上海滬工閥門廠（集團）有限公司

1 引言

地下礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)有(you)些地點的(de)(de)(de)作業(ye)環境十分惡(e)劣，為(wei)了(le)(le)(le)保(bao)護操(cao)(cao)作人員的(de)(de)(de)安(an)全，使用(yong)遙(yao)控(kong)操(cao)(cao)縱(zong)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)設(she)備是(shi)非常必要的(de)(de)(de)。在(zai)國外，無線遙(yao)控(kong)的(de)(de)(de)鏟運機(ji)、有(you)線遙(yao)控(kong)的(de)(de)(de)混(hun)凝土(tu)噴射車、電腦控(kong)制的(de)(de)(de)全自動(dong)鑿巖臺(tai)車等礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)設(she)備已經得到廣泛應用(yong)，取得了(le)(le)(le)良(liang)好的(de)(de)(de)使用(yong)效果，改善了(le)(le)(le)作業(ye)條(tiao)件，降低了(le)(le)(le)勞動(dong)強度，在(zai)保(bao)障(zhang)作業(ye)人員安(an)全的(de)(de)(de)同時又提高了(le)(le)(le)作業(ye)效率。在(zai)國內(nei)，遙(yao)控(kong)操(cao)(cao)縱(zong)的(de)(de)(de)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)設(she)備的(de)(de)(de)研制生(sheng)產還處于起步(bu)階段(duan)，存在(zai)的(de)(de)(de)一(yi)個重(zhong)要問題是(shi)如(ru)何把多路控(kong)制電信號成比例(li)(li)地轉(zhuan)換成多路液(ye)壓(ya)能輸出，完成電-液(ye)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換工作。為(wei)實現這一(yi)突破，北京礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)冶研究總院、楓陽液(ye)壓(ya)電磁元(yuan)件廠、白銀有(you)色金屬公司、北京重(zhong)型汽車制造廠合作研制了(le)(le)(le)適(shi)合礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)機(ji)械使用(yong)的(de)(de)(de) 6DBF-10 型六聯電液(ye)比例(li)(li)閥[1]，該(gai)閥在(zai)實驗(yan)室的(de)(de)(de)測試(shi)數據達(da)到國外同類產品(pin)的(de)(de)(de)先進(jin)水(shui)平。為(wei)了(le)(le)(le)驗(yan)證該(gai)閥的(de)(de)(de)實際使用(yong)性能，在(zai)中(zhong)國有(you)色金屬工業(ye)總公司礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)山(shan)機(ji)械化攻(gong)關項目 HPC-11 型混(hun)凝土(tu)噴射車研制過(guo)程中(zhong)，替代進(jin)口比例(li)(li)閥產品(pin)，取得了(le)(le)(le)良(liang)好的(de)(de)(de)使用(yong)效果，保(bao)證了(le)(le)(le)該(gai)攻(gong)關項目的(de)(de)(de)順(shun)利完成[2]。

2 結構設計和工作原理

2.1 結構設(she)計

6DBF-10 型六聯電(dian)液比(bi)例(li)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)主(zhu)要由主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、先導減壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、比(bi)例(li)電(dian)磁鐵和輔(fu)助閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)四部分組(zu)成，見圖1。主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是(shi)該(gai)比(bi)例(li)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的主(zhu)體，包括主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體、主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯和彈(dan)簧(huang)等。

