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液控單向閥的平衡回路系統故障與改進
發布時間：2017-09-01
1前言
為防止液壓缸與垂直或傾斜運動的工作部件因自重而自行下滑,常采用平衡回路。即在液壓缸下行的回路中設置適當阻力,使液壓缸的回油腔中產生一定的背壓,以平衡其自重,而通常采用的是在液壓缸回路上設置液控單向閥。
2液壓系統工作原理
液控單向閥是在單向閥的基礎上加上一個可控活塞頂桿,它具有二個作用:一是解除單向閥的逆止作用,二是鎖定作用(如圖1所示)。在液壓缸活塞腔的進回油路上,裝設液控單向閥,當液壓泵卸載或停止工作時(換向閥處于中位),液控單向閥關閉。在重力作用下,活塞腔油液產生背壓,以實現平衡,將重物停留在空中某一位置而不下滑。工作時,利用進入活塞桿腔的壓力油打開液控單向閥,以滿足正常工作時活塞腔排油的需要。
3存在的問題及原因分析
3.1重物停位不準確
當換向閥位于中位時,重物不能立即停止,還要繼續下降一段距離,造成停位不準確,產生這種現象的原因是液壓系統的換向閥為M型機能(或O型機能)。當換向閥位于中位時,其A、B兩工作腔不能直通油箱而被封閉,造成液控單向閥的控制油路被封死,導致液控單向閥不能立即關閉,直到換向閥閥內泄漏,繼而使液控單向閥控制壓力泄壓后,液控單向閥方能關閉。這一過程造成了液壓缸(重物)不能準確的停在預定的工位上,甚至會造成各種事故。
3.2當重物向下運行時,活塞會出現斷續向下跳動,并伴隨有激烈振動和噪聲
由圖1知,當活塞腔進油時(換向閥右位),壓力油同時打開液控單向閥,構成回油通路,活塞下移。由于重物和活塞本身自重,在下行過程中會出現一個速度增量△V。當下行速度太快時,由于泵(定量泵)的排量滿足不了活塞的快速下行,油液來不及補充至桿腔,在液壓缸的有桿腔會形成一定的空間,使整個進油路及液壓缸(活塞桿腔)之間產生短時的負壓效應,導致液控單向閥的控制油路壓力急降,液控單向閥因失壓而關閉(回油路被堵死),液壓缸急停。隨時間推移,液壓泵不停地向系統供油,使進油路油壓回升,達到液控單向閥開啟壓力后,液控單向又打開。重力驅力液壓缸快速下行,周而復始,這種過程使液壓缸活塞斷續下降,并引起強烈振動和噪聲。
4液壓系統改進
通過以上分析可知,造成重物停位不準的關鍵在于液控單向閥控制油能否即時卸載。現將圖1中所采用的換向閥為M型機能(或O型機能)變換成為H型機能(或Y型機能)的換向閥(如圖2所示)。當換向閥(H型或Y型機能)處于中位時,A、B兩工作腔直通油箱,液控單向閥控制油得到即時卸載,將回路鎖緊,使工作機構停位準確。當重物質量越大,液壓缸活塞腔油壓越高,液控單向閥關閉就越緊。
對于重物下行時,活塞出現的斷續向下跳動,是因為液控單向閥因失壓而關閉所致。可采用在回路上安裝單向節流閥來調整液壓缸下降速度(如圖2所示)。節流閥應安裝于液控單向閥與液壓缸之間,系統構成了回油節流調速回路。溢流閥起溢流穩壓作用,使活塞下移運動較平穩,徹底消除了液控單向閥因失壓而關閉造成系統故障。
5結論
通過以上分析可知,在平衡回路的設計中,除考慮重物停位的準確,停位的鎖定和持久外,還應考慮由于重物下降運行過程中可能產生的“負壓效應”,使系統出現沖擊和振動。而采用單向節流閥和液控單向閥的平衡回路(換向閥為H型或Y型機能),平衡效果較好。
摘自：中國計量測控網
