液控單向閥的實踐應(yīng)用與故障排除|資料

液控單向閥的應(yīng)用及故障與排除，介紹了液控單向閥的工作原理、類別及應(yīng)用注意事項，對正確使用液控單向閥避免事故的發(fā)生進行了舉例說明。同時，也列出了液控單向閥常出現(xiàn)的故障、產(chǎn)生原因及排除方法。

液控單向閥是一種反向開啟可控的單向閥，這類閥在冶金設(shè)備中應(yīng)用較為 ，由于其結(jié)構(gòu)與原理的特殊性，生產(chǎn)現(xiàn)場因液控單向閥使用不當(dāng)導(dǎo)致的故障經(jīng)常發(fā)生。

1、液控單向閥結(jié)構(gòu)與工作原理

液控單向閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)控制油口不通壓力油時，油液只能從PA→PB；當(dāng)控制油口通壓力油時，正、反向的油液均可自由通過。當(dāng)油液反向流動時，閥芯的受力平衡表達式為：

pKAK-pAAK-FKM=pBA-pAA=Fs+Fs+W(1)

式中pK———控制油壓力，單位為N；

pA———反向出油腔油液壓力，單位為N；

pB———反向進油腔油液壓力，單位為N；

FKM———控制活塞摩擦阻力，單位為N；

FM———錐閥芯總摩擦阻力，單位為N；

Fs———彈簧作用力，單位為N；

W———閥芯重量，單位為N；

AK———控制活塞面積，單位為m2；

A———閥座口面積，單位為m2。

當(dāng)略去控制活塞和錐閥芯的摩擦阻力時，則控制油壓力為：

pK=[(pB-pA)A+Fs+W]/AK+pA(2)

該值是保證油液反向流動的控制油壓力。若閥口關(guān)閉，油液反向流動停止，則出油腔壓力pA=0。根據(jù)控制活塞上腔的泄油方式不同分為內(nèi)泄式和外泄式。內(nèi)泄式也就是圖1所示的簡式液控單向閥。外泄式液控單向閥如圖2所示，這種外泄式液控單向閥反向出油腔壓力pA只作用在控制活塞的上端，與圖1結(jié)構(gòu)相比，作用面積要小得多，同時，反向出油腔壓力油和控制壓力油泄漏到控制活塞上下段之間的容腔內(nèi)，可通過外泄口直接引到閥體外，以避免由于泄漏油的聚積影響控制活塞的向上運動，故稱為外泄式液控單向閥。復(fù)式結(jié)構(gòu)液控單向閥如圖3所示，單向閥芯內(nèi)裝有卸載小閥芯。控制活塞上行時先頂開小閥芯使主油路卸壓，再頂開單向閥閥芯，其控制壓力僅為工作壓力的4.5%，沒有卸載小閥芯的液控單向閥的控制壓力為工作壓力的40%～50%。

圖1簡式液控單向閥圖 2外泄式液控單向閥

圖3復(fù)式液控單向閥

2、液控單向閥的應(yīng)用

液控單向閥因泄漏量少、閉鎖性能好、工作可靠而 運用在冶金液壓系統(tǒng)中，如煉鐵廠泥炮回轉(zhuǎn)液壓裝置、電爐電極升降回路、電爐料籃車懸掛液壓回路等，軋機與卷取機液壓系統(tǒng)更是大量使用液控單向閥，如圖4所示為液控單向閥在某軋機活套液壓回路的應(yīng)用。

圖4 液壓活套系統(tǒng)

液控單向閥具體應(yīng)用場合如下：

(1)保持壓力。

滑閥式換向閥都有間隙泄漏現(xiàn)象，只能短時間保壓。當(dāng)有保壓要求時，可在油路上加一個液控單向閥，利用錐閥關(guān)閉的嚴(yán)密性，使油路長時間保壓。

