平衡阀和液压锁的结构特点及应用分析

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一、概 述

平衡阀,也叫负载保持阀,用以下几种方式来控制载荷的运动:

1、当管道或胶管损坏时,防止载荷突然下落。

2、防止由于方向控制阀阀芯泄油而造成载荷慢慢下落。

3、当载荷在处于低压或失控状态时,提供平稳可调的运动。

4、当方向控制阀突然关闭时,提供平稳可调的运动。

有两种基本的动作控制阀:液控单向阀可以满足以上前2个要求。平衡阀可以满足以上4个要求。

平衡阀具有以下功能:

1、一个方向上的自由油液流动。

2、无泄漏负载保持。

3、抵御外部压力或过载载荷所造成的压力冲击。

4、当载荷过大引起油缸或马达失控时,作为无气蚀动作控制,使供油速度达到泵的流量。

5、当方向控制阀突然关闭时,平稳调节油缸动作。

液压锁,顾名思义,就是一把“锁”,就是把回路锁住,不让回路油液有流动。通常使用在承重液压缸或马达油路中,用于防止液压缸或马达在重物作用下自行下滑,需要动作时,须向另一路供油,通过内部控制油路打开单向阀使油路接通,液压缸或马达才能动作。

由于该机械结构本身的原因,液压缸运动过程中,由于负载的自重,往往在主工作腔造成瞬间失压,产生真空。这种情况常常出现在以下几种常见的机器:1、四柱液压机中垂直放置的油缸;2、制砖机械的上模油缸;3、工程机械的摆动油缸;4、液压吊车的卷扬马达;

二、结构特点

下图所示为在工程机械领域得到广泛应用的一种平衡阀结构。重物下降时的油流方向为B-A,X为控制油口。当没有输入控制油时,由重物形成的压力油作用在锥阀2上,B口与A口不通,重物被锁定。当输入控制油时,推动活塞4右移,先顶开锥阀2内部的先导锥阀3。由于阀3右移,切断了弹簧8所在容腔与B口高压腔的通路,该腔快速卸压。此时,B口还未与A口沟通。当活塞4右移至其右端面与锥阀2端面接触时,其左端圆盘正好与活塞附件5接触形成一个组件,并在控制油作用下压缩弹簧9继续右移,打开锥阀2,B口与A口相通,其通流截面依靠阀套7上几排小孔来逐渐增大,从而起到了很好的平衡阻尼作用。活塞4左端中心部分还配置了一套阻尼组件6。这样,平衡阀在反向通油时就比较平稳。

平衡阀结构图

1一阀体2-锥阀3-先导锥阀4-控制活塞5-活塞附件 6-阻尼组件7-R套8-弹簧组件9-控制弹簧

由于液控单向阀具有良好的单向密封性,常常需要采用液控单向阀进行执行机构的进、回油路同时锁紧控制,用于防止立式液压缸停止运动时因自重而下滑,保证系统的安全;如工程车的支腿油路系统。如图 5-3 ( a ),两个液控单向阀共用一个阀体和控制活塞,这样组合的结构称为液压锁。当从 A1 通入压力时,在导通 A1 与 A2 油路的同时推动活塞右移,顶开右侧的单向阀,解除 B2 到 B1 的反向截止作用;当 B1 通入压力油时,在导通 B1 与 B2 油路的同时推动活塞左移

开左侧的单向阀,解除 A2 到 A1 的反向截止作用;而当 A1 与 B1 口没有压力油作用时,两个液控单向阀都为关闭状态,锁紧油路。图 5-3 ( b )所示为液压锁的图形符号。

三、应用回路分析

平衡阀能够保持高压负载,通过传到先导点的压力信号来控制负载的移动,平衡阀可以为板式连接或插装阀来使用。 典型的平衡阀回路应用包括一个泵、方向控制阀以及一个油缸。如果没有平衡阀,方向控制阀在中位时,由于阀芯泄漏,负载会慢慢下落。并

且,如果液压管路损坏,也不能为负载突然下落提供保护。

平衡阀的应用有一些附加的准则:

1、规定平衡阀最高溢流压力,从而在油缸压力时仍无法动作。一般情况下,推荐使用1.3倍的最高负载压力。

2、当载荷变化范围广的时候,使用低先导比(3:1和4.5:1)。低先导比需要较高的先导压力,它的效率较低,但是能够提供稳定、精准的控制。

3、当载荷相对稳定的时候,使用高先导比(8:1和10:1)。高先导比需要较低的先导压力,它的反应迅速,并且效率高,但是对变化的载荷稳定性较差,且精准度不够。

4、不要用尺寸过大的平衡阀。对于平衡阀来说,没有压降操作限制,但事实上,还是需要一些压降来维持阀的运作。

5、将平衡阀安装在油缸上或油缸附近,如果液压管路损坏时,提供最大负载保持的保护。

6、平衡阀不要与中位关闭的方向控制阀一起使用。在方向控制阀和

平衡阀之间进行人工增压会使平衡阀开启,并且导致意外的负载动作。

7、平衡阀不要与中位串接的方向控制阀一起使用。

液压锁应用回路

当重物靠自重下落时,控制油侧如果补油不及时的话,Pb侧就会产生真空,使得油缸有杆腔压力上升,而使单向阀A关闭,然后单向阀B继续供油,使得工作腔压力上升再开启单向阀A。这样频繁地发生打开关闭动作,而会使负载在下落的过程中出现断续前进的现象,产生较大的冲击和振动,因此,双向液压锁通常不推荐用于高速重载工况,而常用于支撑时间较长,运动速度不高的闭锁回路。

ZMS制动器马达是内置制动器的马达,具有自锁功能,具有体积小,重量轻,适合安装在结构紧凑的场合中。如果液压回路要求制动力矩较大或液压冲击较大,液压马达本身不能满足制动要求时,制动马达回路需要配备平衡阀或缓冲装置。这样才安全可靠。

四、小 结

在液压锁紧回路设计时,需要根据实际要求选择适合的液压阀。对于多数液压系统来说,选择平衡阀的几率较大,且安全可靠。液压锁只适合与低速轻载,对稳定性要求不高的场合。对于使用液压马达的场合,选择制动马达加平衡阀的的方案最为稳定可靠。