一种闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀

技术领域

本发明涉及一种负荷阀，特别是一种用于闭式液压系统驱动的走行控制的负荷阀，属于工程设备技术领域。

背景技术

大型铁路养路机械通常采用闭式液压系统驱动走行，如图1所示，其工作原理是内燃柴油机(2)驱动液压走行泵(1)向液压走行马达(6)提供动力，克服走行负载(7)移动，油液按走行泵出口液流方向(4)所示由液压走行泵(1)流至液压走行马达(6)，再由走行马达出口液流方向(5)所示流回液压走行泵(1)，从而形成闭式液压驱动系统，走行补油系统(3)向闭式液压系统进行补油，避免系统内油压不足和油温过高。

实际使用中，在上坡、平路或下坡三种不同的情况下，走行负载是不同的，在下坡过程中，走行负载呈反向施加于走行液压马达，液压马达出口压力和入口压力降低，走行速度大增。尤其是作业状态下，在下坡坡道斜度相对较大时，负载方向已相反，液压马达的出口压力Pb降低，马达与泵的功能互换，导致走行速度越来越快，甚至失控，通过控制液压泵流量已不能控制液压马达转速。通常通过人为制动减速，或是在马达出口增加一只电控背压阀，当Pb降低到一定数值时，在马达的出口增加一个定值背压，上述做法可有效防止走行速度激增甚至失控情况的发生，但不能解决走行速度需要平稳控制的问题。

发明内容

本发明提供一种闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀，其包括阀体，该阀体内嵌装阀插件，该阀插件内嵌装阀套，该阀套左侧与所述阀插件之间嵌装密封圈，该阀套右侧外径小于所述阀插件的内径，该阀套右侧外部套装支撑弹簧，该支撑弹簧外侧套装弹簧帽，该弹簧帽的外边缘与所述阀插件内表面配合，阀插件内位于所述阀套左端的位置嵌装主阀芯，所述阀插件的左端连接定位套，所述定位套和所述阀插件外侧与所述阀体内腔之间嵌装阀基座，该阀基座装有阀衬套，该阀衬套内嵌装压力活塞，该压力活塞左端装有调压弹簧，该调压弹簧左端与所述阀基座的左端面接触。

优选的是，所述阀基座为右端开口左端封闭，且内部包括空腔的圆柱体结构。

更优选的是，所述阀基座的左端面包括螺孔，该螺孔与所述阀基座内的空腔连通。

更优选的是，锁紧螺母嵌入所述阀基座左端面的螺孔内，所述螺孔内嵌装调节顶杆。

更优选的是，所述调压弹簧左右两端均嵌装弹簧顶座，两个弹簧顶座外侧中心均嵌装支撑钢珠，调压弹簧右端的弹簧顶座外侧的支撑钢珠与所述压力活塞接触，调压弹簧左端的弹簧顶座外侧的支撑钢珠与所述调节顶杆接触，锁紧螺母拧进或拧出，迫使弹簧压缩或放松，从而调节弹簧弹力，进而达到调节负载设定值的目的。

优选的是，所述阀套包括内腔Ⅰ，该内腔Ⅰ为变径腔，该内腔Ⅰ中部的直径小于左右两边的直径。

优选的是，所述阀体包括轴向的进油口Ⅰ，所述阀体侧面包括径向的出油口Ⅰ和径向的回油口Ⅰ，所述阀体侧面还包括径向的泄油口Ⅰ。

优选的是，所述阀基座的径向包括泄油口Ⅱ，该泄油口Ⅱ与所述阀体的泄油口Ⅰ连通，所述阀体的泄油口Ⅰ连接至油箱，从而使高压下泄露的油液从阀体内部经由泄油口Ⅱ和泄油口Ⅰ流回至油箱，避免阀体内产生背压，同时可将泄露的油液收集至油箱，避免浪费和污染环境。

