先导缓冲阀、先导控制回路及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及缓冲阀，具体地，涉及一种先导缓冲阀。此外，还涉及一种先导控制回路及工程机械。


背景技术：

2.为了减缓主控制阀的阀芯回中位的时间，一般会在先导控制阀与主控制阀之间设置缓冲阀，以便于减小执行结构(如液压油缸或液压马达)惯性冲击的作用。
3.如图1所示，缓冲阀安装在先导控制阀6与主控制阀7之间，缓冲阀的左侧进油口a分别与第一单向节流阀的进油口和换向阀8的左侧先导容腔连接，缓冲阀的右侧进油口c分别与第二单向节流阀的进油口和换向阀8的右侧先导容腔连接，换向阀8的两个工作油口分别与第一单向节流阀的出油口和第二单向节流阀的出油口一一对应连接，且第一单向节流阀的出油口与缓冲阀的左侧出油口b连接，第二单向节流阀的出油口与缓冲阀的右侧出油口d连接，换向阀8的回油口与缓冲阀的回油口t连接。
4.下面进一步介绍其工作原理，并以操作先导控制阀6使先导油液从左侧油口a进入缓冲阀的左侧进油口a为例进行说明，操作先导控制阀6使先导油液从右侧油口b进入缓冲阀的右侧进油口c时与操作先导控制阀6使先导油液从左侧油口a进入缓冲阀的左侧进油口a的工作原理相同。
5.当操作先导控制阀6使先导油液从左侧油口a进入缓冲阀的左侧进油口a时，一部分先导油液通过单向阀进入主控制阀7的右侧先导容腔xa；同时，另一部分先导油液进入换向阀8的左侧先导容腔，到达左位机能，使主控制阀7的左侧先导容腔xb内的先导油液经由缓冲阀的右侧出油口d和回油口t流回油箱，推动主控制阀芯向左换向，使工作泵的压力油液进入油缸有杆腔。
6.当停止操纵先导控制阀6时，缓冲阀的左侧进油口a及左侧出油口b均没有压力输出，换向阀8在弹簧作用下向左移动，处于中位截止状态；主控制阀芯在在弹簧的作用下向右移动，推动其右侧先导容腔xa中的先导油液流向缓冲阀的左侧出油口b，理论上，先导油液通过节流孔流回油箱，但是，在实际应用中，主控制阀7右侧先导容腔xa流向缓冲阀的左侧出油口b的先导油液容易从换向阀8的阀芯与缓冲阀的阀体之间的配合间隙泄露，从而所起的缓冲效果不明显，甚至没有缓冲效果。


技术实现要素：

7.本实用新型第一方面所要解决的技术问题是提供一种先导缓冲阀，该先导缓冲阀消除了阀芯和阀体之间的泄漏，能够有效地减小执行机构的惯性冲击的作用。
8.本实用新型第二方面所要解决的技术问题是提供一种先导控制回路，该先导控制回路能够有效地减小执行机构的惯性冲击的作用。
9.本实用新型第三方面所要解决的技术问题是提供一种工程机械，该工程机械能够有效地减小执行机构的惯性冲击的作用。
10.为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种先导缓冲阀，包括阀体，所述阀体内沿轴向布置有两个单向阀以及位于两个所述单向阀之间的柱塞；所述单向阀包括阀芯和设于所述阀芯上的节流孔，所述阀体包括第一进油口、第一出油口、第二进油口和第二出油口，所述第一进油口与所述第一出油口之间以及所述第二进油口与所述第二出油口之间分别设置有所述阀芯，所述柱塞能够推动所述阀芯以使所述第一进油口与所述第一出油口之间，或者所述第二进油口与所述第二出油口之间导通。
11.可选地，所述单向阀还包括固定设置在所述阀体内的阀套，所述阀芯可轴向移动地设置在所述阀套内，且所述阀芯与所述阀套之间形成主阀口。
12.可选地，所述阀套靠近所述柱塞的端壁上设置有第一通孔，所述阀芯包括滑动段和密封段，所述密封段能够对所述第一通孔密封以截止所述主阀口。
13.具体地，所述密封段靠近所述柱塞的端部为圆锥台结构。
14.具体地，所述柱塞包括台阶段和位于所述台阶段两端的推动段，所述推动段的横截面积小于所述台阶段的横截面积，且所述推动段的横截面积小于所述第一通孔的横截面积。
15.可选地，还包括复位元件，所述复位元件一端抵靠所述阀体的端部封堵，其另一端抵靠所述阀芯。
16.具体地，所述阀芯上设有第二通孔，且所述阀芯靠近所述柱塞的端部设有凹槽，所述第二通孔通过所述节流孔与所述凹槽连通。
