一种串并联马达回转系统补油阀.pdf

一种串并联马达回转系统补油阀，其特征在于：它包括阀体，安装在阀体内腔与阀端盖共同组合成的阀腔内的开有导油环槽的阀芯，设置在阀端盖上的第一油口，设置在阀体上的第二油口、第三油口、第四油口、第五油口；其中：第一油口通过设置在油道内的阻尼与阀芯右端面A1侧的第一阀腔相通；第二油口通过设置在油道内的阻尼与阀芯左端面A2侧的第二阀腔相通；第三油口通过设置在油道内的阻尼与位于阀芯右段A3处的环腔结构的第三阀腔相通；第四油口与阀芯径向第四阀腔相通；第五油口和阀芯径向第五阀腔相通；所述径向第四阀腔是由阀芯位于右止点时的阀芯导油环槽构成，所述径向第五阀腔是由阀芯位于左止点时的阀芯导油环槽构成。

权利要求书
1.  一种串并联马达回转系统补油阀，其特征在于：它包括阀体（1），安装在阀体（1）内腔与阀端盖（4）共同组合成的阀腔内的开有导油环槽的阀芯（2），设置在阀端盖（4）上的第一油口（P1），设置在阀体（1）上的第二油口（P2）、第三油口（P3）、第四油口（V）、第五油口（C）；其中：第一油口（P1）通过设置在油道内的阻尼（3.2）与阀芯（2）右端面A1侧的第一阀腔相通；第二油口（P2）通过设置在油道内的阻尼（3.3）与阀芯（2）左端面A2侧的第二阀腔相通；第三油口（P3）通过设置在油道内的阻尼（3.1）与位于阀芯（2）右段A3处的环腔结构的第三阀腔相通；第四油口（V）与阀芯（2）径向第四阀腔相通；第五油口（C）和阀芯（2）径向第五阀腔相通；所述径向第四阀腔是由阀芯（2）位于右止点时的阀芯导油环槽构成，所述径向第五阀腔是由阀芯（2）位于左止点时的阀芯导油环槽构成。

2.  根据权利要求1所述的串并联马达回转系统补油阀，其特征在于：所述第一油口（P1）、第二油口（P2）分别设置在阀芯（2）的左、右端；所述第三油口（P3）、第四油口（V）、第五油口（C）均以与阀芯（2）轴线相垂直的方式设置。

