上海滬工閥門廠（集團）有限公司

1 引言

地下(xia)礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)有些地點的(de)(de)(de)作(zuo)業(ye)(ye)環境十分惡劣，為(wei)了(le)(le)(le)保(bao)(bao)護(hu)操作(zuo)人員(yuan)的(de)(de)(de)安(an)全(quan)，使(shi)用遙(yao)(yao)控(kong)(kong)操縱的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)設(she)備是(shi)非(fei)常必要的(de)(de)(de)。在(zai)國外(wai)，無線(xian)遙(yao)(yao)控(kong)(kong)的(de)(de)(de)鏟(chan)運機、有線(xian)遙(yao)(yao)控(kong)(kong)的(de)(de)(de)混凝土噴射車(che)、電(dian)腦控(kong)(kong)制的(de)(de)(de)全(quan)自動鑿巖臺車(che)等(deng)礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)設(she)備已經得到(dao)(dao)廣泛應用，取得了(le)(le)(le)良好的(de)(de)(de)使(shi)用效(xiao)果，改善了(le)(le)(le)作(zuo)業(ye)(ye)條件(jian)，降低了(le)(le)(le)勞動強度，在(zai)保(bao)(bao)障作(zuo)業(ye)(ye)人員(yuan)安(an)全(quan)的(de)(de)(de)同時又(you)提高了(le)(le)(le)作(zuo)業(ye)(ye)效(xiao)率。在(zai)國內，遙(yao)(yao)控(kong)(kong)操縱的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)設(she)備的(de)(de)(de)研(yan)(yan)制生(sheng)產還處(chu)于起步階段，存在(zai)的(de)(de)(de)一個重要問題是(shi)如何(he)把多(duo)路控(kong)(kong)制電(dian)信(xin)號(hao)成比例地轉(zhuan)換(huan)成多(duo)路液(ye)(ye)(ye)壓(ya)能(neng)輸出，完(wan)(wan)成電(dian)-液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換(huan)工作(zuo)。為(wei)實(shi)(shi)現這一突破，北(bei)京(jing)礦(kuang)(kuang)冶研(yan)(yan)究總(zong)院、楓(feng)陽(yang)液(ye)(ye)(ye)壓(ya)電(dian)磁(ci)元件(jian)廠、白銀有色金(jin)屬(shu)公(gong)司、北(bei)京(jing)重型汽車(che)制造廠合(he)作(zuo)研(yan)(yan)制了(le)(le)(le)適(shi)合(he)礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)機械使(shi)用的(de)(de)(de) 6DBF-10 型六(liu)聯電(dian)液(ye)(ye)(ye)比例閥(fa)(fa)[1]，該閥(fa)(fa)在(zai)實(shi)(shi)驗室的(de)(de)(de)測試數據達到(dao)(dao)國外(wai)同類(lei)產品(pin)的(de)(de)(de)先進(jin)水平。為(wei)了(le)(le)(le)驗證該閥(fa)(fa)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)際使(shi)用性能(neng)，在(zai)中國有色金(jin)屬(shu)工業(ye)(ye)總(zong)公(gong)司礦(kuang)(kuang)山(shan)(shan)機械化攻(gong)關(guan)項目(mu)(mu) HPC-11 型混凝土噴射車(che)研(yan)(yan)制過程(cheng)中，替代進(jin)口(kou)比例閥(fa)(fa)產品(pin)，取得了(le)(le)(le)良好的(de)(de)(de)使(shi)用效(xiao)果，保(bao)(bao)證了(le)(le)(le)該攻(gong)關(guan)項目(mu)(mu)的(de)(de)(de)順利完(wan)(wan)成[2]。

2 結構設計和工作原理

2.1 結(jie)構(gou)設計(ji)

6DBF-10 型六聯電(dian)(dian)液比例閥(fa)主(zhu)(zhu)要(yao)由主(zhu)(zhu)閥(fa)、先導減壓閥(fa)、比例電(dian)(dian)磁鐵和(he)輔助閥(fa)四部分組成，見圖1。主(zhu)(zhu)閥(fa)是該比例閥(fa)的主(zhu)(zhu)體，包(bao)括主(zhu)(zhu)閥(fa)體、主(zhu)(zhu)閥(fa)芯和(he)彈簧等(deng)。