(2)液壓缸的“支承”。

在立式液壓缸中，由于滑閥和管的泄漏，在活塞和活塞桿的重力下，可能引起活塞和活塞桿下滑。將液控單向閥接于液壓缸下腔的油路，則可防止液壓缸活塞和滑塊等活動部分下滑。

(3)實現(xiàn)液壓缸鎖緊。

當(dāng)換向閥處于中位時，兩個液控單向閥關(guān)閉，可嚴(yán)密封閉液壓缸兩腔的油液，這時活塞就不能因外力作用而產(chǎn)生移動。

(4)大流量排油。

液壓缸兩腔的有效工作面積相差很大。在活塞退回時，液壓缸右腔排油量驟然增大，此時若采用小流量的滑閥，會產(chǎn)生節(jié)流作用，限制活塞的后退速度；若加設(shè)液控單向閥，在液壓缸活塞后退時，控制壓力油將液控單向閥打開，便可以順利地將右腔油液排出。

(5)作充油閥。

立式液壓缸的活塞在高速下降過程中，因高壓油和自重的作用，致使下降迅速，產(chǎn)生吸空和負(fù)壓，必須增設(shè)補油裝置。液控單向閥作為充油閥使用，以完成補油功能。

(6)組合成換向閥。

在設(shè)計液壓回路時，有時可將液控單向閥組合成換向閥使用。例如：用兩個液控單向閥和一個單向閥并聯(lián)（單向閥居中），則相當(dāng)于一個三位三通換向閥的換向回路。需要指出，控制壓力油油口不工作時，應(yīng)使其通回油箱，否則控制活塞難以復(fù)位，單向閥反向不能截止液流。

3、液控單向閥使用注意事項

現(xiàn)場實踐證明，液控單向閥在使用維修過程中容易出現(xiàn)問題，以下是注意事項。

(1)必須保證液控單向閥有足夠的控制壓力， 不允許控制壓力失壓。應(yīng)注意控制壓力是否滿足反向開啟的要求。如果液控單向閥的控制引自主系統(tǒng)時，則要分析主系統(tǒng)壓力的變化對控制油路壓力的影響，以免出現(xiàn)液控單向閥的誤動作。

(2)根據(jù)液控單向閥在液壓系統(tǒng)中的位置或反向出油腔后的液流阻力（背壓）大小，合理選擇液控單向閥的結(jié)構(gòu)（簡式或復(fù)式）及泄油方式（內(nèi)泄或外泄）。對于內(nèi)泄式液控單向閥來說，當(dāng)反向油出口壓力超過一定值時，液控部分將失去控制作用，故內(nèi)泄式液控單向閥一般用于反向出油腔無背壓或背壓較小的場合；而外泄式液控單向閥可用于反向出油腔背壓較高的場合，以降低最小的控制壓力，節(jié)省控制功率。如圖5所示系統(tǒng)若采用內(nèi)卸式，則柱塞缸將斷續(xù)下降發(fā)出振動和噪聲。

圖5液控單向閥用于反向出油腔背壓較高的場合圖

當(dāng)反向進油腔壓力較高時，則用帶卸荷閥芯的液控單向閥，此時控制油壓力降低為原來的幾分之一至幾十分之一。如果選用了外泄式液控單向閥，應(yīng)注意將外泄口單獨接至油箱如圖6所示。另外，液壓缸無桿腔與有桿腔之比不能太大，否則會造成液控單向閥打不開。如圖7所示，液壓缸上下腔作用面積之比大于液控單向閥的控制腔和單向閥芯的上作用面積之比，若液壓缸的上下腔作用面積比為4:1，而液控單向閥控制活塞的作用面積與單向閥芯上部作用面積之比一般為（2.6～3.5）:1，則液控單向閥將永遠(yuǎn)不能打開。這時，液壓缸將如同一個增壓器一樣，液壓缸下腔嚴(yán)重增壓，其壓力為相工作壓力的數(shù)倍，以致造成事故。因此一般工業(yè)用液壓缸有桿腔作用面積與無桿腔作用面積之比通常取3:7～9:10。