圖1 6DBF-10 型六(liu)聯(lian)電(dian)液比例閥主體結構

（1）主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)。其大(da)(da)小(xiao)直接影響整(zheng)(zheng)個(ge)比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)積，因(yin)此主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)應盡(jin)可能設計得小(xiao)些(xie)。國內(nei)一(yi)(yi)般(ban)采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)每聯一(yi)(yi)片(pian)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)片(pian)式(shi)(shi)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)或(huo)整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)兩種形式(shi)(shi)。由于(yu)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)內(nei)部(bu)通油孔道很(hen)(hen)多，又(you)是主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯和輔助閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)包容殼體(ti)(ti)(ti)(ti)，在(zai)(zai)連接螺栓(shuan)及(ji)內(nei)部(bu)高(gao)壓油的(de)(de)(de)(de)作用(yong)(yong)(yong)(yong)下(xia)容易變形。比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是靠電磁力及(ji)先導油壓控制(zhi)的(de)(de)(de)(de)，操縱力較(jiao)(jiao)(jiao)小(xiao)，容易卡閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，因(yin)此要求(qiu)(qiu)(qiu)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)有較(jiao)(jiao)(jiao)好的(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)和剛(gang)(gang)度(du)，防(fang)止閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)芯卡住。分(fen)(fen)片(pian)式(shi)(shi)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)比較(jiao)(jiao)(jiao)單薄(bo)，很(hen)(hen)難(nan)同(tong)時(shi)滿足(zu)強(qiang)度(du)、剛(gang)(gang)度(du)大(da)(da)而體(ti)(ti)(ti)(ti)積又(you)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)(qiu)。雖(sui)然可采(cai)取整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)，加大(da)(da)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)剛(gang)(gang)度(du)，減小(xiao)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)(ti)(ti)積，但多聯閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)共用(yong)(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)個(ge)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)，主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)量(liang)很(hen)(hen)大(da)(da)，內(nei)部(bu)結(jie)構過于(yu)復雜，大(da)(da)大(da)(da)增加了(le)加工(gong)難(nan)度(du)，鑄件的(de)(de)(de)(de)廢品率也顯著增加，導致(zhi)生(sheng)產成本(ben)提高(gao)。另(ling)外，用(yong)(yong)(yong)(yong)戶在(zai)(zai)選用(yong)(yong)(yong)(yong)比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)為不同(tong)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)機配套時(shi)，對比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)聯數及(ji)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)位機能會有不同(tong)要求(qiu)(qiu)(qiu)，整(zheng)(zheng)體(ti)(ti)(ti)(ti)式(shi)(shi)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)靈活性(xing)、互(hu)換性(xing)、通用(yong)(yong)(yong)(yong)性(xing)都很(hen)(hen)差(cha)，難(nan)以(yi)滿足(zu)要求(qiu)(qiu)(qiu)。所(suo)以(yi)，在(zai)(zai)比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)(de)(de)設計中(zhong)(zhong)，采(cai)用(yong)(yong)(yong)(yong)每兩聯閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)使用(yong)(yong)(yong)(yong)一(yi)(yi)個(ge)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)，即形成塊式(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)，這樣就兼顧了(le)鑄造、加工(gong)、強(qiang)度(du)、剛(gang)(gang)度(du)幾方面的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)(qiu)，同(tong)時(shi)也有利于(yu)用(yong)(yong)(yong)(yong)該閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)體(ti)(ti)(ti)(ti)組成不同(tong)聯數的(de)(de)(de)(de)比例閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，滿足(zu)用(yong)(yong)(yong)(yong)戶的(de)(de)(de)(de)不同(tong)需求(qiu)(qiu)(qiu)。

此外，主(zhu)閥(fa)(fa)體(ti)上還(huan)設計(ji)了輔助閥(fa)(fa)（包(bao)括過載閥(fa)(fa)、防空穴閥(fa)(fa)、單向閥(fa)(fa)）插(cha)裝孔，以便根據(ju)液壓系(xi)(xi)統需要插(cha)裝不同的輔助閥(fa)(fa)，使系(xi)(xi)統整體(ti)結構十分緊(jin)湊。

在(zai)主(zhu)閥體(ti)與主(zhu)閥體(ti)之間(jian)連(lian)接螺栓(shuan)孔(kong)處(chu)，設(she)計了(le)薄(bo)墊片，減小主(zhu)閥體(ti)在(zai)螺栓(shuan)頂緊力下的(de)整體(ti)變形，防(fang)止卡閥。

（2）主(zhu)(zhu)閥芯。采用圓弧節流(liu)槽作為(wei)主(zhu)(zhu)閥閥口(kou)，與(yu)三角形節流(liu)閥口(kou)相比(bi)，具有(you)輸出線(xian)性好、抗污能力強(qiang)、主(zhu)(zhu)閥芯不易被卡住等優(you)點，這對(dui)保證比(bi)例閥可靠工作是很重要的。