优选的是，所述阀基座的径向包括出油口Ⅱ，该出油口Ⅱ与所述阀体的出油口Ⅰ连通。

更优选的是，所述阀基座的径向包括泄油口Ⅲ，该泄油口Ⅲ位于阀基座左端调压弹簧对应的侧壁径向，以便将阀基座内位于压力活塞左端的油液泄出，避免产生背压，影响工作效率。

优选的是，阀插件位于主阀芯和所述阀套连接部分的径向包括开口，该开口与所述阀体的回油口Ⅰ连通，以便循环完毕的油液回流至液压泵中。

优选的是，所述阀插件与所述阀体之间嵌装密封圈。

优选的是，所述阀插件与弹簧帽之间装有弹性卡箍Ⅰ。

优选的是，所述阀插件嵌入所述阀基座右端，且所述阀插件与所述阀基座之间装有弹性卡箍Ⅱ。

优选的是，所述主阀芯左端包括凸出的圆柱，该凸出的圆柱左端包括径向的凹槽。

优选的是，所述定位套包括内腔Ⅱ，该内腔Ⅱ包括腔体Ⅱ′和腔体Ⅱ〞，该腔体Ⅱ′与腔体Ⅱ〞连通，腔体Ⅱ′的直径小于腔体Ⅱ〞的直径，腔体Ⅱ′位于腔体Ⅱ〞左侧。

优选的是，所述定位套右端嵌入所述阀插件内，所述定位套右端位于所述阀插件内腔和主阀芯外侧，所述定位套将所述阀插件限定在所述阀体内侧定位套的右端。

优选的是，所述主阀芯嵌入所述定位套的腔体Ⅱ〞内，所述主阀芯的左端与所述定位套的腔体Ⅱ〞之间构成空腔Ⅴ，所述主阀芯左端凸出的圆柱穿过所述定位套的腔体Ⅱ′，所述主阀芯左端凸出的圆柱外侧与所述腔体Ⅱ′之间嵌装密封圈。

优选的是，所述主阀芯内包括内腔Ⅵ，该内腔Ⅵ为变径腔，该内腔Ⅵ的中心轴与所述主阀芯的中心轴重合，该内腔Ⅵ左端的直径为d，内腔Ⅵ右端的直径大于左端的直径，该内腔Ⅵ右端通过倾斜通道与所述主阀芯左端面左上方贯通，从而使主阀芯的内腔Ⅵ与所述空腔Ⅴ连通。

优选的是，所述阀衬套内包括内腔Ⅲ，该内腔Ⅲ中部包括向内的凸出。

优选的是，所述阀衬套位于所述定位套左侧，所述定位套左端直径较小的部分嵌入所述阀衬套的内腔Ⅲ中。

优选的是，所述阀衬套的内腔Ⅲ中嵌装压力活塞。

更优选的是，所述压力活塞包括左部、中部和右部三部分，该左部、中部和右部为一体结构。

更优选的是，所述压力活塞的左部、中部和右部的外径依次减小。

更优选的是，所述压力活塞左部与所述阀衬套的内腔Ⅲ之间嵌装Y形密封圈。

更优选的是，所述压力活塞的右部包括内腔Ⅳ，该内腔Ⅳ右端的直径小于左端的直径，所述主阀芯左端凸出的圆柱的径向凹槽嵌入所述内腔Ⅳ右端直径较小的位置，从而使所述主阀芯与所述压力活塞连接。

更优选的是，所述压力活塞的中部嵌装在所述阀衬套的内腔Ⅲ中部的凸出部位，且所述压力活塞的中部与所述阀衬套的内腔Ⅲ中部的凸出之间装有密封圈。

本发明提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的工作方式是：调压弹簧嵌装在弹簧顶座之间，由于锁紧螺母大紧固作用，调压弹簧处于压缩状态，从而产生弹力，该弹力通过右侧的弹簧顶座、支撑钢珠和压力活塞作用到主阀芯上，使主阀芯向右移动并与阀套贴紧，从而将进油口Ⅰ与回油口Ⅰ间的油路通道隔开，进油口Ⅰ处的液压油不会进入回油口Ⅰ，而是经过内腔Ⅰ进入到内腔Ⅰ和内腔Ⅵ，从而使进油口Ⅰ、与内腔Ⅰ通过内腔Ⅵ与内腔Ⅴ连通。

在液压力作用下，主阀芯受到的液压作用力等于进油口Ⅰ的液压压强Pb与主阀芯内腔Ⅵ左端直径d对应的横截面积的乘积，且方向向左；出油口Ⅰ的液压压强Ps对压力活塞形成的作用力等于液压压强Ps与压力活塞左部与中部的外径差对应的横截面积的乘积，方向也向左；当进油口Ⅰ对主阀芯形成的液压力和出油口Ⅰ对压力活塞形成的液压力等于调压弹簧向左的弹簧力时，主阀芯处于平衡状态，液压油由进油口Ⅰ经主阀芯与阀套间的阀口稳定地流到回油口Ⅰ。锁紧螺母不调节的情况下，弹簧力大小不变，此时，如过出油口Ⅰ处的压力减小，则进油口Ⅰ的压力增大，反之，则进油口Ⅰ的压力减小。

