带卸荷的液控单向阀
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平衡回路中液控单向阀反向开启控制压力的计算及分析王文深 张纪梁河南机电高等专科学校机电系,河南新乡 453002摘要:针对液控单向阀和单向节流阀等构成的平衡回路,本文推导了不同结构型式下的液控单向阀在反向启动时所需的控制压力;分析了影响液控单向阀反向开启的关键因素,并就在系统回路设计和液控单向阀选用上应注意的事项作了简要的陈述。
关键词:平衡回路;液控单向阀;反向开启压力;缸速比中图分类号:TH137 文献标识码:B 文章编号:1001-2265(2003)08-0063-02图1 平衡回路液压系统(Ⅰ)(a)内泄式 (b)外泄式图2 简式液控单向阀结构1 引言在液压系统设计中,经常用到液控单向阀,特别是在保压、平衡及充液等回路中就更为普遍。
在平衡回路(见图1所示)中,单杆液压缸为竖直安装,此回路常用于液压机、三星辊等大型设备,这些设备主液压缸的两腔面积差较大,反向压力也比较高,常常给液控单向阀的反向开启造成很大的影响。
如果元件选择或使用不当,则很可能造成反向无法开启或造成系统振动现象。
2 液控单向阀反向开启压力的计算2.1 简式液控单向阀根据液控单向阀控制活塞泄油方式的不同分为内泄式(见图2a)和外泄式(见图2b)。
当液控单向阀需反向流动时,需要控制活塞给主阀芯施加一个推力,使主阀芯开启通流。
1)内泄式当其主阀阀口开启通流时,主阀芯受力平衡方程式为:p k A1=p A A2+(p B-p A)A3+F s+F f1+F f2+G(1) p k———液控单向阀的控制压力A1———控制活塞的面积A2———控制活塞有杆腔的有效面积p A———液控单向阀A口压力p B———液控单向阀B口压力A C———锥阀阀口的面积F s———锥阀弹簧的弹簧力F f1、F f2———控制活塞处与主阀处的摩擦阻力G———控制活塞和主阀的总重量当略去液压缸活塞运动摩擦阻力,上式可简化为p k=p A A2+(p B-p A)A3+F s+GA1(2)该值是保证油液反向流动的最小控制油压力。
单向阀使用注意事项及故障诊断与排除正常工作时,单向阀的工作压力要低于单向阀的额定工作压力;通过单向阀的流量要在其通径允许的额定流量范围之内,并且应不产生较大的压力损失。
单向阀的开启压力有多种,应根据系统功能要求选择适用的开启压力,应尽量低,以减小压力损失;而作背压功能的单向阀,其开启压力较高,通常由背压值确定。
①在选用单向阀时,除了要根据需要合理选择开启压力外,还应特别注意工作时流量应与阀的额定流量相匹配,因为当通过单向阀的流量远小于额定流量时,单向阀有时会产生振动。
流量越小,开启压力越高,油中含气越多,越容易产生振动。
②使用时一定要注意认清进、出油口的方向,保证安装正确,否则会影响液压系统的正常工作。
特别是单向阀用在泵的出口,如反向安装可能损坏泵或烧坏电机。
但是,单向阀安装位置不当,会造成自吸能力弱的液压泵的吸空故障,尤以小排量的液压泵为甚。
故应避免将单向阀直接安装于液压泵的出口,尤其是液压泵为高压叶片泵、高压柱塞泵以及螺杆泵时,应尽量避免。
如迫不得已,单向阀必须直接安装于液压泵出口时,应采取必要措施,防止液压泵产生吸空故障。
如采取在联接液压泵和单向阀的接头或法兰上开一排气口。
当液压泵产生吸空故障时,可以松开排气螺塞,使泵内的空气直接排出,若还不够,可自排气口向泵内灌油解决。
或者使液压泵的吸油口低于油箱的最低液面,以便油液靠自重能自动充满泵体;或者选用开启压力较小的单向阀等措施。
单向阀闭锁状态下泄漏量是非常小的甚至于为零。
但是经过一段时期的使用,因阀座和阀芯的磨损就会引起泄漏。
而且有时泄漏量非常大,会导致单向阀的失效。
故磨损后应注意研磨修复。
单向阀的正向自由流动的压力损失也较大,一般为开启压力的3~5倍,约为0.2~0.4MPa,高的甚至可达0.8Mpa。
故使用时应充分考虑,慎重选用,能不用的就不用。
单向阀的常见故障及诊断排除方法见表2—l。
表2-1 单向阀的常见故障及诊断排除方法液控单向阀使用注意事项及故障诊断与排除①在液压系统中使用液控单向阀时,必须保证液控单向阀有足够的控制压力,绝对不允许控制压力失压。
溢流阀常见故障与解决1.系统压力波动引起压力波动的主要原因:①调节压力的螺钉由于震动而使锁紧螺母松动造成压力波动;②液压油不清洁,有微小灰尘存在,使主阀芯滑动不灵活.因而产生不规则的压力变化.有时还会将阀卡住;③主阀芯滑动不畅造成阻尼孔时堵时通;④主阀芯圆锥面与阀座的锥面接触不良好,没有经过良好磨合;⑤主阀芯的阻尼孔太大,没有起到阻尼作用;⑥先导阀调正弹簧弯曲.造成阀芯与锥阀座接触不好,磨损不均。