（3）先(xian)(xian)導(dao)減壓(ya)閥(fa)。布置在主閥(fa)體的(de)兩側(ce)，每一聯主閥(fa)用兩個先(xian)(xian)導(dao)減壓(ya)閥(fa)來控制(zhi)，每一個先(xian)(xian)導(dao)減壓(ya)閥(fa)控制(zhi)主閥(fa)芯(xin)位(wei)移的(de)一個方向和(he)大小(xiao)，達(da)到控制(zhi)流量大小(xiao)和(he)方向的(de)目的(de)。由于先(xian)(xian)導(dao)減壓(ya)閥(fa)是壓(ya)力控制(zhi)元(yuan)件(jian)，反饋(kui)的(de)是油(you)壓(ya)，對閥(fa)體沉割槽(cao)尺寸精度要求不(bu)高，設計中(zhong)采(cai)用鉆閥(fa)通(tong)油(you)孔同時形成閥(fa)體沉割槽(cao)的(de)方式(shi)，減少機加工量，降低成本(ben)。

（4）比(bi)例(li)(li)(li)電(dian)磁(ci)鐵(tie)。比(bi)例(li)(li)(li)電(dian)磁(ci)鐵(tie)是電(dian)流(liu)一機械力轉換(huan)器件，鐵(tie)芯的純(chun)度、扼鐵(tie)的尺寸(cun)精度和摩擦性能都(dou)有很高要(yao)求。為了少走彎路(lu)，縮短研制周(zhou)期，采用(yong) GP 系列(lie)比(bi)例(li)(li)(li)電(dian)磁(ci)鐵(tie)，該(gai)產(chan)品是德國 BSO 控制技(ji)術有限公司許可證(zheng)產(chan)品，線性好、滯(zhi)環小、質量(liang)可靠，能夠滿足(zu)使(shi)用(yong)要(yao)求。

（5）輔助閥(fa)(fa)(fa)。為(wei)了(le)簡化液壓(ya)系統(tong)，減(jian)少管(guan)路連接，該電(dian)液比例閥(fa)(fa)(fa)除主閥(fa)(fa)(fa)、先(xian)導減(jian)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)、比例電(dian)磁(ci)鐵外，還在(zai)主閥(fa)(fa)(fa)體上集成有(you)單(dan)向閥(fa)(fa)(fa)、減(jian)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)、安全閥(fa)(fa)(fa)、過載閥(fa)(fa)(fa)和防空穴閥(fa)(fa)(fa)，組成了(le)多功能電(dian)液比例閥(fa)(fa)(fa)。

各輔助(zhu)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)功能為：①單向(xiang)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。安裝(zhuang)在(zai)每(mei)一聯的(de)(de)進油路(lu)上(shang)，可(ke)(ke)防(fang)(fang)(fang)止(zhi)工(gong)作時各聯的(de)(de)相互干擾，避(bi)免“點頭”現(xian)象。②減(jian)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。減(jian)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)用來把工(gong)作系統(tong)高壓(ya)油減(jian)到 3.5MPa，作為控制油源，省掉專(zhuan)門(men)的(de)(de)先導(dao)供(gong)油回(hui)路(lu)，簡(jian)化液(ye)壓(ya)系統(tong)。③安全閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。該(gai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)是用來防(fang)(fang)(fang)止(zhi)液(ye)壓(ya)系統(tong)油壓(ya)過(guo)高，保(bao)護(hu)液(ye)壓(ya)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)及(ji)系統(tong)安全。④過(guo)載(zai)(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和防(fang)(fang)(fang)空(kong)(kong)穴(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。該(gai)電液(ye)比(bi)例(li)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)每(mei)一聯都可(ke)(ke)插裝(zhuang)過(guo)載(zai)(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)和防(fang)(fang)(fang)空(kong)(kong)穴(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)。過(guo)載(zai)(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)(ke)防(fang)(fang)(fang)止(zhi)執(zhi)行機構因受過(guo)大(da)外(wai)力(li)而引起的(de)(de)回(hui)路(lu)油壓(ya)過(guo)高，保(bao)護(hu)比(bi)例(li)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)、液(ye)壓(ya)執(zhi)行元件及(ji)管路(lu)的(de)(de)安全。防(fang)(fang)(fang)空(kong)(kong)穴(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)可(ke)(ke)對油路(lu)進行補油，防(fang)(fang)(fang)止(zhi)空(kong)(kong)穴(xue)產生。如果某一聯閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)不需(xu)要過(guo)載(zai)(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)或防(fang)(fang)(fang)空(kong)(kong)穴(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)，可(ke)(ke)在(zai)插裝(zhuang)過(guo)載(zai)(zai)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)或防(fang)(fang)(fang)空(kong)(kong)穴(xue)閥(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)(fa)的(de)(de)位置上(shang)加堵即(ji)可(ke)(ke)。

