閥芯、閥和工程機械的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及工程機械液壓控制技術領域，特別涉及一種閥芯、閥和工程機械。
【背景技術】
[0002]工程機械在不同的作業階段通常有不同的速度要求，例如起重機，其要求卷揚系統具有如下的調速性能:在起始階段，卷揚速度能夠迅速達到最小穩定速度，減少因流量不穩定而造成的卷揚抖動及下滑問題；然后，卷揚系統保持較低且穩定的工作速度，以使重物能夠實現較小位移的移動，該工作區間稱為卷揚系統的微動區間，而卷揚這種保持較低且穩定的工作速度動作的能力則稱為卷揚微動性能；最后，卷揚系統能夠達到一個最大速度值。這種速度調節特性通常由多路閥等液壓控制元件來控制調節，而多路閥的控制特性主要體現在多路閥閥芯節流槽結構形式上，在多路閥閥芯節流槽前后壓差一定的情況下，其節流槽的過流面積決定進入卷揚系統的流量，從而決定卷揚系統的調速性。過流面積是指流量通過節流口時所經過的最小面積。
[0003]為滿足卷揚系統的上述調速性能要求，起重機的多路閥閥芯的節流槽需要具有以下特點:閥芯開始動作后，在具有較小開口時，通過閥芯節流槽的流量能夠迅速達到馬達的最小穩定轉速所需的流量，以使卷揚系統能迅速達到最小穩定速度；閥芯繼續移動，在具有微開口時，節流槽存在較小的過流面積增益，以使卷揚系統有一定的微動區間；在閥芯移動至全開口的過程中，節流槽存在較大的面積增益，以滿足卷揚系統對最大速度的要求。
[0004]因此，起重機多路閥的閥芯上通常設有由不同結構形式的節流槽段組成的節流槽，通過這些不同結構形式的節流槽段的組合使節流槽獲得特定的過流面積曲線以完成卷揚系統的預定流量變化需求。
[0005]圖1A-圖1C示出了現有技術中常用的一種用于起重機多路閥閥芯的節流槽。如圖1A-圖1C所示，該節流槽為“UUU”型，其包括第一 U型節流槽段I’、第二 U型節流槽段2’和第三U型節流槽段3’等三個U型節流槽段，這三個U型節流槽段沿著閥口開度逐漸增大的方向依次串聯設置且規格逐漸增大，這就使得在閥口開度逐漸增大的過程中，該節流槽的過流面積逐漸增大，實現多路閥的多級節流控制。然而在實際應用中，具有這種UUU型節流槽的卷揚機構，其起始階段及微開口階段經常出現起始階段卷揚抖動及微動區間小等現象，而并不能滿足卷揚系統動作整個過程對于卷揚速度的要求。
[0006]U型節流槽的結構如圖2A-2C所示。由圖2A可知，U型節流槽由一段半圓槽和一段矩形槽組成，其中半圓槽設置在閥口入口處作為過渡，矩形槽設置在閥口后面使U節流型槽具有等截面矩形流道，這種結構使得U型節流槽從整體上呈現U形，因此其被簡稱為U型節流槽。圖2A-圖2C中的Rn’表示半圓槽的半徑，Wn’表示矩形槽的寬度，Ln’表示U型節流槽的長度，Dn’表示U型節流槽的深度，則矩形槽的寬度Wn’ = 2Rn’，當液壓油從進油口通過一定開口的U型節流槽流入進油腔時，液壓油會經過兩次節流，其中第一次節流在剛進入U型節流槽時發生于半圓槽的上圓弧表面處，第二次節流發生在U型節流槽的矩形截面處，上圓弧表面處的過流面積為表面積A，矩形截面的過流面積為截面積B，則U型節流槽的等效過流面積可以等效為A和B的串聯。U型節流槽的過流面積隨閥口開度變化的曲線如圖3所示。
[0007]于是，如圖1B所示，現有技術中的“UUU”型節流槽，定義其第一 U型節流槽段的表面積為Al、截面積為BI，第二 U型節流槽段的表面積為A2、截面積為B2，第三U型節流槽段的表面積為A3、截面積為B3，則該“UUU”型節流槽的節流原理如圖4A所示，Al、BI串聯等效得Aui, ^與A2并聯后再與B2串聯等效得A U2，Au2與A3并聯后再與B3串聯等效得到“UUU”型節流槽的等效過流面積Auuu,該等效過流面積Auuu隨著閥口開度變化的曲線如圖4B所示。
[0008]由圖3和圖4B可知，“UUU”型節流槽，由于其起始階段的U型節流槽段半徑Rn尺寸設置較小，使得在閥口開口較小時，過流面積的變化速度較小，導致其無法滿足在起始階段通過其的流量迅速增加至馬達最小穩定轉速所需流量的需求；而若Rn’尺寸取較大值，其在起始階段雖然能夠滿足馬達最小穩定轉速所需流量的要求，但由于較大的Rn’值意味著矩形槽的寬度Wn’也會較大，這會使得之后的微動區間過流面積增益較大，導致其又無法滿足卷揚微動性能要求。可見，這種“UUU”型節流槽無法同時滿足卷揚系統在起始及微動階段的調速性能要求，導致卷揚系統起始階段卷揚抖動及微動區間小等現象，影響卷揚系統的平穩性及調速性能。
【實用新型內容】