17.可选地，所述阀体的数量为两个，一个所述阀体的第一出油口与另一个所述阀体的第一进油口连接，且一个所述阀体的第二出油口与另一个所述阀体的第二进油口连接。
18.本实用新型还提供一种先导控制回路，包括先导控制阀、主控制阀和上述技术方案中任一项所述的先导缓冲阀，所述先导控制阀通过所述先导缓冲阀与所述主控制阀连接。
19.本实用新型还提供一种工程机械，包括上述技术方案所述的先导控制回路。
20.通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：
21.本实用新型取消了现有技术的缓冲阀中的换向阀结构，使用柱塞来控制一侧的单向阀的开启，消除了阀芯和阀体之间的泄漏。在先导控制回路中，当操作先导控制阀使先导油液进入缓冲阀时，先导油液能够直接通过一端的单向阀流向主控制阀一端的先导容腔，同时，柱塞推动另一端的单向阀，使主控制阀另一端的先导容腔中的先导油液通过对应的单向阀流回油箱，从而能够正常对液压油缸进行控制；当停止先导控制阀时，柱塞回到中间位置，第一进油口与第一出油口通过对应的阀芯上的节流孔连通，第二进油口与第二出油口通过对应的阀芯上的节流孔连通，使得主控制阀芯缓慢地回到中位，从而使液压油缸缓慢停止，达到减小执行机构的惯性冲击的作用。
22.本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
23.附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
24.图1是现有技术的先导控制回路的液压原理图；
25.图2是现有技术的实测先导压力曲线；
26.图3是本实用新型第一种具体实施方式的先导缓冲阀的结构示意图之一；
27.图4是图3中ⅰ部分的局部放大图之一，其中，先导缓冲阀处于初始状态；
28.图5是图3中ⅰ部分的局部放大图之二，其中，先导缓冲阀处于停止状态；
29.图6是本实用新型具体实施方式的先导缓冲阀的结构示意图之二，其中，先导缓冲阀处于正常工作状态；
30.图7是图6中ⅱ部分的局部放大图；
31.图8是图6中ⅲ部分的局部放大图；
32.图9是本实用新型第二种具体实施方式的先导控制回路的液压原理图；
33.图10是本实用新型第三种具体实施方式的先导缓冲阀的液压原理图；
34.图11是本实用新型具体实施方式的实测先导压力曲线。
35.附图标记说明
36.1阀体
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a1第一进油口
37.a2第一出油口
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b1第二进油口
38.b2第二出油口
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2柱塞
39.31阀芯
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32节流孔
40.33阀套
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34第一通孔
41.35第二通孔
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36凹槽
42.4复位元件
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5端部封堵
43.6先导控制阀
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a左侧油口
44.b右侧油口
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7主控制阀
45.xa右侧先导容腔
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xb左侧先导容腔
46.8换向阀
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a缓冲阀的左侧进油口
47.b缓冲阀的左侧出油口