2.2工作(zuo)原理

電(dian)液(ye)比例閥(fa)液(ye)壓原(yuan)理(li)見(jian)圖(tu)2。

圖2 電液比例閥(fa)(fa)液壓原理（1.先導減(jian)壓閥(fa)(fa) 2.比例電磁鐵 3.主(zhu)閥(fa)(fa) 4.安全閥(fa)(fa) 5.單向閥(fa)(fa) 6.減(jian)壓閥(fa)(fa) 7.過(guo)載(zai)閥(fa)(fa) 8.防空(kong)穴閥(fa)(fa)）

首先(xian)，比(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)與(yu)(yu)先(xian)導(dao)(dao)減壓(ya)閥(fa)之間以(yi)比(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)定力-先(xian)導(dao)(dao)減壓(ya)閥(fa)定壓(ya)的方式相(xiang)關連(lian)。比(bi)例電(dian)(dian)磁鐵(tie)在輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)流后輸(shu)出機械(xie)(xie)力，推動(dong)先(xian)導(dao)(dao)減壓(ya)閥(fa)閥(fa)芯(xin)動(dong)作，關閉泄(xie)油(you)(you)口，接通先(xian)導(dao)(dao)供油(you)(you)油(you)(you)源，有先(xian)導(dao)(dao)油(you)(you)壓(ya)產(chan)(chan)生。先(xian)導(dao)(dao)油(you)(you)壓(ya)力反(fan)向(xiang)作用(yong)于先(xian)導(dao)(dao)減壓(ya)閥(fa)閥(fa)芯(xin)，使其反(fan)向(xiang)移動(dong)，直至(zhi)與(yu)(yu)機械(xie)(xie)力平(ping)衡，產(chan)(chan)生與(yu)(yu)輸(shu)入(ru)電(dian)(dian)流成(cheng)比(bi)例的先(xian)導(dao)(dao)控制油(you)(you)壓(ya)。

其次，主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)與(yu)先(xian)導(dao)減壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)之間以先(xian)導(dao)定壓(ya)(ya)--主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)彈簧(huang)定位(wei)的(de)方式耦(ou)連。由先(xian)導(dao)減壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)輸出的(de)控制油(you)壓(ya)(ya)，在(zai)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)端面上產生一個液壓(ya)(ya)作用(yong)力(li)，使(shi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)克服彈簧(huang)彈力(li)而(er)移動，關閉中(zhong)位(wei)泄(xie)荷閥(fa)(fa)口(kou)，開(kai)啟(qi)負載閥(fa)(fa)口(kou)。當主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)上液壓(ya)(ya)作用(yong)力(li)與(yu)彈簧(huang)力(li)達到(dao)平(ping)衡(heng)時(shi)，主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)停留(liu)在(zai)與(yu)先(xian)導(dao)控制油(you)壓(ya)(ya)相對(dui)應(ying)的(de)位(wei)置上，使(shi)主(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)負載閥(fa)(fa)口(kou)產生一定的(de)開(kai)度，有相應(ying)的(de)流量輸出。

總之，在額定電流(liu)(liu)(liu)范圍內，改(gai)變比例(li)電磁鐵控制(zhi)電流(liu)(liu)(liu)，先導減(jian)壓閥控制(zhi)油壓隨之改(gai)變，主閥的負載閥口及輸(shu)出流(liu)(liu)(liu)量(liang)大小也(ye)隨之改(gai)變，從而(er)起(qi)到成(cheng)比例(li)控制(zhi)流(liu)(liu)(liu)量(liang)的作用(yong)。

當比(bi)例閥(fa)某些(xie)聯不(bu)需(xu)要成比(bi)例控制時，只要把這些(xie)聯上的比(bi)例電磁鐵和(he)(he)先導減壓閥(fa)換成普通的電磁換向閥(fa)，就可改變成沒有(you)中間狀(zhuang)態(tai)、只有(you)開和(he)(he)關兩(liang)種狀(zhuang)態(tai)的普通液(ye)壓閥(fa)。