将负荷阀的进油口Ⅰ与液压马达的出口连接，负荷阀的出油口Ⅰ连接液压马达的入口，负荷阀的回油口Ⅰ连接至液压走行泵的入口，液压走行泵由内燃机供给动力，所述液压走行泵的出口与所述液压马达的入口连接，所述液压马达还连接负载，所述液压走行泵还连接补油系统，此即构成闭式液压系统。

在上坡或平路时，闭式液压系统驱动的走行负载正向施加于液压马达，液压马达的入口压强Pa（等于Ps）大于进油口Ⅰ处的压强Pb，液压泵提供动力驱动走行，通过控制液压泵输出流量的大小，能够稳定控制走行速度；在下坡时，走行负载反向施加于液压马达，液压马达的入口压强Pa（等于Ps）和出口压强 Pb降低，此时，负荷阀的开口减小，液压马达的出口阻力增大，出口压强Pb增大，从而防止液压马达在负载反向作用时，Pb过小导致液压马达速度激增，达到平稳控制走行速度的目的，负荷阀内液压油循环过程中泄露的油液通过泄油口Ⅰ回流至油箱中。

通过调节锁紧螺母和调节顶杆，从而调节弹簧的压缩量，从而改变进油口Ⅰ和出油口Ⅰ的液压压强之和，以适应不同荷载对液压的要求，从而使所述负荷阀能适应不同负载状况的走行控制。

更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。

本发明提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。

本发明提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀，其通过主阀芯和压力活塞上所形成的液压力与调压弹簧的弹簧力的平衡关系，达到控制负荷阀开启大小的目的，一旦走行负载减小或反向，则负荷阀开启压力大，施加的负载大，反之，则施加的负载小，调节弹簧力，可改变负载的设定值。从而避免马达负载减小或反向时走行速度突增，防止液压马达反向拖曳现象出现，达到平稳控制作业走行速度的目的。

附图说明

图1是现有技术中闭式液压系统驱动的走行原理图；

图2是按照本发明的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的一优选实施例的结构示意图；

图3是闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀安装原理图；

图1-3中的标记分别表示：

1、液压走行泵，2、内燃柴油机，3、闭式液压系统走行补油系统

4、走行泵出口液流方向，5、走行马达出口液流方向

6、液压走行马达，7、走行负载，10、弹簧帽，11、支撑弹簧

12、阀套，13、密封圈，14、弹性卡箍，15、阀衬套，16、压力活塞

17、支撑钢珠，18、泄油口，19、锁紧螺母，20、调节顶杆

21、弹簧顶座，22、调压弹簧，23、阀基座，24、定位套

25、阀插件，26、主阀芯，27、弹性卡箍，28、阀体，30、负荷阀。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图分别详细描述按照本发明的一种闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的优选实施例，图2、图3是本发明所述一种闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的一优选实施例的结构示意图及安装原理图。

实施例1.1，本实施例提供一种闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀，其包括包括阀体28，该阀体28内嵌装阀插件25，该阀插件25内嵌装阀套12，该阀套12左侧与阀插件25之间嵌装密封圈，该阀套12右侧外径小于阀插件25的内径，该阀套12右侧外部套装支撑弹簧11，该支撑弹簧11外侧套装弹簧帽10，该弹簧帽10的外边缘与阀插件25内表面配合，阀插件25内位于阀套12左端的位置嵌装主阀芯26，阀插件25的左端连接定位套24，定位套24和阀插件25外侧与阀体28内腔之间嵌装阀基座23，该阀基座23装有阀衬套15，该阀衬套15内嵌装压力活塞16，该压力活塞16左端装有调压弹簧22。

