流量可控阀——精确控制液压蓄能器的储存和释放流量

由于液压蓄能器的流量难以精确控制和估计，如果系统需要精确控制液压蓄能器的储存和释放流量，一般需要在液压蓄能器的入口设置一个流量控制阀（图6-3），比如比例流量控制阀等。该方案的最大优点就是可以获得和传统节流调速相匹配的速度控制特性，但存在以下两个不足之处。

图6-3 液压蓄能器-比例流量阀能量回收示意图

（1）以损耗能量为代价

液压蓄能器和液压缸回收腔之间必然存在压差（p₁-p₃），由于比例流量阀必须存在一定的最小压差才能保证工作，而液压蓄能器的压力又会随负载下降过程逐渐升高，因此为了保证负载可以下降到最低位，液压蓄能器的最高工作压力必须低于回收腔的压力。因此在负载下放的初始阶段，液压蓄能器的压力较低，此时阀口压差损耗较大。因此下放过程中在阀口的压差损耗是该方案的不足之处。

（2）比例流量阀的控制

采用液压蓄能器后，比例流量阀的T口，不再与油箱相连，而是直接和液压蓄能器进油口相连，必然导致比例流量控制阀两端的压力差和原来传统控制模式下不同；以比例节流阀作为释放阀为例，比例节流阀的阀口压差始终处于动态调整中，在相同目标流量时，阀口压差越大，阀芯位移越小，反之，阀口压差越小，阀芯位移越大。(www.xing528.com)

由于流量计测量流量的动态响应较慢以及实际挖掘机的安装空间有限等，实际挖掘机一般不安装流量传感器。因此，编者提出了一种可根据液压蓄能器压力自动调整阀口流量的结构方案，并申请了相应的专利，如图6-4所示。

图6-4 一种基于压差控制的液压蓄能器流量释放比例节流阀结构方案

1—螺栓 2、8、10、11—螺堵 3—先导阀芯 4—复位弹簧 5—反馈弹簧 6—盖板 7—先导阀套 9—先导阀体 12—阻尼器 13—主阀套 14—主阀芯 15—垫片

在图6-4中，释放阀的进口压力即为液压蓄能器的压力，当释放阀的进口压力（A口）较小时，先导阀芯3在反馈弹簧5的预压缩力的作用下，处于最上端，即先导控制阀口为负开口，先导油液没有流动，因而主阀芯14上腔的压力与进口压力相等，由于复位弹簧4和主阀芯14的上下面积差的原因，主阀口（A-B）处于关闭状态。无论进油口压力（液压蓄能器压力）有多高，均没有液压油从A口流向B口。这个功能实现了只有当液压蓄能器压力大于某个阈值时，才能实现流量释放功能。

当阀的进口压力p_a足够大时，由于先导阀芯3的上端直径d₂大于下端直径d₁，先导阀芯3受到一个向下的轴向液压不平衡力：；当轴向液压不平衡力大于反馈弹簧5的预压缩力时，推动先导阀芯3下移，先导阀口打开，先导液流经过阻尼器12、先导阀口至先导阀体9的Y口。因此，主阀芯14上腔的控制压力p₃低于进口压力p_a，在主阀芯14上下两腔压差的作用下，主阀芯14有一向上的位移x，阀口开启。与此同时，主阀芯14的位移经反馈弹簧5转化为反馈力，作用在先导阀芯3上，与轴向液压不平衡力F_c相平衡，使先导阀芯3稳定在某一平衡点上，使主阀芯14的位移近似与进口压力p_a成比例。这就不仅构成阀内主阀芯14的位移-力反馈的闭环控制，同时由于位移-力反馈闭环的存在，主阀芯14上的液动力和摩擦力干扰受到抑制，对阀性能的影响能显著降低。