[0009]本實用新型旨在提供一種具有節流槽的閥芯，該閥芯能夠在節流槽前后壓差一定的情況下滿足工程機械在起始階段及微動階段的調速性能要求。
[0010]為了解決該技術問題，本實用新型一方面提供了一種閥芯，其包括設置在閥芯的凸肩上的第一節流槽，該第一節流槽包括C型節流槽段，C型節流槽段沿著閥芯的閥口開度逐漸增大的方向設置于第一節流槽的起始位置，C型節流槽段的垂直于閥芯的軸向的截面呈矩形，C型節流槽段的平行于閥芯的軸向的截面呈在第一節流槽的起始端兩側均設有圓角的矩形，該圓角的半徑小于設有圓角的矩形的寬度的一半。
[0011]可選地，第一節流槽還包括延展節流槽段，C型節流槽段和延展節流槽段沿著閥芯的閥口開度逐漸增大的方向依次串聯設置。
[0012]可選地，延展節流槽段包括至少一個U型節流槽。
[0013]可選地，延展節流槽段包括一個半圓型節流槽。
[0014]可選地，閥芯包括成對的第一節流槽，成對的第一節流槽沿著閥芯的凸肩的圓周方向分布且關于閥芯的軸線對稱。
[0015]可選地，閥芯還包括第二節流槽，該第二節流槽沿著閥芯的凸肩的圓周方向分布，且該第二節流槽的起始端沿著閥芯的閥口開度逐漸增大的方向設置于C型節流槽段的下游。
[0016]可選地，第二節流槽包括一個U型節流槽，或者第二節流槽包括至少兩個U型節流槽，這至少兩個U型節流槽沿著閥芯的閥口開度逐漸增大的方向依次串聯設置。
[0017]可選地，閥芯包括一對第一節流槽和一對第二節流槽，這一對第一節流槽和這一對第二節流槽沿著閥芯的凸肩的圓周方向均勻分布且第一節流槽和第二節流槽間隔設置。
[0018]本實用新型另一方面還提供了一種閥，其包括以上任一閥芯。
[0019]本實用新型又一方面還提供了一種工程機械，其包括上述閥。
[0020]本實用新型的閥芯，由于其在閥口開啟位置設置C型節流槽段，而C型節流槽段起始具有較小的半徑Rn、之后具有等截面寬度Wn，因此，本實用新型的閥芯開始移動至一較小開口時，節流槽能迅速增加至一定的過流面積，在閥芯節流槽前后壓差一定的情況下，通過該過流面積的流量能夠滿足馬達最小穩定轉速所需流量，從而使得卷揚系統的馬達能夠更加迅速的達到最小穩定轉速，減少因流量不穩定所造成的卷揚抖動、下滑等問題的出現；而在閥芯處于較小開口之后的微開口階段時，節流槽過流面積增益不大，于是仍然能夠保證卷揚系統存在一定的微動區間。
[0021]可見，本實用新型的閥芯，其能夠在節流槽前后壓差一定的情況下同時滿足卷揚系統在起始及微動階段的調速性能要求，避免卷揚系統起始階段卷揚抖動及微動區間小等現象，保持卷揚系統動作平穩性及良好的調速性能。
[0022]通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細描述，本實用新型的其它特征及其優點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1A示出現有技術中UUU型節流槽的俯視圖。
[0025]圖1B示出圖1A的A-A向剖視圖。
[0026]圖1C示出圖1A的左視圖；
[0027]圖2A示出現有技術中U型槽的俯視圖；
[0028]圖2B示出圖2A的B-B向剖視圖；
[0029]圖2C示出圖2A的左視圖；
[0030]圖3示出圖2A所示U型槽的過流面積曲線；
[0031]圖4A示出圖1A所示UUU型節流槽的節流原理圖；
[0032]圖4B示出圖1A所示UUU型節流槽的過流面積曲線；
[0033]圖5A示出本實用新型一實施例的閥芯上的節流槽的主視圖；
[0034]圖5B示出圖5A的俯視圖；
[0035]圖5C示出圖5A的左視圖；
[0036]圖6A示出C型節流槽的俯視圖；
[0037]圖6B示出圖6A的C-C向剖視圖；
[0038]圖6C示出圖6A的左視圖；
[0039]圖7示出C型節流槽與寬度、深度、長度相等的U型節流槽的過流面積曲線對比圖。
[0040]圖中:
[0041]I’、第一 U型節流槽段；2’、第二 U型節流槽段；3’、第三U型節流槽段；
[0042]1、第一節流槽；2、第二節流槽；10、C型節流槽段；12、延展節流槽段。
【具體實施方式】
[0043]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0044]對于相關領域普通技術人員已知的技術、方法和設備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術、方法和設備應當被視為授權說明書的一部分。
[0045]在本實用新型的描述中，需要理解的是，方位詞如“前、后、上、下、左、右”、“橫向、豎向、垂直、水平”和“頂、底”