本实施例中优选的是，阀基座23的左端面包括螺孔，该螺孔与阀基座23内的空腔连通。

本实施例中优选的是，锁紧螺母19嵌入阀基座23左端面的螺孔内，所述螺孔内嵌装调节顶杆。

本实施例中优选的是，调压弹簧22左右两端均嵌装弹簧顶座21，两个弹簧顶座21外侧中心均嵌装支撑钢珠，调压弹簧22右端的弹簧顶座21外侧的支撑钢珠17与压力活塞16接触，调压弹簧22左端的弹簧顶座外侧的支撑钢珠与调节顶杆20接触，锁紧螺母19拧进或拧出，迫使弹簧压缩或放松，从而调节弹簧弹力，进而达到调节负载设定值的目的。

本实施例中，阀套12包括内腔ⅠB，该内腔ⅠB为变径腔，该内腔ⅠB中部的直径小于左右两边的直径。

本实施例中，阀体28包括轴向的进油口Ⅰ，阀体28侧面包括径向的出油口Ⅰ和径向的回油口Ⅰ，阀体28侧面还包括径向的泄油口ⅠL。

本实施例中，阀基座23的径向包括泄油口Ⅱ，该泄油口Ⅱ与阀体28的泄油口ⅠL连通，阀体28的泄油口ⅠL连接至油箱，从而使高压下泄露的油液从阀体内部经由泄油口Ⅱ和泄油口Ⅰ流回至油箱，避免阀体内产生背压，同时可将泄露的油液收集至油箱，避免浪费和污染环境。

本实施例中，阀基座23的径向包括出油口Ⅱ，该出油口Ⅱ与阀体28的出油口Ⅰ连通。

本实施例中优选的是，阀基座23的径向包括泄油口Ⅲ 18，该泄油口Ⅲ位于阀基座23左端调压弹簧22对应的侧壁径向，以便将阀基座23内位于压力活塞16左端的油液泄出，避免产生背压，影响工作效率。

本实施例中，阀插件25位于主阀芯26和阀套12连接部分的径向包括开口，该开口与阀体28的回油口Ⅰ连通，以便循环完毕的油液回流至液压泵中。

本实施例中，阀插件25与阀体28之间嵌装密封圈13。

本实施例中，阀插件25与弹簧帽10之间装有弹性卡箍Ⅰ27。

本实施例中，阀插件25嵌入阀基座23右端，且阀插件25与阀基座23之间装有弹性卡箍Ⅱ 14。

本实施例中，主阀芯26左端包括凸出的圆柱，该凸出的圆柱左端包括径向的凹槽。

本实施例中，定位套24包括内腔Ⅱ，该内腔Ⅱ包括腔体Ⅱ′和腔体Ⅱ〞，该腔体Ⅱ′与腔体Ⅱ〞连通，腔体Ⅱ′的直径小于腔体Ⅱ〞的直径，腔体Ⅱ′位于腔体Ⅱ〞左侧。

本实施例中，定位套24右端嵌入阀插件25内，定位套24右端位于阀插件25内腔和主阀芯26外侧，定位套24将阀插件25限定在阀体28内侧定位套24的右端。

本实施例中，主阀芯26嵌入定位套24的腔体Ⅱ〞内，主阀芯的左端与定位套24的腔体Ⅱ〞之间构成空腔Ⅴ A，主阀芯26左端凸出的圆柱穿过定位套24的腔体Ⅱ′，主阀芯26左端凸出的圆柱外侧与腔体Ⅱ′之间嵌装密封圈。

本实施例中，主阀芯26内包括内腔Ⅵ，该内腔Ⅵ为变径腔，该内腔Ⅵ的中心轴与主阀芯26的中心轴重合，该内腔Ⅵ左端的直径为d，内腔Ⅵ右端的直径大于左端的直径，该内腔Ⅵ右端通过倾斜通道与主阀芯26左端面左上方贯通，从而使主阀芯26的内腔Ⅵ与空腔Ⅴ A连通。

本实施例中，阀衬套15内包括内腔Ⅲ，该内腔Ⅲ中部包括向内的凸出。

本实施例中，阀衬套15位于定位套24左侧，定位套24左端直径较小的部分嵌入阀衬套15的内腔Ⅲ中。

本实施例中，阀衬套15的内腔Ⅲ中嵌装压力活塞16。

本实施例中优选的是，压力活塞16包括左部、中部和右部三部分，该左部、中部和右部为一体结构。

本实施例中优选的是，压力活塞16的左部、中部和右部的外径依次减小。

本实施例中，压力活塞16左部的直径为ds，压力活塞16中部的直径为do。

本实施例中优选的是，压力活塞16左部与阀衬套15的内腔Ⅲ之间嵌装Y形密封圈。

本实施例中优选的是，压力活塞16的右部包括内腔Ⅳ，该内腔Ⅳ右端的直径小于左端的直径，主阀芯26左端凸出的圆柱的径向凹槽嵌入所述内腔Ⅳ右端直径较小的位置，从而使主阀芯26与压力活塞16连接。

