重机等工作时油缸要承受负载，因此对其负载保持功能有严格要求。本文主要以某小型液压挖掘机为研究对象，提出一种动臂联负载保持阀的结构原理，并通过理论计算和试验测试对比分析，说明其可行性和有效性。关键词：液压挖掘机；动臂；负载保持阀中图分类号：TH137 文献标识码:A1 引 言目前，随着挖掘机的快速发展，人们对挖掘机的性能要求越来越严格。由于挖掘机在静止的时候不允许动臂有过多的沉降，因此挖掘机的负载保持性能是一项重要指标，这就要求控制挖掘机的主控阀在中位状态时泄漏很低。为解决泄漏问题，现有技术中有的方法是减小阀杆与阀孔的配合间隙，这样对阀孔和阀杆的加工精度要求特别高，且间隙过小容易造成阀杆卡滞；有的方法是在负载与主阀芯之间设置负载保持阀，传统的负载保持阀相当于一个平衡阀，零部件多、结构复杂、体积较大。基于上述情况，本文以某小型液压挖掘机为研究对象，提出一种动臂联负载保持阀。负载保持阀是指液压系统正常工作时需能满足双向通流的能力，即正向工作时油液能够直接打开阀口通过，反向工作时需通过控制油路打开阀口使油液通过；系统停止工作时油路截止，实现负载保持功能。2 负载保持阀的结构与原理一种小型挖掘机主控阀动臂联负载保持阀的结构原理如图 1 和图 2 所示，主要由端盖 1、主阀芯复位弹簧 2、溢流阀 3、主阀芯 4、阀体 5、保持阀芯 6、保持阀芯复位弹簧7、单向阀 8、补偿阀 9 等组成。工作原理如下：（1）pa 通控制压力：主阀芯 4 左移，保持阀芯 6 正向打开，P 和 A、B 和 T 之间的油路接通，负载上升。（2）pb 通控制压力：主阀芯 4 右移，保持阀芯 6 弹簧腔通过阻尼孔 a 与 T 接通，保持阀芯 6 反向打开，P 和 B、A 和 T 之间的油路接通，负载下降。（3）主阀芯 4 处于中位：P、A、B、T 之间的油路被主阀芯 4 切断，同时，保持阀芯 6 与阀体 5 之间的锥面形成密封，阻断油液从负载 A 口向主阀芯 4 泄漏，负载在中位保持静止。图 1 动臂联负载保持阀结构图 2 动臂联负载保持阀原理3 负载保持阀的性能分析（1）根据偏心圆柱环形缝隙的流量计算公式，计算无负载保持阀时主阀芯（滑阀）中位泄漏量：74建设机械技术与管理 2023.04 试验研究Q=d P12l（1+1.5）式中：Q 间隙流量；d 圆柱直径；间隙量；P 压差；l 间隙长度；动力粘度（=）；偏心率（=e/）；运动粘度；液体密度；e 偏心量。装机测试：挖掘机动臂油缸活塞杆全部伸出，放置20 小时后测量动臂的下沉量，测试数据如下表 3 所示。名称参数值圆柱直径 d（mm）15间隙量（mm）0.006压差 P（bar）100间隙长度 l（mm）2运动粘度（mm/s）30液体密度（kg/m）900偏心量 e（mm）0.002表 1计算参数表序号原始测试数据转换后的数据11 滴/min0.05 ml/min21 滴/min0.05 ml/min30.8 滴/min0.04 ml/min表 2 台架测试数据序号原始测试数据（动臂下沉量）转换后的数据（泄漏量）18mm0.1 ml/min表 3 装机测试数据根据某小型液压挖掘机主控阀的实际结构设计和工作情况确定以上参数，参数值如表 1 所示。将上述参数值代入偏心圆柱环形缝隙流量公式，计算得出无负载保持阀时动臂联中位泄漏量 Q=11ml/min。（2）将带有上述负载保持阀的动臂联分别进行台架测试和装机测试，测量其泄漏量。台架测试：在 50 4油温、10MPa 压力下，测试 3 台动臂联的中位泄漏量，测试数据如下表 2 所示。（3）通过理论计算和试验测试，得出无负载保持阀时动臂联的泄漏量为 11 ml/min，带有上述负载保持阀时动臂联在不同测试条件下的泄漏量分别为 0.04 ml/min、0.05 ml/min、0.1 ml/min，远远小于无负载保持阀时的泄漏量。以上数据说明该负载保持阀可以大大减小泄漏量，具有一定的负载保持性能。4 结 论本文主要对负载保持阀的结构原理进行了分析，并通过理论计算和不同条件下的试验测试得出了有无负载保持阀时的泄漏量。结果表明，该负载保持阀可以很大程度的减小泄漏量，具有一定的负载保持性能。且该负载保持阀结构简单，应用场景灵活多变，可拓展应用至工程机械类似工况的其他机种液压系统。参考文献1 曾文偲，初长祥，曾衡.基于 AMESim 的某型负载保持阀性能分析与试验研究 J.广西科技大学学报，2015，26（1）:53-582 曾文偲.新型工程机械液压平衡阀性能仿真与实验分析D.柳州：广西科技大学，2012.3 李坤，贾跃虎，刘晓莲，等.新型负载保持阀控制特性仿真研究J.太原科技大学学报，2012，33（6）:461-464.4 李坤.新型负载保持阀性能研究与仿真分析 D.太原：太原科技大学，2012.5 李晓祥，赵建军，马新国，等.无负载保持单向阀的负载敏感阀负载保持性能分析与研究 J.液压与气动，2013（3）：103-104.收稿日期：2023-03-11作者简介：赵永霞，学士，工程师，主要从事工程机械液压阀技术的研究。图 3