3 設計計算

比例電磁鐵、先(xian)導減壓閥及主閥三者(zhe)之間的(de)(de)合理匹配是設(she)計的(de)(de)關鍵環節。

3.1 先導控制油壓與(yu)主閥芯位移

六(liu)聯電液比例閥(fa)(fa)輸出流(liu)量是(shi)由主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)位移量來控(kong)制的(de)(de)(de)，主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)的(de)(de)(de)位移量又是(shi)由先導控(kong)制油壓產生的(de)(de)(de)作用力(li)(li)，克(ke)服主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)復位彈(dan)簧(huang)彈(dan)力(li)(li)、摩(mo)擦(ca)力(li)(li)、液動(dong)力(li)(li)的(de)(de)(de)結果。因摩(mo)擦(ca)力(li)(li)、液動(dong)力(li)(li)均很小，忽略不計(ji)。主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)有大、小兩(liang)個復位彈(dan)簧(huang)。取主(zhu)(zhu)閥(fa)(fa)芯(xin)(xin)直徑為 16mm，通(tong)過彈(dan)簧(huang)結構參數的(de)(de)(de)選取和彈(dan)簧(huang)彈(dan)力(li)(li)的(de)(de)(de)設計(ji)計(ji)算，可(ke)得(de)下面計(ji)算公式：

p=0.13+0.28x

其中：p 為(wei)先(xian)導控(kong)制油壓；x 為(wei)主閥芯的位移(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(xian)導(dao)控制油壓(ya)變(bian)化范圍應為 0.7~1.8MPa。

3.2 先導減壓閥閥芯所需推力

為(wei)了使主閥(fa)芯正常換(huan)向(xiang)，先(xian)導減(jian)(jian)壓閥(fa)輸(shu)出油壓應在(zai) 0.7~1.8MPa 之(zhi)間變化。取減(jian)(jian)壓閥(fa)閥(fa)芯直徑為(wei) 5mm，通(tong)過減(jian)(jian)壓閥(fa)復位彈簧(huang)參數的選取可(ke)計算出先(xian)導減(jian)(jian)壓閥(fa)閥(fa)芯所需的推力范圍是(shi) 19~40.6N。

3.3 比例電磁鐵額定工作電流

比(bi)例電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie)選用型(xing)號為(wei) GP35-4-A，該比(bi)例電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie)最(zui)大(da)輸入(ru)電(dian)(dian)流為(wei) 1.2A，最(zui)大(da)輸出推力(li)可達 63N。由該產品樣本特性曲(qu)線(xian)可得，當輸出推力(li)為(wei) 40.6N 時，對應的輸入(ru)電(dian)(dian)流為(wei) 800mA，此即為(wei)比(bi)例電(dian)(dian)磁(ci)鐵(tie)(tie)額(e)定工作(zuo)電(dian)(dian)流。

4 加工制造

該(gai)比例閥的(de)(de)核心組成部分(fen)是(shi)閥體(ti)和閥芯，這(zhe)也是(shi)加工制(zhi)造的(de)(de)關鍵。由于(yu)主(zhu)閥體(ti)和主(zhu)閥芯較先導閥體(ti)和先導閥芯在結構上復雜得多，因而是(shi)加工制(zhi)造的(de)(de)重點。

4.1 主閥體(ti)

主閥(fa)體由(you)于內部結構復雜、通(tong)油(you)孔道很多，對鑄件(jian)質量要求很高(gao)。設計中(zhong)(zhong)主閥(fa)體采(cai)用高(gao)強(qiang)度球墨(mo)鑄鐵材料，這種材料具有強(qiang)度高(gao)、韌性(xing)好的(de)特點(dian)，還(huan)有較(jiao)好的(de)鑄造(zao)性(xing)能(neng)(neng)、機(ji)加(jia)工性(xing)能(neng)(neng)和減(jian)磨性(xing)能(neng)(neng)。在(zai)制造(zao)過程中(zhong)(zhong)采(cai)用特殊的(de)電化學(xue)清砂方法(fa)，在(zai)化學(xue)腐蝕和熱應(ying)力的(de)共(gong)同(tong)作用下，無(wu)論是(shi)閥(fa)體表面還(huan)是(shi)深孔中(zhong)(zhong)的(de)砂子都將從鑄件(jian)上剝離下來，清砂效果(guo)很好。