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c缓冲阀的右侧进油口
48.d缓冲阀的右侧出油口
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t缓冲阀的回油口
49.9先导缓冲阀
具体实施方式
50.以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
51.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”或“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
53.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外”是以相应部
件的内和外定义的，另外“左、右”是以相应的附图的图面方向为基准定义的，并且“轴向”是以本实用新型提供的先导缓冲阀的单向阀布置方向定义的，具体地在本实用新型提供的附图中，“轴向”为图面方向的左右方向，而“径向”则是垂直于该“轴向”的方向。需要说明的是，这些方位词只用于说明本实用新型，并不用于限制本实用新型。
54.如图3至图8所示，本实用新型提供一种先导缓冲阀，包括阀体1所述阀体1内沿轴向布置有两个单向阀以及位于两个所述单向阀之间的柱塞2；所述单向阀包括阀芯31和设于所述阀芯31上的节流孔32，所述阀体包括第一进油口a1、第一出油口a2、第二进油口b1和第二出油口b2，所述第一进油口a1与所述第一出油口a2之间以及所述第二进油口b1与所述第二出油口b2之间分别设置有所述阀芯31，所述柱塞2能够推动所述阀芯31以使所述第一进油口a1与所述第一出油口a2之间，或者所述第二进油口b1与所述第二出油口b2之间导通。
55.在本实用新型的先导缓冲阀中，柱塞2布置在两个单向阀之间，先导缓冲阀的进油口分为第一进油口a1与第二进油口b1，先导缓冲阀的出油口分为第一出油口a2和第二出油口b2，第一进油口a1与第一出油口a2之间布置阀芯31，第二进油口b1与第二出油口b2之间布置阀芯31，柱塞2能够推动单向阀的阀芯31沿轴向移动，从而打开第一进油口a1与第一出油口a2之间的通道，或者打开第二进油口b1与第二出油口b2之间之间的通道。
56.具体地，结合图9，由于先导控制阀6的左侧油口a通过先导缓冲阀9对主控制阀7输送先导油液与先导控制阀6的右侧油口b通过先导缓冲阀9对主控制阀7输送先导油液的工作原理相同，因此，以先导控制阀6的左侧油口a通过先导缓冲阀9对主控制阀7输送先导油液的工作过程进行说明；参照图6至图8，当操作先导控制阀6使先导油液进入先导缓冲阀9时，第一进油口a1流入的先导油液分为两部分，一部分推动对应的阀芯31向左移动，打开第一进油口a1与第一出油口a2之间的通道，从而该部分先导油液通过第一出油口a2流向主控制阀7的右侧先导容腔xa，推动主控制阀芯向左移动，到达左位机能，使液压泵输出的压力油液进入液压油缸的有杆腔；同时，另一部分先导油液推动柱塞2向右移动，柱塞2推动右侧的阀芯31移动，打开第二进油口b1与第二出油口b2之间的通道，主控制阀芯向左移动的同时会推动主控制阀7的左侧先导容腔xb中的油液流向第二出油口b2，从而依次经过第二进油口b1、先导控制阀6的右侧油口b流回油箱，实现液压油缸的回缩动作；当停止操作先导控制阀6时，由于第一进油口a1没有先导油液，主控制阀芯会在弹簧的作用下向右移动，使右侧先导容腔xa中的油液流向第一出油口a2，而此时，参照图3，阀芯31已经回到初始位置，第一进油口a1与第一出油口a2之间通过对应的阀芯31上的节流孔32连接，使得油液只能节流孔32流向第一进油口a1，迅速建立起压力并使主控制阀芯缓慢地向右移动，从而使液压油缸缓慢停止，达到减小执行机构的惯性冲击的作用。同理地，当操作先导控制阀6，使先导油液通过第二进油口b1进入先导缓冲阀9时，也能够实现液压油缸的伸出动作以及达到减小执行机构的惯性冲击的作用。相对于现有技术而言，本实用新型取消了现有方案中缓冲阀内的换向阀8，消除了换向阀8和阀体1之间的泄漏，具有很好的缓冲节流效果，避免了因惯性给整机带来的冲击，能够保证执行机构工作稳定、可靠。