圖1 6DBF-10 型(xing)六聯(lian)電液比例閥主(zhu)體(ti)結構(gou)

（1）主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)。其大(da)小(xiao)(xiao)直接影響整(zheng)(zheng)個比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)積，因此(ci)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)應盡可(ke)能設計得小(xiao)(xiao)些。國內一(yi)般采用(yong)每(mei)聯(lian)(lian)(lian)一(yi)片的(de)(de)(de)(de)(de)分片式(shi)(shi)(shi)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)或整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)(shi)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)兩(liang)種形式(shi)(shi)(shi)。由于(yu)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)內部(bu)通(tong)油孔道很(hen)多，又是主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯(xin)和輔(fu)助(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)包容殼體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，在(zai)連接螺栓及內部(bu)高壓油的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)下容易變形。比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是靠電磁力及先導油壓控制的(de)(de)(de)(de)(de)，操縱力較小(xiao)(xiao)，容易卡閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，因此(ci)要求主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)有較好的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)和剛度(du)(du)，防(fang)止(zhi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯(xin)卡住。分片式(shi)(shi)(shi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)比(bi)較單薄，很(hen)難(nan)同(tong)(tong)時滿(man)足強(qiang)度(du)(du)、剛度(du)(du)大(da)而體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)積又小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)要求。雖然可(ke)采取整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，加(jia)(jia)大(da)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)剛度(du)(du)，減小(xiao)(xiao)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)積，但多聯(lian)(lian)(lian)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)共用(yong)一(yi)個主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)重量(liang)很(hen)大(da)，內部(bu)結構過于(yu)復雜，大(da)大(da)增加(jia)(jia)了(le)加(jia)(jia)工難(nan)度(du)(du)，鑄(zhu)件的(de)(de)(de)(de)(de)廢品(pin)率也(ye)(ye)顯著增加(jia)(jia)，導致生產成(cheng)本(ben)提(ti)高。另(ling)外，用(yong)戶(hu)在(zai)選用(yong)比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)為不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)機配套時，對比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)聯(lian)(lian)(lian)數及閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)位機能會有不(bu)同(tong)(tong)要求，整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)(shi)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)靈活性、互(hu)換性、通(tong)用(yong)性都很(hen)差，難(nan)以(yi)滿(man)足要求。所以(yi)，在(zai)比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)(de)設計中(zhong)，采用(yong)每(mei)兩(liang)聯(lian)(lian)(lian)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)使(shi)用(yong)一(yi)個主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，即形成(cheng)塊式(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)，這樣就兼顧了(le)鑄(zhu)造、加(jia)(jia)工、強(qiang)度(du)(du)、剛度(du)(du)幾方面的(de)(de)(de)(de)(de)要求，同(tong)(tong)時也(ye)(ye)有利于(yu)用(yong)該閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)組成(cheng)不(bu)同(tong)(tong)聯(lian)(lian)(lian)數的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，滿(man)足用(yong)戶(hu)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)(tong)需求。

此外，主閥(fa)體上還設計了輔助閥(fa)（包括過載閥(fa)、防空穴(xue)閥(fa)、單向(xiang)閥(fa)）插(cha)裝孔，以便根據液壓系(xi)統需要(yao)插(cha)裝不同的(de)輔助閥(fa)，使(shi)系(xi)統整(zheng)體結構十分緊湊。

在(zai)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)與(yu)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)之間連接螺栓孔處，設計了薄(bo)墊(dian)片，減小主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)在(zai)螺栓頂緊(jin)力下的整(zheng)體(ti)(ti)變形，防(fang)止卡閥(fa)(fa)(fa)。

（2）主(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)。采用圓弧節(jie)流(liu)槽作(zuo)為主(zhu)閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)口，與三角形節(jie)流(liu)閥(fa)(fa)口相(xiang)比，具有輸出線性好、抗(kang)污能力強、主(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)不易被卡(ka)住(zhu)等優點，這對保證比例閥(fa)(fa)可(ke)靠工作(zuo)是很(hen)重要的。

