换向阀在液压系统的应用

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换向阀在液压系统的应用  


换向阀在液压系统中是一种控制调节元件。其主要功用是改变油流方向进而控制执行元件的运动方向。在液压系统设计和使用过程中,有时会因为换向阀选择不当, 使得液压系统在运行时,某些工作性能受到影响,甚至出现问题。本文列举几个换向阀在液压系统应用的实例,分析了使用不当的原因,给出了正确的使用方法。
1 换向阀在锁紧回路的合理使用

锁紧回路锁紧回路的功用是使执行元件

在任意位置上停留,并且停留后不会因为外力作用而移动位置。图1所示为使用液控单向阀的锁紧回路(双向液压锁)。液控单向阀阀心一般是锥阀式结构,内泄很少,锁紧精度只取决于执行元件的泄漏,锁紧精度比较高。为了保证液压锁的锁紧性能,在回路中应该选择H型或者Y型机能的换向阀。当执行元件处于预定停留位置时,换向阀中位,液控单向阀控制油口经过换向阀中位直接和油箱相通,控制压力充分卸荷,液控单向阀反方向截止,液压缸因两腔油液被封闭而锁紧。现场有换向阀中位机能选择不当的情况,笔者曾经接触某电厂翻滚车机,其液压系统中锁紧回路换向阀的机能是M型的,有时锁紧效果不好,经过更换Y型机能换向阀后,锁紧性能大为改善。研究其原因,是原系统换向阀的中位机能选择不当, M型机能的换向阀在中位时,液控单向阀控制油口的油压不能尽快消失,液压锁不能立即关闭,所以锁紧效果不好。

2 换向阀在夹紧油路的合理使用

在一些数控车床和半自动车床上,广泛应用着由液压传动装置控制工件夹紧与松开的液压卡盘。液压卡盘一般由液压系统中减压回路(夹紧油路)控制,通过卡盘机械装置实施对工件的夹紧与松开。因此,关于夹紧油路的设计除应考虑提供稳定的、满足需求的夹紧力外,一个十分重要的问题是保证工件夹紧的安全可靠。

图2所示,为某半自动车床液压系统中的夹紧油路,夹紧油路中减压阀的作用是调整所需要的夹紧力,满足液压卡盘夹紧需求;单向阀阻止液体反向流动,起到短时保压作用,同时由于单向阀的反向截流作用,阻止了反向液压冲击,对液压泵起到了保护作用;换向阀的作用是控制卡盘夹紧或者松开工件。换向阀的选择对于设备安全运行显得十分重要。换向阀的选择原则应该是:即使设备工作时突然断电,仍然能够保证卡盘可靠地夹紧工件。因此常常选用断电夹紧的二位电磁换向阀,如图2所示。如果选择通电夹紧的二位电磁换向阀,在意外情况突然断电时,卡盘松开,工件还在转动,后果不堪设想。

另外为了避免通电夹紧等问题,可以选择具有记忆功能(不自动复位)的二位电磁换向阀,断电时换向阀阀芯位置不变,油路不变,可以实现保压夹紧。其次选择三位阀(O型或者M型机能)也是一种值得考虑的方法。

3 换向阀在多级调压回路中的合理使用

图3所示为一种采用两个溢流阀的二级调压回路(图中由点划线矩形图框围起的二位二通阀3,表示二位二通阀5的另一种安装位置)。

溢流阀2的调整压力是p1,溢流阀4的调整压力是p2,图示情况系统压力为p1,在二位二通阀5切换这时系统的最大压力图3 二级调压回路就决定于阀4的调整压力p2了,其中p1>p2。

这种回路中的二位二通阀5分别置于图中两个位置,都能实现上述功能,但从系统压力转换时压力稳定性考虑,阀5图示布置应该是合理的。回路中的二位二通阀5接在阀4的出油口处,这样,从阀2的远程控制口到二位二通阀5的油路里经常充满压力油,阀5切换时系统压力从p1降到p2,不会产生很大的液压冲击。如将二位二通阀放在图中点划线所示的位置上,则阀3与阀4间的油路内没有压力,阀3切换时溢流阀2远程控制口处的瞬时压力由p1下降到几乎为零后再回升到p2,系统将产生较大的液压冲击。

4 换向阀在复杂换向回路中的合理使用

专用液压设备换向回路如图4所示,设计上不仅要实现液压缸的前进、后退,而且还要求液压缸活塞能在其行程中的任意位置上停止。

如图4所示,回路4 (a)存在的问题:在调试中发现,在液压缸活塞向左运动过程中(即1YA通电,阀2处于右位,阀3处于左位时),如果1YA断电,按设计要求,阀2本应处于中位,阀3处于右位,液压缸活塞停止运动。但实际上,液压缸活塞却继续向左运动,直至走完全行程才停下。

问题原因分析:经分析、检测知,这是由于液动二位三通换向阀3的左端控制油路,与具有一定背压的液压缸有杆腔回油管相通的缘故。这样,尽管三位四通电磁换向阀2由右位换到中位,即由控制液压缸前进(活塞向左运动)位置,变换到液压缸停止位置,但由于回油管的背压,使液控阀3不能复至右位,致使液压缸无杆腔仍通压力油;因而液压缸继续不停地向前运行,直至行程终点。

改进措施:图4 (b)为改进后的回路;它克服了原回路的毛病,达到了设计要求。

说明:液控换向阀在设计使用中,应该注意其控制油路与主回油路的干扰问题。

5 注意

在设计液压系统时,应该注意对换向阀的机能、控制方式、安装位置和外部联系等进行正确合理的选择。以提升液压系统工作性能,改善液压系统运行质量。
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