解决方法:①定时清理油箱,管路,对进入油箱,管路系统的液压油要过滤;②如管路中已有过滤器,则应增加二次过滤元件.或更换二次元件的过滤精度;并对阀类元件拆卸清洗,更换清洁的液压油;③修配或更换不合格的零件;④适当缩小阻尼孔径。
2.系统压力完全加不上去原因:A:①主阀芯阻尼孔被堵死,如装配对主阀芯未清洗干净,油液过脏或装配时带人杂物;②装配质量差,在装配时装配精度差.阀间间隙调整不好,主阀芯在开启位置时卡住,装配质量差;③主阀芯复位弹簧折断或弯曲,使主阀芯不能复位。
解决方法:①拆开主阀清洗阻尼孔并从新装配;②过滤或更换油液;③拧紧阀盖紧固螺钉更换折断的弹簧。
B:先导阀故障,①调正弹簧折断或未装入,②锥阀或钢球未装,③锥阀碎裂。
解决方法:更换破损件或补装零件,使先导阀恢复正常工作。
C:远控口电磁阀未通电(常开型)或滑阀卡死。
解决方法:检查电源线路,查看电源是否接通;如正常,说明可能是滑阀卡死,应检修或更换失效零件。
D:液压泵故障:① 液压泵联接键脱落或滚动;②滑动表面间问隙过太;③叶片泵的叶片在转子槽内卡死;④叶片和转子方向装反;⑤叶片中的弹簧因所受高频周期负载作用,而疲劳变形或折断。
解决方法:①更换或从新调正联接键,并修配键槽;②修配滑动表面间间隙;③拆卸清洗叶片泵;④纠正装错方向;⑤更换折断弹簧。
E:进出油口装反,调正过来。
3.系统压力升不高原因:A:① 主阀芯锥面磨损或不圆,阀座锥面磨损或不圆;②锥面处有脏物粘住;③锥面与阀座由于机械加工误差导致的不同心;④主阀芯与阀座配合不好,主阀芯有别劲或损坏,使阀芯与阀座配合不严密,⑤主阀压盖处有泄漏,如密封垫损坏,装配不良,压盖螺钉有松动等。
液压阀图解液压控制阀是液压系统中用来控制液流方向、压力和流量的元件。
借助于这些阀,便能对液压执行元件的启动和停止、运动方向和运动速度、动作顺序和克服负载的能力等进行调节与控制,使各类液压机械都能按要求协调地工作。
液压阀可分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。
1 单向阀图解1 普通单向阀普通单向阀的作用,是使油液只能沿一个方向流动,不许它反向倒流。
图3-43(a)所示是一种管式普通单向阀的结构。
压力油从阀体左端的通口P1流入时,克服弹簧3作用在阀芯2上的力,使阀芯向右移动,打开阀口,并通过阀芯2上的径向孔a、轴向孔b从阀体右端的通口流出。
但是压力油从阀体右端的通口P2流入时,它和弹簧力一起使阀芯锥面压紧在阀座上,使阀口关闭,油液无法通过。
图3-43(b)所示是单向阀的职能符号图。
图3-43 单向阀(a)结构图(b)职能符号图1—阀体2—阀芯3—弹簧2 液控单向阀当控制口无压力油通入时,液控单向阀的工作机制和普通单向阀一样;压力油只能从通口P1流向通口P2,不能反向倒流。
当控制口K有控制压力油时,因控制活塞推动顶杆顶开阀芯,使通口P1和P2接通,油液就可在两个方向自由通流。
1)内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号如图3-44所示。
1单向阀芯3弹簧4控制活塞X控制口A正向进油口B反向进油口A1密封锥面图3-44内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀结构与符号此类液控单向阀适用于系统压力较低的场合。
图3-45所示为内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路。
图3-45内泄式、不带卸荷小阀芯的液控单向阀反向开启时的油路2)内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀带卸荷小阀芯的液控单向阀适用于反向压力较高、流量较大的场合。
此类液控单向阀利用卸荷小阀芯在反向开启前泄去系统压力,由此避免了液压冲击,并大大降低了开启主阀的压力。
图3-46所示为内泄式、带卸荷小阀芯的液控单向阀结构原理图与符号。
XX工程技术大学课程设计题目:液控单向阀设计作者:指导教师:专业:机械工程及自动化(液压传动与控制) 时间:二零一五年一月摘要为了控制流液的流动、压力和方向及工程机械中的应用,使其能够很好地利用液压系统来控制机械的稳定工作,需要掌握更多的流体力学知识来研究液压油液及有压流动对液压阀而产生的影响,从而设计双向液控单向阀实现实践的依据,本文主要介绍双向液控单向阀的详细设计、理论计算及研究方法。