（3）先(xian)導(dao)減(jian)壓閥(fa)(fa)(fa)(fa)。布置(zhi)在主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)的(de)(de)(de)兩側，每一(yi)聯(lian)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)用兩個先(xian)導(dao)減(jian)壓閥(fa)(fa)(fa)(fa)來控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)，每一(yi)個先(xian)導(dao)減(jian)壓閥(fa)(fa)(fa)(fa)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)芯位移的(de)(de)(de)一(yi)個方向(xiang)和大小，達到控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)流量(liang)大小和方向(xiang)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。由于先(xian)導(dao)減(jian)壓閥(fa)(fa)(fa)(fa)是壓力控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)元件，反饋的(de)(de)(de)是油(you)壓，對閥(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)沉割(ge)槽(cao)尺寸(cun)精度要求不高，設計中采用鉆閥(fa)(fa)(fa)(fa)通(tong)油(you)孔同時形(xing)成(cheng)閥(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)沉割(ge)槽(cao)的(de)(de)(de)方式，減(jian)少機(ji)加工量(liang)，降低成(cheng)本。

（4）比(bi)例(li)電(dian)磁鐵(tie)(tie)。比(bi)例(li)電(dian)磁鐵(tie)(tie)是電(dian)流一機(ji)械力轉(zhuan)換器件，鐵(tie)(tie)芯的純度、扼鐵(tie)(tie)的尺寸精(jing)度和摩擦性能(neng)都(dou)有很高要(yao)求。為了(le)少走彎路，縮短研制(zhi)周期，采用 GP 系(xi)列(lie)比(bi)例(li)電(dian)磁鐵(tie)(tie)，該(gai)產品(pin)是德國 BSO 控(kong)制(zhi)技術有限公司許可證產品(pin)，線性好(hao)、滯(zhi)環(huan)小、質量(liang)可靠(kao)，能(neng)夠滿足(zu)使用要(yao)求。

（5）輔助閥(fa)。為了簡(jian)化液(ye)壓系統，減少管(guan)路(lu)連接(jie)，該電液(ye)比例(li)閥(fa)除(chu)主閥(fa)、先導減壓閥(fa)、比例(li)電磁(ci)鐵外，還(huan)在主閥(fa)體上(shang)集(ji)成(cheng)(cheng)有(you)單向閥(fa)、減壓閥(fa)、安全閥(fa)、過載閥(fa)和防(fang)空穴閥(fa)，組(zu)成(cheng)(cheng)了多功能(neng)電液(ye)比例(li)閥(fa)。

各(ge)輔助閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)功能為：①單(dan)向閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)在每(mei)(mei)一(yi)(yi)聯的(de)(de)進油(you)(you)(you)路(lu)上，可(ke)(ke)防(fang)止(zhi)(zhi)工(gong)作(zuo)(zuo)時各(ge)聯的(de)(de)相互干擾，避免“點頭”現象。②減壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。減壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)用來(lai)把工(gong)作(zuo)(zuo)系(xi)統(tong)(tong)(tong)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)油(you)(you)(you)減到 3.5MPa，作(zuo)(zuo)為控(kong)制(zhi)油(you)(you)(you)源，省掉專門的(de)(de)先(xian)導供油(you)(you)(you)回路(lu)，簡化液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)(tong)(tong)。③安(an)(an)全閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。該(gai)(gai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)用來(lai)防(fang)止(zhi)(zhi)液(ye)(ye)壓(ya)(ya)系(xi)統(tong)(tong)(tong)油(you)(you)(you)壓(ya)(ya)過(guo)高(gao)(gao)，保(bao)護液(ye)(ye)壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及(ji)系(xi)統(tong)(tong)(tong)安(an)(an)全。④過(guo)載(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)防(fang)空(kong)穴(xue)(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。該(gai)(gai)電液(ye)(ye)比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)每(mei)(mei)一(yi)(yi)聯都可(ke)(ke)插裝(zhuang)(zhuang)過(guo)載(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和(he)防(fang)空(kong)穴(xue)(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。過(guo)載(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)(ke)防(fang)止(zhi)(zhi)執行(xing)機(ji)構(gou)因受過(guo)大(da)外力而引起的(de)(de)回路(lu)油(you)(you)(you)壓(ya)(ya)過(guo)高(gao)(gao)，保(bao)護比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、液(ye)(ye)壓(ya)(ya)執行(xing)元件及(ji)管路(lu)的(de)(de)安(an)(an)全。防(fang)空(kong)穴(xue)(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)(ke)對油(you)(you)(you)路(lu)進行(xing)補油(you)(you)(you)，防(fang)止(zhi)(zhi)空(kong)穴(xue)(xue)產生。如果某一(yi)(yi)聯閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)不需要(yao)過(guo)載(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)或防(fang)空(kong)穴(xue)(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，可(ke)(ke)在插裝(zhuang)(zhuang)過(guo)載(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)或防(fang)空(kong)穴(xue)(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)位(wei)置上加堵即可(ke)(ke)。