3.  根据权利要求1所述的串并联马达回转系统补油阀，其特征在于：所述的阻尼（3.1）、阻尼（3.2）、阻尼（3.3）为设有阻尼孔的内六方螺柱。

4.  根据权利要求1所述的串并联马达回转系统补油阀，其特征在于：所述阀芯（2）右端面A1的横截面面积小于左端面A2的横截面面积。

说明书一种串并联马达回转系统补油阀
技术领域
本发明涉及工程机械、液压控制技术领域，尤其是涉及一种串并联马达回转系统的补油阀。本发明还涉及一种包括上述补油阀的串并联马达回转液压系统。
背景技术
随着工程机械钻机的发展越来越大型化、多功能化，对钻机的回转转速及扭矩范围提出了更高要求，要求回转转速及回转扭矩的变化范围更大，采用变量马达无法有效满足，而且可靠性低、成本高，鉴于此，普遍采用多个定量马达串并联的方式，实现大范围回转速度和回转扭矩调节，但采用这种方式后，在马达串联时，因马达内泄的问题，造成通过串联马达的流量不一致，影响到了马达的输出、可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种串并联马达回转系统补油阀，本发明的补油阀能够自适应补油流量，保证后面串联的马达和前面串联的马达流量一致，而在并联时不泄露损失，以至于保证马达运行平稳，有效提高其可靠性和使用寿命。
本发明的目的可通过下述技术措施来实现：
本发明的串并联马达回转系统补油阀包括阀体，安装在阀体内腔与阀端盖共同组合成的阀腔内的开有导油环槽的阀芯，设置在阀端盖上的第一油口，设置在阀体上的第二油口、第三油口、第四油口、第五油口；其中：第一油口通过设置在油道内的阻尼与阀芯右端面A1侧的第一阀腔相通；第二油口通过设置在油道内的阻尼与阀芯左端面A2侧的第二阀腔相通；第三油口通过设置在油道内的阻尼与位于阀芯右段A3处的环腔结构的第三阀腔相通；第四油口与阀芯径向第四阀腔相通；第五油口和阀芯径向第五阀腔相通；所述径向第四阀腔是由阀芯位于右止点时的阀芯导油环槽构成，所述径向第五阀腔是由阀芯位于左止点时的阀芯导油环槽构成。
本发明中所述第一油口、第二油口分别设置阀芯的左、右端；所述第三油口、第四油口、第五油口均以与阀芯轴线相垂直的方式设置；所述的阻尼、阻尼、阻尼为设有阻尼孔的内六方螺柱。
本发明中所述阀芯右端面A1的横截面面积小于左端面A2的横截面面积。
本发明补油阀的阀芯位置受控于阀芯两端面液压油的作用力，这是一个动态平衡位置，能够自适应保证两个马达的压差成比例，保证后面串联的马达和前面串联的马达流量一致，而在并联时不泄露损失，以至于保证马达运行平稳，有效提高其可靠性和使用寿命。
本发明的有益效果如下：
1、能够解决因液压马达内泄造成的串联液压马达流量不一致，避免损坏液压马达，影响液压马达的能量转换效率和液压马达的使用寿命；
2、能够不受负载影响，自适应动态补油流量，以保证两个串联马达的负荷压差成比例；
3、通过调整阀芯与端盖组合成的两个阀腔受力端面面积比，可以实现两个串联马达的负荷压差成相同的比例；
4、结构简单紧凑、成本低，抗污染能力强、安装维修方便等优点。
附图说明
图l是本发明的结构示意图。
图2是采用本发明补油阀的串并联马达回转液压系统原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的串并联马达回转系统补油阀包括阀体（1），安装在阀体（1）内腔与阀端盖（4）共同组合成的阀腔内的开有导油环槽的阀芯（2），设置在阀端盖（4）上的第一油口（P1），设置在阀体（1）上的第二油口（P2）、第三油口（P3）、第四油口（V）、第五油口（C）；其中：第一油口（P1）通过设置在油道内的阻尼（3.2）与阀芯（2）右端面A1侧的第一阀腔相通；第二油口（P2）通过设置在油道内的阻尼（3.3）与阀芯（2）左端面A2侧的第二阀腔相通；第三油口（P3）通过设置在油道内的阻尼（3.1）与位于阀芯（2）右段A3处的环腔结构的第三阀腔相通；第四油口（V）与阀芯（2）径向第四阀腔相通；第五油口（C）和阀芯（2）径向第五阀腔相通；所述径向第四阀腔是由阀芯（2）位于右止点时的阀芯导油环槽构成，所述径向第五阀腔是由阀芯（2）位于左止点时的阀芯导油环槽构成。
本发明中所述第一油口（P1）、第二油口（P2）分别设置阀芯（2）的左、右端；所述第三油口（P3）、第四油口（V）、第五油口（C）均以与阀芯（2）轴线相垂直的方式设置；所述的阻尼（3.1）、阻尼（3.2）、阻尼（3.3）为设有阻尼孔的内六方螺柱。
本发明中所述阀芯（2）右端面A1的横截面面积小于左端面A2的横截面面积。
本发明的工作过程如下：
如图2所示，第一油口（P1）与三位四通换向阀（8）的油口A、两位四通换向阀（7）的油口A、液压马达（6.1）的第一工作油口相连；第二油口（P2）与单向阀（5.2）的出油口和单向阀（5.3）的出油口相连；第三油口（P3）与三位四通换向阀（8）的油口B、两位四通换向阀（7）的油口B和液压马达（6.2）的第一工作油口相连；第四油口（V）与液压泵（9）出油口、溢流阀（10）油口P和三位四通换向阀（8）的油口P相连；第五油口（C）与单向阀（5.1）的进油口相连；单向阀（5.1）的出油口与液压马达（6.1）的第二工作油口、两位四通换向阀（7）的油口C和单向阀（5.2）的进油口相连；单向阀（5.3）的出油口与两位四通换向阀（7）的油口D和液压马达（6.2）的第二工作油口相连。