57.需要说明的是，本实用新型提供的先导缓冲阀的两个单向阀的结构相同，为了便于描述，以下主要以左侧的单向阀为例进行说明。
58.通常地，单向阀还包括阀套33，阀套33固定设置在阀体1内，阀套33侧壁上设置有
通孔，能够与阀体1上的出油口连通，例如，参照图3，第一出油口a2与左侧的阀套33上的通孔连通，第二出油口b2与右侧的阀套33上的通孔连通；阀芯31设置在对应的阀套33内，并且能够沿着轴向移动，阀芯31与阀套33之间形成主阀口。
59.其中，所述的“主阀口”是指单向阀中能够控制进油口与出油口之间导通与截止的通道，具体地，参照图4，图4示出了左侧单向阀的一种结构形式，阀套33的端壁上设置有第一通孔34，第一通孔34靠近柱塞2，该第一通孔34为单向阀的进油口，与阀体1上对应的第一进油口a1连通，阀套33侧壁上的通孔为单向阀的出油口，与阀体1上对应的第一出油口a2连通；对应地，阀芯31可以分为滑动段和密封段两部分，滑动段的外周面与阀套33的内侧壁贴合，且能够在阀套33内移动，滑动段能够带动密封段向阀套33的第一通孔34移动，使密封段伸入第一通孔34，图4提供了阀芯31与第一通孔34之间的密封配合结构形式，其中，密封段的端部设置为圆锥台结构，使密封段的端部能够与第一通孔34之间实现锥面密封；当然，阀芯31也可以为其它能够实现密封的结构形式，例如，阀芯31的密封段为圆柱结构，使圆柱结构的外径与第一通孔34内径相等，使阀芯31的密封段插入第一通孔34实现两者的密封配合，或者，使圆柱结构的外径大于第一通孔34内径相等，第一通孔34靠近阀芯31的端部形成阶梯结构，使阀芯31的密封段直接与第一通孔34的端面抵接实现两者的密封配合。
60.为了实现阀芯31在移动后能够复位，在阀体1的端部封堵5与阀芯31之间还可以设置复位元件4，复位元件4一端抵靠端部封堵5，其另一端抵靠阀芯31；复位元件4优选为复位弹簧。在具体工作中，一部分先导油液推动阀芯31克服复位弹簧的弹性力而打开一侧的单向阀的阀口，另一部分先导油液推动柱塞2，使柱塞2推动阀芯31克服复位弹簧的弹性力而打开另一侧的单向阀的阀口，使先导控制阀6能够通过先导缓冲阀9为主控制阀7提供先导油液；当停止操作先导控制阀6时，阀芯31能够在复位弹簧的作用下恢复到初始位置，使先导缓冲阀9进油口与出油口通过节流孔连通，使回油过程能够缓慢进行。
61.在本实用新型的具体实施方式中，参照图3，柱塞2分为台阶段和推动段，台阶段的外周面与阀体1的内壁贴合，能够在阀体1内沿着轴向移动，推动段的横截面积小于台阶段的横截面积，油液能够作用在推动段的外周面上而推动柱塞2移动；推动段的横截面积小于第一通孔34的横截面积，在柱塞2处于中位时，柱塞2的推动段能够有间隙地伸入到第一通孔34内。
62.在本实用新型的具体实施方式中，参照图4，阀芯31上设有第二通孔35，阀芯31的端部设有凹槽36，凹槽36靠近柱塞2，第二通孔35通过节流孔32与凹槽36连通。在阀芯31处于初始位置时，第二通孔35与阀套33上的通孔连通。
63.一般地，节流孔32的孔径，需要根据主控制阀芯两端封闭容积的大小进行适配，例如，在具体实施例中，节流孔32直径可在之间。若节流孔32的孔径太小，可能在实际应用过程中，会因为系统杂质而堵塞节流孔32，导致主控制阀芯两端的回油不能顺畅的返回，引起系统故障。为此，参照图10，可以选择2个使用大的节流孔32串联使用，使一个阀体1的第一出油口a2与另一个阀体1的第一进油口a1连接，且一个阀体1的第二出油口b2与另一个阀体1的第二进油口b1连接，保证主控制阀芯两端的回油的顺畅性。
64.参照图9，本实用新型提供的先导控制回路，包括先导控制阀、主控制阀和先导缓冲阀9，先导控制阀6通过先导缓冲阀9与主控制阀7连接；先导缓冲阀9为上述实施例中所述的先导缓冲阀。
65.具体地，先导控制阀6的左侧油口a与先导缓冲阀9的第一进油口a1连接，先导控制阀6的右侧油口b与先导缓冲阀9的第二进油口b1连接，先导缓冲阀9的第一出油口a2与主控制阀7的右侧先导容腔xa连接，先导缓冲阀9的第二出油口b2与主控制阀7的左侧先导容腔xb连接。