2.2工(gong)作原理(li)

電液(ye)(ye)比例閥液(ye)(ye)壓原理見圖2。

圖2 電液比例閥(fa)液壓(ya)(ya)原理（1.先導減壓(ya)(ya)閥(fa) 2.比例電磁鐵 3.主閥(fa) 4.安全閥(fa) 5.單向閥(fa) 6.減壓(ya)(ya)閥(fa) 7.過載閥(fa) 8.防空(kong)穴閥(fa)）

首先(xian)(xian)，比(bi)(bi)例(li)(li)電磁鐵(tie)與(yu)(yu)先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓(ya)閥之間以比(bi)(bi)例(li)(li)電磁鐵(tie)定力-先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓(ya)閥定壓(ya)的方式相(xiang)關(guan)連。比(bi)(bi)例(li)(li)電磁鐵(tie)在輸入電流(liu)(liu)后輸出(chu)機械(xie)力，推動先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓(ya)閥閥芯(xin)動作，關(guan)閉泄油(you)口(kou)，接通先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)供油(you)油(you)源(yuan)，有(you)先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)油(you)壓(ya)產(chan)生(sheng)。先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)油(you)壓(ya)力反向(xiang)作用于先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓(ya)閥閥芯(xin)，使其反向(xiang)移(yi)動，直至與(yu)(yu)機械(xie)力平衡，產(chan)生(sheng)與(yu)(yu)輸入電流(liu)(liu)成比(bi)(bi)例(li)(li)的先(xian)(xian)導(dao)(dao)(dao)控制(zhi)油(you)壓(ya)。

其次，主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)與(yu)先(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓閥(fa)(fa)(fa)之間以(yi)先(xian)導(dao)(dao)(dao)定(ding)壓--主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)彈簧定(ding)位(wei)的(de)方式耦連。由先(xian)導(dao)(dao)(dao)減壓閥(fa)(fa)(fa)輸出(chu)的(de)控(kong)制(zhi)油(you)壓，在主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)芯端面上(shang)產生一個液壓作用力(li)，使(shi)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)芯克服彈簧彈力(li)而(er)移動，關(guan)閉(bi)中位(wei)泄(xie)荷閥(fa)(fa)(fa)口，開啟負載閥(fa)(fa)(fa)口。當主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)芯上(shang)液壓作用力(li)與(yu)彈簧力(li)達到(dao)平衡(heng)時，主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)芯停留在與(yu)先(xian)導(dao)(dao)(dao)控(kong)制(zhi)油(you)壓相對(dui)應的(de)位(wei)置上(shang)，使(shi)主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)(fa)負載閥(fa)(fa)(fa)口產生一定(ding)的(de)開度(du)，有相應的(de)流量輸出(chu)。

總之，在額定電流(liu)(liu)范圍(wei)內，改變比(bi)例電磁鐵控(kong)制(zhi)電流(liu)(liu)，先(xian)導(dao)減壓閥控(kong)制(zhi)油壓隨(sui)之改變，主閥的負(fu)載閥口及輸(shu)出流(liu)(liu)量(liang)大小(xiao)也(ye)隨(sui)之改變，從而起到成比(bi)例控(kong)制(zhi)流(liu)(liu)量(liang)的作用。

當比例(li)(li)閥某些(xie)聯(lian)不需要成比例(li)(li)控制時(shi)，只(zhi)要把(ba)這些(xie)聯(lian)上的(de)(de)比例(li)(li)電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)和(he)先導減壓閥換成普通的(de)(de)電(dian)(dian)磁(ci)換向(xiang)閥，就可改變成沒有中間(jian)狀態、只(zhi)有開和(he)關兩種(zhong)狀態的(de)(de)普通液壓閥。

3 設計計算

比例電(dian)磁鐵、先導減壓閥及主閥三者之間(jian)的(de)合理匹配(pei)是設計的(de)關鍵環節。

3.1 先導控制油壓與主(zhu)閥(fa)芯位移(yi)