三位四通换向阀（8）在左位、两位四通换向阀（7）在右位工作时，三位四通换向阀（8）的油口P和三位四通换向阀（8）的油口B相连，三位四通换向阀（8）的油口A和三位四通换向阀（8）的油口T相连，液压油进入液压马达（6.2）的第一工作油口和第三油口（P3），驱动液压马达（6.2）回转，并推动阀芯（2）向左端移动，使和第五阀腔相连的第五油口（C）与和第四阀腔相连的第四油口（V）相通，液压油经过液压马达（6.2）第二工作油口分别经过两位四通换向阀（7）的油口D、两位四通换向阀（7）的油口C和单向阀（5.3）的进油口、单向阀（5.3）的出油口、第二油口（P2），分别进入液压马达（6.1）的第二工作油口和第二阀腔，驱动液压马达（6.1）与液压马达（6.2）串联同向回转，同时液压油经过第四油口（V）、第五油口（C）、单向阀（5.1），对液压马达（6.1）的第二工作油口进行补油，然后通过液压马达（6.1）的第一工作油口、三位四通换向阀（8）油口A、三位四通换向阀（8）油口T回油箱，第一阀腔工作压力和第一油口（P1）工作压力、三位四通换向阀（8）油口A工作压力相同都为回油压力，至于补油流量的大小受控于第四阀腔的通流开口面积，第四阀腔的通流开口面积取决阀芯（2）的位置，阀芯（2）的位置受控于阀芯两端面液压油的作用力，这是一个动态平衡位置，能够自适应保证两个马达的压差成比例，对应于阀芯（2）端作用面A2与A1的比例。
三位四通换向阀（8）在左位、两位四通换向阀（7）在左位工作时，三位四通换向阀（8）的油口P和三位四通换向阀（8）的油口B相连，三位四通换向阀（8）的油口A和三位四通换向阀（8）的油口T相连，两位四通换向阀（7）油口B和两位四通换向阀（7）油口C相通，液压油分别进入液压马达（6.2）的第一工作油口、第三油口（P3）、两位四通换向阀（7）油口C、液压马达（6.1）的第二工作油口、单向阀（5.2）进油口、单向阀（5.2）出油口、第二油口（P2），驱动液压马达（6.1）和液压马达（6.2）并联同向回转，液压油又经过液压马达（6.1）的第一工作油口、液压马达（6.2）的第二工作油口、两位四通换向阀（7）油口A、三位四通换向阀（8）的油口A、三位四通换向阀（8）的油口T回液压油箱，又因第二油口（P2）工作压力、液压马达（6.1）第二工作油口工作压力、液压马达（6.2）的第一工作油口工作压力和第三油口（P3）工作压力基本相等，第一阀腔工作压力和第一油口（P1）工作压力、三位四通换向阀（8）油口A工作压力相同都为回油压力，且阀芯（2）端作用面A2>A3，所以阀芯（2）左侧作用力大于右侧作用力在右位工作，第四油口（V）和第五油口（C）不通，因此不会造成经过第四油口（V）的流量损耗。
三位四通换向阀（8）在右位、两位四通换向阀（7）在右位工作时，三位四通换向阀（8）的油口P和三位四通换向阀（8）的油口A相连，三位四通换向阀（8）的油口B和三位四通换向阀（8）的油口T相连，液压油进入液压马达（6.1）的第一工作油口和第一油口（P1）,从液压马达（6.1）的第二工作油口出，进入两位四通换向阀（7）油口C、两位四通换向阀（7）油口D、液压马达（6.2）第二工作油口，从液压马达（6.2）第一工作油口出，然后进入第三油口（P3）和三位四通换向阀（8）的油口B回液压油箱，从而驱动液压马达（6.1）与液压马达（6.2）串联同向回转，并推动阀芯（2）向左端移动，使和第五阀腔相连的第五油口（C）与和第四阀腔相连的第四油口（V）相通，第三阀腔工作压力和第三油口（P3）工作压力、三位四通换向阀（8）油口B工作压力相同都为回油压力，至于补油流量的大小受控于第四阀腔的通流开口面积，第四阀腔的通流开口面积取决阀芯（2）的位置，阀芯（2）的位置受控于阀芯两端面液压油的作用力，这是一个动态平衡位置，能够自适应保证两个马达的压差成比例，对应于阀芯（2）端作用面A3与A1的比例。
三位四通换向阀（8）在右位、两位四通换向阀（7）在左位工作时，三位四通换向阀（8）的油口P和三位四通换向阀（8）的油口A相连，三位四通换向阀（8）的油口B和三位四通换向阀（8）的油口T相连，两位四通换向阀（7）油口A和两位四通换向阀（7）油口D相通，液压油分别进入液压马达（6.2）的第二工作油口、液压马达（6.2）第二工作油口和第一油口（P1），从液压马达（6.1）的第二工作油口出，经过两位四通换向阀（7）油口C、两位四通换向阀（7）油口B，与液压马达（6.2）的第一工作油口出来的液压油、第三油口（P3）共同经过三位四通换向阀（8）的油口B与液压油箱相通，驱动液压马达（6.1）与液压马达（6.2）并联同向回转，又因第二油口（P2）工作压力、液压马达（6.1）第一工作油口工作压力、液压马达（6.2）的第二工作油口工作压力和第一油口（P1）工作压力基本相等，第三阀腔工作压力和第三油口（P3）工作压力、三位四通换向阀（8）油口B工作压力相同都为回油压力，且阀芯（2）端作用面A2>A1，所以阀芯（2）左侧作用力大于右侧作用力在右位工作，第四油口（V）和第五油口（C）不通，因此不会造成经过第四油口（V）的流量损耗。
本发明的补油阀可以应用于水平定向钻机、螺旋钻机、锚杆钻机、潜孔钻机、岩心钻机等工程机械。如为了适应不同地质和孔径需求，对钻机的转速和扭矩输出，提出了更高要求，要求转速和扭矩的覆盖范围更宽，通常采用多个定量马达串并联的方式满足该要求，但在现有技术中还没有一种有效的方法，解决串联液压马达流量不一致带来的缺陷，使用本发明的补油阀即可有效解决该问题。