66.当先导控制阀6向先导缓冲阀9输出的先导油液时，一部分先导油液推动一侧单向阀的阀芯31移动，形成向主控制阀7提供先导油液的供油油路，另一部分先导油液推动柱塞2，使柱塞2推动另一侧单向阀的阀芯31移动，形成主控制阀7的回油油路，使主控制阀7能够正常控制执行机构的动作。当先导控制阀6停止操作时，阀芯31在复位弹簧的作用下回到初始位置，使主控制阀7通过节流孔32进行回油，在节流孔32的阻尼作用下，迅速的建立起压力并使主控制阀芯缓慢移动，明显的减缓了主控制阀芯回中位的时间，有效的减小执行机构的惯性冲击的作用。
67.图2是图1中的缓冲阀的实测先导压力曲线，表示先导压力随着时间的变化的轨迹曲线。压力检测点分别接在缓冲阀的左侧进油口a、左侧出油口b、右侧进油口c、右侧出油口d位置，单位为bar(巴)，横坐标表示压力采集的时间，单位为秒，采集频率为50hz。
68.其中，横坐标在15.4秒至17.3秒的区间内，此时操作先导控制阀6，先导控制阀6的左侧油口a输出先导控制压力，对应左侧进油口a与左侧出油口b的压力曲线。在17.3秒至19.2秒的区间内，此时先导控制阀6停止操作，缓冲阀起作用，对应左侧进油口a与左侧出油口b的压力曲线。在19.2秒至21秒的区间内，此时操作先导控制阀，先导控制阀b油口输出先导控制压力，对应右侧进油口c和右侧出油口d的压力曲线。在21秒至22秒的区间内，此时先导控制阀停止操作，缓冲阀起作用，对应右侧进油口c和右侧出油口d的压力曲线。
69.从图2中可以看出，当先导控制阀6停止操作时，在17.3秒至19.2秒的区间内，左侧出油口b的压力变化曲线与左侧进油口a的压力变化曲线趋于重合。在21秒至22秒的区间内，右侧出油口d的压力变化曲线与右侧进油口c的压力变化曲线趋于重合。由此可见，现有技术方案的缓冲阀不起缓冲节流效果，与实际操作中装配有现有技术方案的缓冲阀的挖掘机的动臂和斗杆突然停止时出现整机前后抖动明显的现象相吻合。
70.图11是本实用新型的先导缓冲阀的实测先导压力曲线，表示先导压力随着时间的变化的轨迹曲线。压力检测点分别接在先导缓冲阀的第一进油口a1、第一出油口a2、第二进油口b1、第二出油口b2位置，单位为bar(巴)。横坐标表示压力采集的时间，单位为秒，采集频率为50hz。
71.其中，横坐标1.1秒至3.9秒的区间内，此时操作先导控制阀6，先导控制阀6的左侧油口a输出先导控制压力，对应第一进油口a1和第一出油口a2的压力曲线。在3.9秒至6.9秒的区间内，此时先导控制阀6停止操作，先导缓冲阀起作用，对应第一进油口a1和第一出油口a2的压力曲线。在6.9秒至10秒的区间内，此时操作先导控制阀6，先导控制阀6的右侧油口b输出先导控制压力，对应第二进油口b1和第二出油口b2的压力曲线。在10秒至12秒的区间内，此时先导控制阀6停止操作，先导缓冲阀起作用，对应第二进油口b1和第二出油口b2的压力曲线。
72.从图11中可以看出，当先导控制阀6停止操作时，在3.9秒至6.9秒的区间内，第一出油口a2的回油压力降低的趋势，明显滞后于第一进油口a1的回油压力。在10秒至12秒的区间内，第二出油口b2的回油压力降低的趋势，明显滞后于第二进油口b1的回油压力。
73.由此可见，本实用新型提供的先导缓冲阀，在先导控制阀6停止操作时，明显的减缓了主控制阀芯两端的先导腔回油压力降低的时间，有效的延缓了主控制阀芯回中位的时间，降低了液压油缸突然停止时因工作装置的惯性给整机带来的冲击。
74.因此，本实用新型能够消除了现有技术方案中缓冲阀内的三位三通换向阀的阀芯和阀体1之间的泄漏，起到缓冲作用，保证整机工作稳定、可靠。
75.本实用新型提供的先导缓冲阀能够应用于挖掘机等工程机械上，使工程机械具有较好的工作稳定性。
76.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
77.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
78.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。