首页:天辰注册:首页基金项目 : 北京市跨世 纪优秀人才青年骨干资助项目 ; 北京市先进制造技术重点实验室开放基金资助项目

　　级主阀组成, 阀芯两端采用静压支撑, 静压工作腔与 喷嘴挡板阀口相通, 有效的减小了流量损失, 并使阀 的非线性工作状态的得到有效衰减和抑制。阀芯由喷 嘴压力驱动, 电感式位移传感器检测阀芯位置, 并将 电信号反馈到伺服放大器, 形成闭环回路, 阀的额定 [ 6] 流量为 80L /m in, 额定压力为 14M Pa 。 美国 M oog 公司研制 出的海 水伺服 控制 阀, 工作 压力为 7M Pa , 额定流量为 2 3L /m in, 死区 小于 1% , [ 7] 滞环小于 5% 。 我国从上世纪 90 年代起 开始 水压传 动技术 的研 究, 目前尚处于基础技术研究阶段。华中科技大学于 上世纪 90年代初在 国家 自然科 学基金 的资 助下, 率 先开展了海水液压传动技术的研究, 目前已研制出额 定流量 40L /m in、额定压力 14M Pa 的海水溢流阀和流 [ 8] 量控制阀 。浙江大学流体传动与控制国家重点实验 室在教育部 ∀ 211# 工程的支 持下也开 展了水 压传动 技术的研究, 目前研制出一系列额定压力 14M Pa 、额 定流量 100L /m in的水压溢流阀、换向阀和节流阀 [ 9] 。 此外, 北京工业大学、西南交通大学、昆明理工大学 等部分高校也开始了水压传动技术的研究 。

　　0 引言 水压传动技术是直接以天然淡水或海水代替矿物 油作为液压系统工作介质的一门新型传动技术。水具 有来源广泛、清洁、安全等优点, 用它作为液压系统 工作介质符合环境 保护和 可持续 发展 的要求。 目前, 水压传动技术已受到国外各发达国家的广泛重视, 成 为 21世纪国际流体传动 及控制 技术 领域的 研究 热点 [ 1] 之一 。水压控制阀作为水压传动系统中的关键控制 元件, 其性能的优劣直接影响到水压传动系统的可靠 性和使用寿命。因此, 研制与开发性能优良的水压控 制元件成为目前水压传动系统研究的关键技术之一。 1 水压控制阀的主要产品介绍 国外一些 发达国 家如丹 麦、德国、 美国、日 本、 英国、芬兰等从上世 纪 80 年代 初就 开始了 水压 传动 技术的研究, 目前已研制和开发出一些水压控制阀产 品, 其性能 已达 到或 接近 同 类油 压控 制阀 产 品的 性 能, 并在工业生产中得到推广应用。 ( 1 ) 压力控制阀 图 1 所 示 为 德 国 H au h inco 公 司生 产 的 直动 式 溢 流阀, 该阀的最大工作压力 为 35M Pa , 压力调节范围为 2 ~ 32M P a 。此 外, 该 公 司 图 1 德国 H auh inco公 生产的直动式减压阀, 最大 司直动式溢流阀 工作压力可达 50M Pa , 压力 [ 2] 调节范 围 为 3 ~ 50M Pa 。丹 麦 Dan foss 公 司生 产 的

　　图 5所示为日本 Eb ara 公司生产的水 压伺服 控制 阀, 阀体及主要部件由 SU S 304不锈钢制成。 该伺服 控制阀由一个喷嘴挡板式先导阀和一个三位四通功率

　　应用在高压水压系统的水压控制阀进行比较。实验表 明, 改进的水压控制阀可通过较大的流量, 除延迟较 大外, 阀的多数性能均与另一个参照阀性能接近, 可 在低压水压传动系统中应用 [ 10] 。 ( 2 ) 一种新型的二级结构 二级结构是电磁阀经常采用的一种结构, 由于电 磁铁的输出力及输出功率有限, 用电磁铁直接驱动阀 芯只能用在小流量的低压系统中, 当系统的流量和压 力较大时, 需要增加一个功率级, 构成二级或多级结 构的阀。

　　2 水压控制阀的典型结构型式及特点 水具有和矿物油截然不同的理化性能, 传统油压 控制阀的结构型式 不能直 接用于 水压控 制阀的 设计。 因此, 必须研究和设计能与水的理化性能相适应的新 型结构, 以满足水压传动技术发展的要求, 提高水压 控制阀的使用性能和寿命。 ( 1 ) 由现有气动阀改进成低压水压控制阀 水压控制阀的价格很高, 是影响其推广和应用的 一个重要因素。气动阀元件的价格较低, 压力水平与 低压水压传动系统相当, 而且气动阀所采用的材料通 常是耐腐蚀的。因此, 通过对现有的气动阀进行改进 来生产低压水压控制阀, 可降低成本。芬兰坦佩雷科 技大学将一个先导式二位五通开关式气动阀改进成一 个水压比例控制阀, 实验表明该阀可应用于大多数低 压水压系统, 如图 6所示。该阀由一个比例电磁铁取 代原来的先导阀, 并在比例电磁铁和阀体间装一个调 整片, 用一个刚度更 大的弹 簧取 代原有 的复位 弹簧。 坦佩雷科技大学对该阀进行了性能实验, 并与一个已

　　前在一些水压比例控制阀和水压伺服控制阀中均采用 静压技术来支撑阀芯, 提高了阀的控制精度。图 8所 示为水压控制阀中采用的静压支撑结构原理图, 由水 压泵供给一定压力的水。如果阀芯与阀套之间产生如 图所示向下的偏心, 则由于阀芯上部阀芯与阀套间隙 变大, 压力变小; 阀芯下部阀芯与阀套间隙变小, 压 力增大, 上下两侧的压差会产生一个向上的力, 将阀 芯推向中央。采用静压可使阀芯与阀套中间始终充满 水, 从而将两摩擦面隔开, 减小了阀芯运动时的摩擦 力, 提高了 阀 芯 的 运 动 精 度。此 外, 文 献 [ 5, 6] 中提到的水压控制阀, 静压支撑腔均与各自的阀腔相 通, 不仅有效地减小了阀的流量损失, 而且通过阀口 的流量又对系统起到一定的阻尼作用, 使系统变得更 加稳定 。 ( 4 ) 多级节流结构的应用 多级节流 结构是 一 种可 以 有 效 减 轻 气 蚀和侵蚀的结构, 图 9

　　摘要 : 水压控制阀是水压 传动系统中的关键控制元件 , 是水压传动技术研 究的重要内 容。本文介绍 了国内外一 些主要 的水压控制阀产品种 类和性能 , 分析了水压 控制阀 的典 型结构 型式 及特点 , 总结 了目前 水压 控制阀 中采 用的 主要工 程材 料 , 并对水压控制阀的发展及 应用前景进行了展望。 关键词 : 水压控制阀 ; 工程材料 ; 发展现状 中图分类号 : TH137 文献标识码 : A 文章编号 : 1001- 3881 ( 2006) 11- 230- 4

　　( 3 ) 方向控制阀 图 3所示 为丹 麦 D an foss公 司 生产 的 VDH 60EC 三位四通方向控制阀。该阀由 4个座阀组合而成, 两 个进水阀, 两个出水阀, 且每个座阀均由独自的先导