4.2 主閥芯

主閥芯工(gong)作時(shi)換向頻(pin)繁(fan)，易產(chan)生磨損，要(yao)求很高的(de)表面硬度。為此采用 38CrMoAl 合金材(cai)料，配(pei)合滲氮(dan)處理，HV 達到 1000 以上，較好地(di)滿(man)足了(le)使用要(yao)求。

4.3 配合間(jian)隙保證

主閥體與主閥芯配(pei)合(he)間(jian)隙有很高要求。國(guo)外(wai)一(yi)般采用(yong)金剛(gang)石(shi)鉸刀加工閥孔(kong)(kong)，保(bao)證(zheng)其尺寸公差(cha)和形位公差(cha)。由(you)于制造專用(yong)金剛(gang)石(shi)鉸刀費用(yong)很高，因此在研(yan)(yan)制過(guo)程中采用(yong)研(yan)(yan)配(pei)工藝，閥孔(kong)(kong)研(yan)(yan)好，用(yong)氣動量頭(tou)精確測(ce)量閥孔(kong)(kong)的尺寸，然后根據該尺寸配(pei)磨閥芯，直至達到(dao)配(pei)合(he)間(jian)隙 0.008~0.015mm。

5 性能測試及主要技術參數

5.1 性能測試

六聯電液比例閥在(zai)進行組(zu)裝和出(chu)廠調試(shi)后，在(zai)浙江大學液壓實驗室進行了性能(neng)測試(shi)[4]。

輸出(chu)流量（Q）與(yu)穩態輸入(ru)電流（I）特性(xing)曲線(xian)見圖 3。通過多次 Q--I 曲線(xian)測試得(de)到，，滯(zhi)環 6.1%，重(zhong)復(fu)(fu)精度(du) 1.9%，達到設(she)計要求。國外(wai)同類(lei)產品(pin)該項的測試結(jie)果為：滯(zhi)環 6.2%，重(zhong)復(fu)(fu)精度(du) 1.8%。國產元件與(yu)國外(wai)同類(lei)產品(pin)性(xing)能指標基(ji)木(mu)相同。

圖3 Q-I特(te)性(xing)曲線

5.2 主要技術參數(shu)

6DBF-10 型六聯(lian)電液比(bi)例(li)閥的(de)主要技術參(can)數為：公稱通(tong)徑 10mm、額定壓力 20MPa、額定流量 4OL/min、先導(dao)控制(zhi)油源壓力 3.5MPa、回油口允(yun)許背(bei)壓 2MPa、比(bi)例(li)電磁(ci)鐵額定電流 800mA、開(kai)關(guan)電磁(ci)鐵額定電壓 12V、滯環 ＜7%、重復(fu)精(jing)度 ＜2%、頻(pin)寬 5Hz、質(zhi)量 31kg。

6 應用

為了考核 6DBF-10 型六聯電液比例閥的(de)實(shi)際使(shi)用性能，將(jiang)其應用在新研(yan)制(zhi)的(de) HPC-11 型混凝(ning)土噴射(she)(she)車(che)上，用來控制(zhi)該車(che)上的(de)有線遙控噴射(she)(she)機(ji)械(xie)手(shou)。噴射(she)(she)機(ji)械(xie)手(shou)的(de)液壓系統原理見圖4。

圖(tu)4 噴射機械手的液壓(ya)系統(tong)（1.油(you)(you)(you)泵 2.背壓(ya)溢流閥(fa)(fa)(fa) 3.六聯電(dian)液比例閥(fa)(fa)(fa) 4.雙(shuang)向平衡閥(fa)(fa)(fa) 5.舉升油(you)(you)(you)缸(gang) 6.油(you)(you)(you)馬(ma)達 7.制動器(qi) 8.液動順序(xu)換向閥(fa)(fa)(fa) 9.梭閥(fa)(fa)(fa) 10.伸縮(suo)油(you)(you)(you)缸(gang) 11.傾動油(you)(you)(you)缸(gang) 12.折迭油(you)(you)(you)缸(gang) 13.擺(bai)動油(you)(you)(you)缸(gang)）