六聯電液(ye)比例閥輸出流(liu)量(liang)是由(you)主閥芯(xin)位(wei)(wei)移量(liang)來控(kong)制的(de)，主閥芯(xin)的(de)位(wei)(wei)移量(liang)又是由(you)先導控(kong)制油壓產生的(de)作(zuo)用(yong)力(li)(li)，克服主閥芯(xin)復位(wei)(wei)彈(dan)(dan)(dan)簧(huang)(huang)彈(dan)(dan)(dan)力(li)(li)、摩(mo)擦(ca)力(li)(li)、液(ye)動力(li)(li)的(de)結果。因摩(mo)擦(ca)力(li)(li)、液(ye)動力(li)(li)均(jun)很(hen)小(xiao)，忽略不計。主閥芯(xin)有大、小(xiao)兩個復位(wei)(wei)彈(dan)(dan)(dan)簧(huang)(huang)。取主閥芯(xin)直徑為 16mm，通過(guo)彈(dan)(dan)(dan)簧(huang)(huang)結構參(can)數的(de)選取和(he)彈(dan)(dan)(dan)簧(huang)(huang)彈(dan)(dan)(dan)力(li)(li)的(de)設計計算，可得下面計算公式：

p=0.13+0.28x

其中：p 為先導控(kong)制油壓；x 為主(zhu)閥(fa)芯的位移(yi)（x≤6）

當主閥芯移動到行程終點時（x=6mm)，對應的先導控制油壓為最大值 p_max=0.13+0.28×6=1.8MPa。由于有 2mm 的死區，對應閥口即將開啟時的先導控制油壓為最小值 p_min＝0.13+0.28×2=0.7MPa。先導控制油壓變化范圍應為 0.7~1.8MPa。

3.2 先導減壓閥閥芯所需(xu)推力(li)

為了使主(zhu)閥(fa)芯(xin)(xin)正常換向，先(xian)導減壓閥(fa)輸出油壓應在 0.7~1.8MPa 之間變(bian)化。取減壓閥(fa)閥(fa)芯(xin)(xin)直徑為 5mm，通過減壓閥(fa)復位彈簧參數的(de)選取可計算出先(xian)導減壓閥(fa)閥(fa)芯(xin)(xin)所(suo)需的(de)推力(li)范圍是 19~40.6N。

3.3 比例電(dian)磁鐵額定工(gong)作電(dian)流

比(bi)(bi)(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)選用型號為(wei) GP35-4-A，該比(bi)(bi)(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)最(zui)大(da)輸(shu)入電(dian)(dian)流(liu)為(wei) 1.2A，最(zui)大(da)輸(shu)出推(tui)力(li)可達 63N。由該產品樣本特性曲線可得，當輸(shu)出推(tui)力(li)為(wei) 40.6N 時(shi)，對(dui)應的輸(shu)入電(dian)(dian)流(liu)為(wei) 800mA，此即為(wei)比(bi)(bi)(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)額定工作電(dian)(dian)流(liu)。

4 加工制造

該(gai)比例閥(fa)的核心組成(cheng)部分是(shi)閥(fa)體和閥(fa)芯，這也是(shi)加工制(zhi)造的關鍵。由于主(zhu)閥(fa)體和主(zhu)閥(fa)芯較(jiao)先(xian)(xian)導閥(fa)體和先(xian)(xian)導閥(fa)芯在結構上復雜得多，因而是(shi)加工制(zhi)造的重(zhong)點。

4.1 主閥體

主閥(fa)體由于內部(bu)結構復雜(za)、通(tong)油孔道很(hen)(hen)多，對鑄(zhu)件(jian)質(zhi)量要(yao)求很(hen)(hen)高(gao)(gao)。設計中(zhong)主閥(fa)體采用(yong)高(gao)(gao)強度球墨鑄(zhu)鐵(tie)材料，這種(zhong)材料具有(you)強度高(gao)(gao)、韌性好的特點，還有(you)較好的鑄(zhu)造性能、機加工性能和減磨(mo)性能。在制(zhi)造過程(cheng)中(zhong)采用(yong)特殊的電化學(xue)清砂(sha)方(fang)法，在化學(xue)腐蝕和熱應力的共同(tong)作用(yong)下(xia)，無論是(shi)閥(fa)體表面(mian)還是(shi)深孔中(zhong)的砂(sha)子都將(jiang)從(cong)鑄(zhu)件(jian)上剝(bo)離下(xia)來，清砂(sha)效果很(hen)(hen)好。

