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1、一种节流调速阀的研制与应用 摘 要：本文论述了依据节流调速的原理及特性，并结合井下液压传动系统的特点，探讨设计出了一种新型的节流调速阀，满意了井下液压系统困难的功能，并广泛运用于实际生产中。 关键词：液压传动 节流调速 实际生产 中图分类号：THl37.5 文献标识码：A 文章编号：1673-379103-0073-02 液压传动不仅可实现更高精度的自动限制，而且可以实现遥控，所以液压传动在许多领域得到了广泛的运用。近年来越来越多的井下设备也采纳了液压传动来完成其井下各种困难的功能，然而在井下液压传动中往往须要对液压缸速度进行精确限制，所以探讨设计一种节流调速阀来解决由于负载改变导致液压缸速度
2、波动的难题，这在实际运用中具有特别重要的意义。 1 液压传动中调速作用及调速原理 在液压传动中利用调速阀变更进入执行元件的流量使之变速，达到使执行元件根据设计的速度平稳运行的目的，在运用中特别重要。 一般液压传动机构都须要调整执行元件运动速度，而液压缸是液压传动中最为普遍的执行元件。 在不考虑液压油的压缩性和泄漏性的状况下，液压缸的运动速度1为： V=q/A 式中：q为输入执行元件的流量； A为液压缸的有效面积。 从上式可知，变更输入液压缸的流量q或变更液压缸有效面积A都可以达到变更速度的目的。但对于特定的液压缸来说，液压缸有效面积A肯定，只能采纳变更输入液压缸流量q的方法来变速。 如图1所示
3、，将节流阀串联在液压泵与执行元件之间，同时在节流阀与液压泵之间并联一个溢流阀，调整节流阀可使进入液压缸的流量变更.由于系统中采纳定量泵供油，多余的油从溢流阀溢出，这样节流阀就能达到调整液压缸速度的目的。 2 井下液压传动中节流调速阀研制 2.1 液压传动中节流调速流量特性 在液压传动中调速通常有节流调速、容积调速、容积节流调速。而由于节流调速结构简洁，速度稳定性好，牢靠性稳定性高而得到广泛运用。 节流阀是借助变更阀口通流面积或通道长度来变更阻力的可变液阻，在液压回路中，液阻对通过的流量起限制作用，因此节流阀可以调速。 节流阀的输出流量与节流口的结构形式有关2，好用的节流口都介于志向薄壁孔和瘦长
4、孔之间，故其流量特性可用小孔流量通用公式qv=CATp来描述。当C、p和肯定时，只要变更节流口AT，就可以调整通过节流口的流量qv。 一般的节流阀，假如希望节流阀的阀口面积AT调定后，通过其流量qv不再发生改变，以使执行元件的速度保持稳定不变，但是事实上是做不到的。其主要缘由是液压传动负载一般状况下不为定值，负载改变后，执行元件的工作压力也随之改变；与执行元件相连的节流阀，其前后压差p发生改变后，流量也就改变。另外油温改变时引起的粘度发生改变，小孔流通公式中的系数C值就发生改变，从而使流量发生改变。 另外油液中的杂质及因氧化而产生的胶质和沥青等胶状物质也会堵塞节流口或者积聚在节流口上，积聚物有
5、时又会被高速液流冲掉，使节流口面积时常改变而影响流量稳定性。通流面积越大，水力直径越大，节流通道越短，节流口就越不简单堵塞，流量稳定性越好。 由以上分析可知，运用一般的节流阀很难达到精确限制执行元件速度的目的。所以为了使节流阀的流量比较稳定及执行元件的速度比较精确，实行反馈及自动补偿的方式，使节流阀阀芯两侧的压差保持动态平衡，从而保证节流阀的流量相对比较稳定，从而实现精确限制执行元件的速度。 2.2 节流阀的节流口结构形式 节流阀的节流口结构形式有针阀式、偏心槽式、三角槽式、周向隙缝式及轴向隙缝式等几种。其中三角槽式阀芯作轴向移动时，变更了通流面积的大小，这种节流口结构简洁，工艺性好，水力直径
6、中等，可得较小的稳定流量，调整范围较大，由于几条三角槽沿四周方向匀称分布，径向力平衡，故调整时所需的力也较小，这是一种目前应用很广的节流口形式。 2.3 井下液压传动节流调速回路工作原理 如图3所示，P1及P2的差值p确定调速阀开口大小，其中P1的大小取决于液压马达负载，P2可以远程限制节流阀来调整，在工作过程中依据P1的大小实时限制节流阀变更P2，从而限制节流调速阀阀口开口大小，即变更节流调速阀的流量q，从而使液压缸根据设计的速度运行，达到调速的目的。 2.4 井下液压传动节流调速阀结构 由于一般的节流调速阀无法满意井下设备对精确限制液压缸速度的须要，依据液压传动中节流调速特性、节流口结构形
7、式以及井下液压传动节流调速回路工作原理，探讨设计了一种新型的井下液压传动节流调速阀，其结构主要由阀盖、弹簧、阀芯、阀体、导向套、阀口、封套、密封圈等组成。其中A口及B口是两个限制油路，C口是确定液压缸运动速度的油路。当P1P2+P弹时，阀芯向右移动进入封套进行节流，阀口流通面积减小，即C口的流量q减小，液压缸运动速度降低。反之，当P1P2+P弹时，阀芯向左移动，阀口流通面积增大，即C口的流量q增加，液压缸运动速度加快。另外P1取决于液压马达负载的大小，而P2可以通过地面远程控制进行实时调节，使P1与P2+P弹达到动态平衡，达到精确控制液压缸速度的目的，从而使液压马达切削速度与液压缸速度达到合理
8、的匹配，满足井下液压传动对速度精确控制的要求。 3 实际应用 在井下取芯系统中，钻头在高速旋转切削岩石的同时须要供应给钻头肯定的钻压，否则只是旋转而不会钻进，达不到取芯的目的。在取芯过程中当钻头接触岩石进行切屑时，马达输入压力将上升，岩石越硬压力上升越高，所以要求钻进速度降低否则钻头会卡死；相反岩石硬度越低，切削越快，要求钻进速度越快，否则形成空转，效率低。所以在取芯过程中要求马达输入压力、施加在钻头上的压力及钻进速度要求达到动态的合理的匹配，使取芯效率达到最佳。为此研制的节流调速阀解决了此技术问题，这在现场实际运用中得到了广泛的运用。 4 结论 节流调速阀是液压传动中限制执行元件运动速度的一
9、种利器，主要应用在回路中与定量泵、溢流阀组成节流调速回路，通过变更回路中节流阀通流面积的大小来限制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以调整其运动速度。节流调速是液压限制系统的重要组成部分，由于其结构简洁，速度稳定性好，牢靠性稳定性高而得到广泛运用。尤其是越来越多的液压传动系统要高精确限制执行元件的速度，所以探讨设计新型的节流调速阀来满意此类系统的须要具有特别重要的意义。 参考文献 1 许福玲，陈尧明.液压与气压传动M.3版.机械工业出版社，2022. 2 李新德.液压与气动技术M.中国商业出版社.2022. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页