圖6外泄式液控單向閥的應(yīng)用圖

圖7液壓缸單面鎖緊回路

(3)用兩個液控單向閥或一個雙液控單向閥實現(xiàn)

液壓缸鎖緊的液壓系統(tǒng)中，應(yīng)注意選用Y型或H型中位機能的換向閥，以保證中位時液控單向閥控制口的壓力能立即釋放，單向閥立即關(guān)閉，活塞停止。假如采用O型或M型機能，在換向閥換至中位時，由于液控單向閥的控制腔壓力油被閉死，液控單向閥的控制油路仍存在壓力，使液控單向閥仍處于開啟狀態(tài)。而不能使其立即關(guān)閉，活塞也就不能立即停止，產(chǎn)生竄動現(xiàn)象。直至由換向閥的內(nèi)泄漏使控制腔泄壓后，液控單向閥才能關(guān)閉，影響其鎖緊精度。但選用H型中位機能應(yīng)非常慎重，因為當(dāng)液壓泵大流量流經(jīng)排油管時，若遇到排油管道細(xì)長或局部阻塞或其他原因而引起局部摩擦阻力（如裝有低壓濾油器或管接頭多等），可能使控制活塞所受的控制壓力較高，致使液控單向閥無法關(guān)閉而使液壓缸發(fā)生誤動作。Y型中位機能就不會形成這種結(jié)果。

(4)工作時的流量應(yīng)與閥的額定流量相匹配。

(5)安裝時，不要搞混主油口、控制油口和泄油口并認(rèn)清主油口的正、反方向，以免影響液壓系統(tǒng)的正常工作。

(6)帶有卸荷閥芯的液控單向閥只適用于反向油流是一個封閉容腔的情況，如液壓缸的一個腔或蓄能器等。這個封閉容腔的壓力只需釋放很少的一點流量，即可將壓力卸掉。反向油流一般不與一個連續(xù)供油的液壓源相通。這是因為卸荷閥芯打開時通流面積很小油速很高，壓力損失很大，再加上這時液壓源不斷供油，將會導(dǎo)致反向壓力降不下來，需要很大的液控壓力才能使液控單向閥主閥芯打開。如果這時控制管道的油壓較小，就會出現(xiàn)打不開液控單向閥的故障。

(7)如圖8所示系統(tǒng)液控單向閥不能單獨用于平衡回路，否則活塞下降時，由于運動部件的自重使活塞的下降速度超過了由進油量設(shè)定的速度，致使缸6上腔出現(xiàn)真空，液控單向閥4的控制油壓過低，單向閥關(guān)閉，活塞運動停止，直至液壓缸上腔壓力重新建立起來后，單向閥又被打開，活塞又開始下降。如此重復(fù)即產(chǎn)生爬行或抖動現(xiàn)象，出現(xiàn)振動和噪聲。在無桿腔油口與液控單向閥4之間串聯(lián)一單向節(jié)流閥5，系統(tǒng)構(gòu)成了回油節(jié)流調(diào)速回路。這樣既不致因活塞的自重而下降過速，又保證了油路有足夠的壓力，使液控單向閥4保持開啟狀態(tài)，活塞平穩(wěn)下降。換向閥3應(yīng)采用H或Y型機能，若采用M型機能（或O型機能），則由于液控單向閥控制油不能得到及時卸壓，將回路鎖緊，使工作機構(gòu)出現(xiàn)停位不準(zhǔn)，產(chǎn)生竄動現(xiàn)象。

圖8平衡回路

1-液壓泵2-溢流閥3-換向閥4-液控單向閥5-單向節(jié)流閥6-液壓缸

4、液控單向閥常見故障及診斷與排除

液控單向閥的常見故障及診斷排除方法如表1所示。

液控單向閥的常見故障及診斷排除方法如表1

5、結(jié)論

理解液控單向閥結(jié)構(gòu)與工作原理、故障規(guī)律及維護知識，掌握正確的使用方法，對改善液壓系統(tǒng)、減少事故產(chǎn)生、提高維護液壓系統(tǒng)效率有重要意義。