該比(bi)例閥(fa)(fa)的(de)(de)特點是可接收電控(kong)(kong)信(xin)(xin)號，而電控(kong)(kong)信(xin)(xin)號在運算、處理(li)、傳輸方(fang)面優(you)勢突出。因此，與該比(bi)例閥(fa)(fa)配套(tao)的(de)(de)有線遙(yao)控(kong)(kong)器(qi)(qi)上只需(xu)要兩(liang)個(ge)操縱手柄，即(ji)可完成(cheng)對(dui)六聯比(bi)例閥(fa)(fa)的(de)(de)控(kong)(kong)制(zhi)。噴(pen)射機械(xie)手上的(de)(de)六個(ge)動(dong)作(zuo)油缸是由(you)該比(bi)例閥(fa)(fa)控(kong)(kong)制(zhi)的(de)(de)，因此實(shi)際工作(zuo)時工人(ren)只需(xu)操縱有線遙(yao)控(kong)(kong)器(qi)(qi)上的(de)(de)兩(liang)個(ge)手柄，即(ji)可完成(cheng)對(dui)噴(pen)射機械(xie)手六個(ge)動(dong)作(zuo)的(de)(de)操縱控(kong)(kong)制(zhi)。

HPC-11 型混(hun)凝土噴射(she)車(che)在(zai)礦(kuang)山井下進行了(le) 400h 的(de)(de)工業(ye)試(shi)驗。該車(che)由于采用了(le)六聯電(dian)液比例(li)控(kong)(kong)制，噴射(she)機械(xie)手實現(xian)了(le)有線遙(yao)控(kong)(kong)功能，噴射(she)機械(xie)手的(de)(de)動作(zuo)(zuo)(zuo)可(ke)遠距離無級調(diao)節(jie)與控(kong)(kong)制，操縱自如。通過(guo)使用有線遙(yao)控(kong)(kong)器，操作(zuo)(zuo)(zuo)者可(ke)在(zai)現(xian)場選擇適宜的(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)地點，以獲得(de)較好的(de)(de)觀察角度(du)，也使反(fan)彈的(de)(de)噴射(she)料不會打到操作(zuo)(zuo)(zuo)者身(shen)上，在(zai)提高(gao)作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)安全性的(de)(de)同(tong)時，還提高(gao)了(le)作(zuo)(zuo)(zuo)業(ye)效率，減輕了(le)工人(ren)的(de)(de)勞動強度(du)，因此深受現(xian)場工人(ren)的(de)(de)歡迎。在(zai)整(zheng)個(ge)工業(ye)試(shi)驗期間，該六聯電(dian)液比例(li)閥工作(zuo)(zuo)(zuo)良(liang)好，未出現(xian)任何故障，為混(hun)凝土噴射(she)車(che)研制工作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)順(shun)利完成(cheng)創造了(le)有利條(tiao)件。

7 結語

（1）6DBF-10 型(xing)(xing)六(liu)聯電(dian)液比(bi)(bi)例(li)閥(fa)是一種新型(xing)(xing)的(de)電(dian)液接口(kou)(kou)元件，實現了多路電(dian)信號到(dao)(dao)多路液壓能的(de)成比(bi)(bi)例(li)轉(zhuan)換。該閥(fa)的(de)滯環、重(zhong)復(fu)精度和頻寬等主(zhu)要技術指標(biao)達到(dao)(dao)國際先進水平，可以替代同類進口(kou)(kou)產品，為國家節約外匯。

（2）該比例閥與傳(chuan)統(tong)的手動操縱液壓閥相(xiang)比，系統(tong)布置(zhi)柔性加大、操縱方(fang)便、安全性好，可有(you)線或無線遙控主(zhu)機。由于以(yi)電信(xin)號為控制輸(shu)入信(xin)號，可以(yi)將計算機技術(shu)、數(shu)字技術(shu)、自動控制技術(shu)引入到主(zhu)機的控制之中，使主(zhu)機上(shang)等級，擴大使用范圍，提高工(gong)效，提高競爭能力。

（3）該(gai)比例閥適合在多種(zhong)礦山設備(bei)上使(shi)用，如混凝土噴射車、鑿(zao)巖臺車、鏟(chan)運機(ji)等。此外，還適合工程機(ji)械及(ji)建筑機(ji)械使(shi)用，如高空作業(ye)車、小(xiao)型挖掘(jue)機(ji)、小(xiao)型裝載機(ji)等，其推廣應用前景十分廣闊。