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自主研发工程机械大流量平衡阀获日内瓦国际发明展金奖

出处:浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室   更新时间:2017-04-06 16:26:05    您是第0位浏览者

第45届日内瓦国际发明展于北京时间3月29日至4月2日圆满举行,该展创办于1973年,由世界知识产权组织、瑞士联邦政府等共同举办,是世界上历史最长、规模最大的发明展之一。本届发明展共吸引来自40多个国家及地区近1000项新发明亮相。其中有来自中国内地的发明83项、中国香港的发明14项。

浙江大学机械工程学院、流体动力与机电系统国家重点实验室谢海波教授等人参展项目“Pilot-assisted Hydraulic Load Control Valve Using Double Feedback Principle”(应用双反馈原理的二级大流量负载控制阀)荣获金奖(项目发明人:谢海波教授、刘建彬博士生、杨华勇院士)。

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图1:发明人谢海波教授(右)和刘建彬博士生(左)

负载控制阀(Load control valve, LCV)又称平衡阀,广泛应用于存在超越负载工况的液压系统中。在行走液压和工业液压系统中,需要承受超越负载工况的液压系统极其常见。在各类工程机械行走液压系统中,超越负载尤其常见,如变幅系统下放过程、起升系统的下降过程以及起重机起重臂的缩回过程,由于外负载及自身机构重力作用产生的负载即与希望的负载运动方向相同,此时液压系统所承受的就是超越负载,此外在大型压机、液压绞车等工业液压系统中,超越负载工况也较为常见。超越负载工况下,需要在液压系统的执行器回油路通过平衡阀来提供一定的回油背压,防止执行器进油侧吸空,同时该阀还应具备可靠锁死执行元件回油路以保持负载位置的功能,在此基础上平衡阀可以根据输入的压力、电流等信号比例控制负载下放速度。

在科学研究与工程应用上,平衡阀由于功能和用法相对固定、用途广、用量大,使之常常脱离传统的压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀的分类而成为了一类单独讨论和研究的对象。国内外平衡阀产品种类众多,然而,在技术含量和附加值都较高的先导大流量平衡阀领域基本被国外品牌垄断,国内对其的研究尚在起步阶段。

本项发明的应用双反馈原理的二级大流量负载控制阀在国际上首次将液压反馈和力反馈同时应用于对置布局的先导阀芯与主阀芯上,其结构如图2所示。

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图2:双反馈原理负载控制阀结构

液压反馈通过主阀芯上的反馈阀口将主阀芯位移转化为控制腔压力,力反馈通过对顶于两个阀芯之间的反馈弹簧将主阀芯位移转化为弹簧力。两路反馈共同作用提高了整阀的动态控制性能与可靠性,尤其增加了抵抗负载波动的稳定性,抗油液污染性好,大幅提高了系统安全。该阀具有广泛的应用领域,是工程机械、液压机、液压绞车、起升机械等存在超越负载液压系统的核心关键元件。

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图3:参展人员向评委介绍发明内容

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图4:部分参展人员

本项目团队对新型负载控制阀的原理、制造及应用研究已经持续了近六年,目前已经实现小批量试制(试制样机如图5),并通过了中联重科和徐工集团两大工程机械龙头企业的实车测试,各项性能均达到或超过进口产品指标。

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图5:双反馈原理负载控制阀样机试制情况以及试用证明

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图6:双反馈原理负载控制阀实车试验情况