关键词: 液控单向阀设计Abstract:In order to control the flow of fluid flow,pressure and direction and application of engineering machinery, which can work stably to good use hydraulic system to control the machine.Need to master more knowledge of fluid mechanics to study the hydraulic oil and pressure flow effects produced on hydraulic valve, so as the basis of design double hydraulic control check valve to be practiced.This paper mainly introduces the detailed design of double hydraulic control check valve,theoretical calculation andresearch methods. Keywords: hydraulic control check valve design目录1 液控单向阀基本情况 (1)1.1 液控单向阀的类型及应用: (1)1.2 液控单向阀的工作原理 (3)1.3 液压阀的具体工作情况62. 液控单向阀的初步设计 (9)2.1 总体设计方案92.2 液控单向阀的设计要求92.3 液控单向阀的结构设计93. 重要零件基本尺寸的确定 (12)3.1 阀前孔面积计算设定123.2 实际流速的设定123.3 控制活塞与单向阀面积之比133.4 弹簧最小工作负荷1t F和最大工作负荷2t F144. 弹簧的设计计算 (15)4.1 弹簧的参数设定154.2 弹簧的材料选择164.3 弹簧的变形量和节距164.4 弹簧的线径174.5 弹簧所需的刚度和圈数174.6 弹簧刚度、变形量和负荷校核174.7 试验负荷和试验负荷下的高度和变形量174.8 特征校核:184.9 结构参数184.10 弹簧的工作图及技术要求194.11 弹簧的数据205 阀体及活塞顶杆的厚度与校核 (21)5.1 阀体壁厚计算校核215.2 活塞顶杆稳定性验算21致谢 (22)参考文献 (23)1 液控单向阀基本情况1.1 液控单向阀的类型及应用:液控单向阀有普通型和带卸荷阀芯型两种。
各种液压控制阀图型符号和功用一、方向控制阀:名称功用职能符号说明单向阀允许液流单向通过,反向被截止。
液控单向阀既有单向止回作用又能使阀在控制油的控制下实现阀的反向开启。
双向液压锁当两条进口油路无油压,两条出口油路被锁闭。
当一条进口油路有油压,另一条油路双向导通。
换向阀用于将两个或两个以上的油口接通或切断改变液流方向。
人力控制按扭式拉钮式按—拉式手柄式踏板式双向踏板式一般符号机械控制顶杆式可变行程式弹簧式滚轮式电气控制单作用电磁式双作用电磁式比例电磁式比例双电磁式例:三位四通Y型弹簧复位双作用电磁阀压力控制加压或卸压控制差动控制例子:三位四通O型弹簧复位液动阀先导控制加压控制液动式(外控)二级(内控内泄)电液式(外控)例子:三位四通O型外控电液阀卸压控制液动式(内泄控制)(外泄控制)电液式(外控外泄)反馈控制一般符号梭阀有两个进口和一个公共出口,在进口压力的作用下,出口自动地与其中一个进口接通的阀。
或门型与门型二、压力控制阀:名称功用职能符号说明溢流阀控制阀的进口压力的压力阀。
直动型溢流阀先导型溢流阀先导型电磁溢流阀卸荷溢流阀一般符号减压阀使流经阀的油液节流降压,以便从系统中分出油压较低的支路。
直动型减压阀先导型减压阀定比减压阀定差减压阀一般符号顺序阀用油压信号控制油路接通或隔断的阀,常用来自动控制油缸或油马达的动作顺序。
直动型直控顺序阀直动型外控顺序阀先导型顺序阀单向顺序阀(平衡阀)一般符号卸荷阀使油泵或油路卸荷(卸压),减小功率消耗。
顺序阀和先导型溢流阀都可以作为卸荷阀使用。
名称功用职能符号说明节流阀靠改变阀的开度来改变通流面积,从而控制流量,借以控制执行机构的运动速度。
不可调节流阀可调节流阀单向节流阀油压差、油温、油的状况、节流口堵塞影响流量的稳定性。
调速阀(普通型调速阀)提供稳定的流量使执行元件运动速度稳定。
普通型调速阀温度补偿型调速阀轻载时功率损耗比溢流节流阀大,油液发热程度较大。
溢流节流阀提供稳定的流量使执行元件运动速度稳定。