4.2 主閥芯

主閥芯工作時換(huan)向頻繁，易產生磨損(sun)，要求(qiu)很高的表(biao)面硬(ying)度(du)。為此采用 38CrMoAl 合金(jin)材(cai)料，配合滲氮處理，HV 達到 1000 以上，較(jiao)好(hao)地滿足了(le)使用要求(qiu)。

4.3 配合間隙保證

主閥(fa)體(ti)與主閥(fa)芯(xin)配合(he)間隙有很高要求。國外(wai)一般采(cai)(cai)用(yong)金剛(gang)(gang)石鉸(jiao)刀(dao)加工閥(fa)孔(kong)，保(bao)證其尺寸公(gong)差和(he)形(xing)位公(gong)差。由于制(zhi)造專用(yong)金剛(gang)(gang)石鉸(jiao)刀(dao)費用(yong)很高，因(yin)此在(zai)研(yan)制(zhi)過程中采(cai)(cai)用(yong)研(yan)配工藝，閥(fa)孔(kong)研(yan)好(hao)，用(yong)氣動量頭(tou)精確測量閥(fa)孔(kong)的尺寸，然后根據該尺寸配磨閥(fa)芯(xin)，直至達到(dao)配合(he)間隙 0.008~0.015mm。

5 性能測試及主要技術參數

5.1 性能測試(shi)

六(liu)聯電液比例閥在進(jin)行(xing)(xing)組裝和出廠調(diao)試后(hou)，在浙江大學液壓實驗室進(jin)行(xing)(xing)了性能測試[4]。

輸出流量（Q）與穩態輸入電(dian)流（I）特性(xing)曲線(xian)見圖 3。通過多次 Q--I 曲線(xian)測(ce)試(shi)得(de)到，，滯(zhi)環 6.1%，重(zhong)復精度(du) 1.9%，達(da)到設計(ji)要求。國(guo)外同類產(chan)品該項的測(ce)試(shi)結(jie)果為：滯(zhi)環 6.2%，重(zhong)復精度(du) 1.8%。國(guo)產(chan)元件與國(guo)外同類產(chan)品性(xing)能指標基木(mu)相同。

圖(tu)3 Q-I特性曲線

5.2 主要技術參數

6DBF-10 型六聯電(dian)(dian)液比例閥的主要技術參數為：公稱通徑(jing) 10mm、額(e)定(ding)壓(ya)(ya)力 20MPa、額(e)定(ding)流量(liang) 4OL/min、先導(dao)控制油源壓(ya)(ya)力 3.5MPa、回油口允(yun)許背壓(ya)(ya) 2MPa、比例電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)額(e)定(ding)電(dian)(dian)流 800mA、開關電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)額(e)定(ding)電(dian)(dian)壓(ya)(ya) 12V、滯環 ＜7%、重(zhong)復精(jing)度(du) ＜2%、頻寬 5Hz、質量(liang) 31kg。

6 應用

為(wei)了考核(he) 6DBF-10 型六聯電液(ye)比(bi)例(li)閥的實際使用性能，將其應用在新研制(zhi)的 HPC-11 型混(hun)凝土噴射車上，用來控制(zhi)該車上的有線遙控噴射機械手(shou)。噴射機械手(shou)的液(ye)壓系統原理見圖4。

圖(tu)4 噴射機械(xie)手(shou)的(de)液(ye)(ye)(ye)壓系統（1.油(you)泵 2.背壓溢流閥 3.六聯電液(ye)(ye)(ye)比例(li)閥 4.雙向(xiang)平衡閥 5.舉升油(you)缸(gang) 6.油(you)馬(ma)達 7.制動器 8.液(ye)(ye)(ye)動順(shun)序換向(xiang)閥 9.梭(suo)閥 10.伸縮(suo)油(you)缸(gang) 11.傾動油(you)缸(gang) 12.折迭油(you)缸(gang) 13.擺動油(you)缸(gang)）