本实施例中优选的是，压力活塞16的中部嵌装在阀衬套15内腔Ⅲ中部的凸出部位，且压力活塞16的中部与阀衬套15内腔Ⅲ中部的凸出之间装有密封圈。

本实施例提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的工作方式是：调压弹簧嵌装在弹簧顶座之间，由于锁紧螺母大紧固作用，调压弹簧处于压缩状态，从而产生弹力，该弹力通过右侧的弹簧顶座、支撑钢珠和压力活塞作用到主阀芯上，使主阀芯向右移动并与阀套贴紧，从而将进油口Ⅰ与回油口Ⅰ间的油路通道隔开，进油口Ⅰ处的液压油不会进入回油口Ⅰ，而是经过内腔Ⅰ进入到内腔Ⅰ和内腔Ⅵ，从而使进油口Ⅰ、与内腔ⅠB通过内腔Ⅵ与内腔ⅤA连通。

在液压力作用下，主阀芯受到的液压作用力等于进油口Ⅰ的液压压强Pb与主阀芯内腔Ⅵ左端直径d对应的横截面积的乘积，且方向向左；出油口Ⅰ的液压压强Ps对压力活塞形成的作用力等于液压压强Ps与压力活塞左部与中部的直径差（ds-do）对应的横截面积的乘积，方向也向左；当进油口Ⅰ对主阀芯形成的液压力和出油口Ⅰ对压力活塞形成的液压力等于调压弹簧向左的弹簧力时，主阀芯处于平衡状态，液压油由进油口Ⅰ经主阀芯与阀套间的阀口稳定地流到回油口Ⅰ。锁紧螺母不调节的情况下，弹簧力大小不变，此时，如过出油口Ⅰ处的压力减小，则进油口Ⅰ的压力增大，反之，则进油口Ⅰ的压力减小。

将负荷阀30的进油口Ⅰ与液压马达的出口连接，负荷阀的出油口Ⅰ连接液压马达的入口，负荷阀的回油口Ⅰ连接至液压走行泵的入口，液压走行泵由内燃机供给动力，所述液压走行泵的出口与所述液压马达的入口连接，所述液压马达还连接负载，所述液压走行泵还连接补油系统，此即构成闭式液压系统。

在上坡或平路时，闭式液压系统驱动的走行负载正向施加于液压马达，液压马达的入口压强Pa（等于Ps）大于进油口Ⅰ处的压强Pb，液压泵提供动力驱动走行，通过控制液压泵输出流量的大小，能够稳定控制走行速度；在下坡时，走行负载反向施加于液压马达，液压马达的入口压强Pa（等于Ps）和出口压强 Pb降低，此时，负荷阀的开口减小，在液压马达的出口阻力增大，出口压力Pb增大，从而防止液压马达在负载反向作用下速度激增，达到平稳控制走行速度的目的，负荷阀内液压油循环过程中泄露的油液通过泄油口ⅠL回流至油箱中。

通过调节锁紧螺母19和调节顶杆20，从而调节弹簧的压缩量，从而改变进油口Ⅰ和出油口Ⅰ的液压压强之和，以适应不同荷载对液压的要求，从而使所述负荷阀能适应不同负载状况的走行控制。

更多操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，不再赘述。

本实施例提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀的技术方案包括上述各部分的任意组合，上述各部分组件的简单变化或组合仍为本发明的保护范围。

本实施例提供的闭式液压系统驱动的走行控制用负荷阀，其通过主阀芯和压力活塞上所形成的液压力与调压弹簧的弹簧力的平衡关系，达到控制负荷阀开启大小的目的，一旦走行负载减小或反向，则负荷阀开启压力大，施加的负载大，反之，则施加的负载小，调节弹簧力，可改变负载的设定值。从而避免马达负载减小或反向时走行速度突增，防止液压马达反向拖曳现象出现，达到平稳控制作业走行速度的目的。