該比例閥(fa)的(de)(de)(de)特點是(shi)可(ke)接收電(dian)控(kong)信(xin)號，而電(dian)控(kong)信(xin)號在運算、處理(li)、傳(chuan)輸方面優(you)勢(shi)突出。因此，與該比例閥(fa)配(pei)套的(de)(de)(de)有(you)(you)線遙(yao)控(kong)器上(shang)(shang)只(zhi)需(xu)要兩個(ge)(ge)操(cao)縱手(shou)柄，即可(ke)完成(cheng)對六聯比例閥(fa)的(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)。噴(pen)射機械手(shou)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)六個(ge)(ge)動(dong)作油(you)缸是(shi)由該比例閥(fa)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)，因此實(shi)際(ji)工(gong)作時(shi)工(gong)人只(zhi)需(xu)操(cao)縱有(you)(you)線遙(yao)控(kong)器上(shang)(shang)的(de)(de)(de)兩個(ge)(ge)手(shou)柄，即可(ke)完成(cheng)對噴(pen)射機械手(shou)六個(ge)(ge)動(dong)作的(de)(de)(de)操(cao)縱控(kong)制(zhi)。

HPC-11 型混(hun)凝土(tu)噴(pen)(pen)射(she)(she)車在礦山井下進行了 400h 的(de)工業(ye)(ye)(ye)試(shi)驗(yan)(yan)。該(gai)車由于采用了六(liu)聯電液(ye)比(bi)例控制，噴(pen)(pen)射(she)(she)機(ji)械(xie)手實現(xian)了有(you)線(xian)遙(yao)控功能，噴(pen)(pen)射(she)(she)機(ji)械(xie)手的(de)動(dong)作(zuo)可遠距離(li)無級(ji)調節與控制，操縱自(zi)如。通過使用有(you)線(xian)遙(yao)控器，操作(zuo)者(zhe)可在現(xian)場選擇(ze)適宜(yi)的(de)工作(zuo)地(di)點，以獲得較好的(de)觀察角度，也(ye)使反彈的(de)噴(pen)(pen)射(she)(she)料不會打到操作(zuo)者(zhe)身上，在提高作(zuo)業(ye)(ye)(ye)安(an)全性的(de)同時，還提高了作(zuo)業(ye)(ye)(ye)效率(lv)，減輕了工人的(de)勞動(dong)強度，因此深受現(xian)場工人的(de)歡迎(ying)。在整個工業(ye)(ye)(ye)試(shi)驗(yan)(yan)期間，該(gai)六(liu)聯電液(ye)比(bi)例閥工作(zuo)良好，未出現(xian)任何故障(zhang)，為混(hun)凝土(tu)噴(pen)(pen)射(she)(she)車研制工作(zuo)的(de)順利(li)完成創造了有(you)利(li)條件。

7 結語

（1）6DBF-10 型六聯電液(ye)比(bi)例閥是一種新(xin)型的電液(ye)接(jie)口元件(jian)，實(shi)現了多(duo)路(lu)(lu)電信號到多(duo)路(lu)(lu)液(ye)壓能的成(cheng)比(bi)例轉換。該閥的滯(zhi)環(huan)、重復(fu)精(jing)度和頻寬(kuan)等主要技術指標達(da)到國際先進水平，可以替代同類進口產品，為(wei)國家節(jie)約外(wai)匯(hui)。

（2）該(gai)比例閥與傳統的手動操縱(zong)液(ye)壓閥相比，系統布置柔性加大(da)、操縱(zong)方(fang)便、安全性好(hao)，可有線(xian)或無線(xian)遙控(kong)(kong)主機。由(you)于以電信號為控(kong)(kong)制(zhi)輸入(ru)信號，可以將計算機技(ji)術、數字技(ji)術、自動控(kong)(kong)制(zhi)技(ji)術引入(ru)到主機的控(kong)(kong)制(zhi)之中(zhong)，使主機上等(deng)級(ji)，擴(kuo)大(da)使用范圍，提(ti)高(gao)工效(xiao)，提(ti)高(gao)競爭(zheng)能力(li)。

（3）該比例閥適(shi)合(he)在多種礦山設備上使(shi)(shi)用，如混凝土噴(pen)射車(che)、鑿巖臺車(che)、鏟運(yun)機(ji)等。此外，還適(shi)合(he)工程(cheng)機(ji)械及建筑機(ji)械使(shi)(shi)用，如高空作業車(che)、小型挖掘(jue)機(ji)、小型裝載機(ji)等，其(qi)推廣(guang)應用前景十分廣(guang)闊。