二通插装阀控制系统设计时需要注意的几个问题_王庆国

1、二通插装阀控制系统设计时需要注意的几个问题王庆国1,吴建胜(1.沈阳工业大学机械工程学院,辽宁省沈阳市110023摘要:对二通插装阀控制系统设计中先导控制油源的选择,主阀液流方向对其开启压力、密封性、开关时间的影响,以及压力干扰和瞬间路路通等问题进行了分析与探讨,并提出了切实可行的对策。关键词:二通插装阀;控制系统;压力干扰;路路通中图分类号:T H 137.5文献标识码:B 文章编号:1000-4858(200004-0023-02由于二通插装阀控制系统是在液阻理论基础上发展起来的一项新型的液压控制技术,加之二通插装阀结构及控制原理与传统的滑阀结构及控制原理存在明显的差异,因此,二通插装阀控

2、制系统在设计时较之传统的以滑阀为主的控制系统,要特别注意以下几个的问题。1关于控制压力油源的问题二通插装阀的控制压力油源共有5种形式,即A 腔内供;B 腔内供;A、B 腔联合内供;外供;内外混供。前两种可以合并为第种,这样便可归纳为3种形式,见图1 。aA 、B 联合内供b外供c内外混供图1控制压力p C 供油方式1.1内供由图1a 分析可见,单独由A 或B 腔内供,均存在反向开启的可能性,若采用梭阀或单向阀构成A 、B 联合内供,则可较好地解决反向开启的问题。内供的优点是经济、方便,而且阀具有自锁能力,缺点是控制压力受系统工作压力的影响和限制,使主阀关闭较慢,而且也影响关闭可靠性。1.2外供

3、见图1b,这种形式控制压力p C 不随系统工作压力而变,而且可以高于系统压力,因而可使主阀关闭较快、较严,缺点是没有自锁能力,受系统压力冲击干扰,将影响关闭的可靠性,而且须备有外供油源。当然外供也可不必配置独立油源,可从系统的适当部位引入控收稿日期:2000-01-10制压力。1.3内外混供见图1c,这种方式综合了内、外供的优点,因此既可提高阀关闭的快速性,又可提高阀关闭的可靠性,故可应用于要求较高的场合。但当控制压力油源为两个,使用梭阀或单向阀进行选择时,两个压力源的压力必须相差20%以上,才能确保正常工作的可靠性。其原因是单向阀或梭阀均为座阀结构,新阀时保证线密封不会存在什么问题。而当长时

4、间使用后,阀座密封面将被击打出具有一定宽度的密封带,大约0.20.5mm 左右。这部分环形面积对于通径仅6mm 的小阀来讲,已达到其标称截面的20%左右。因此,阀的开启压力就需要增加20%,这个问题对于同样是座阀结构的主阀来讲,则不称其为问题。原因是大通径的主阀小小的0.20.5m m 的密封带宽度还不足其标称截面的5%。所以,只要当主阀A、B 腔压差达5%10%时,主阀即可开启。但这时先导回路的梭阀或单向阀还没有动作,将造成主阀关不严的不良后果。因此,设计时必须给予重视。2关于流动方向的问题二通插装阀方向控制主阀单元有2种流动方向,即内流式A B 与外流式B A,2种流向在机能上是相同的,只

5、是在通过相同流量时,外流式B A 压降略小些。但作为方向控制阀在性能上存在许多差别,在设计使用时必须给予足够的重视。2.1流动方向对开启压力的影响开启压力与主阀单元的面积比T A =S AS C(S A 为A 腔p A 的作用面积;S C 为C 腔p C 的作用面积有关。对于T A =12的插件,2种流向的开启压力是相同的,但对T A =11.1的插件来说,外流B A 的开启压力将是内流A B 的10倍。当T A =11.5,B A的开启压力则为A 232000年第4期液压与气动B的2倍。2.2流动方向对密封性的影响对于单向阀,允许AB单向流动的阀,反向密封严密;而允许BA单向流动的阀,反向则

6、存在着B与C腔间的内漏,同时还有反向瞬间开启的可能性。另外,由于面积比T B=S BS C(S B为B腔p B作用面积一般小于T A,对于BA的流向,即阀芯开启的作用面积S B远远小于关闭时的作用面积S C。因此,BA 流向的阀关闭可靠性较好,尤其是当系统快速升压时,即使是控制腔C升压滞后,也可由面积比T B造成的压力差来补偿,防止了阀的瞬间开启,引起体积损失。2.3流动方向对阀开关时间的影响对于面积比T A=11.1的主阀单元,若流动方向为内流AB,控制油源引自A腔,阀工作时开启很快,但关闭较慢,其原因是由于S A很大,使得开启作用力p A S A与关闭作用力p A S C接近于平衡的缘故。

7、而当流动方向为外流BA时,情况正好相反,为开启较慢,而关闭较快,其结果缘于较小的开启压力p B作用面积S B。3关于压力干扰的问题由于二通插装阀是一种压力控制型元件,其主阀单元的工作状态取决于作用阀芯上的液压力,作用阀芯上的力平衡方程为:E F=p C S C-p A S A-p B S B+F1+F2式中p A、p B、p C、S A、S B、S C同上F1比较小的复位弹簧力F2稳态液动力,与阀口形状大小及通过的流量有关;在阀口开度较小时才起作用,作用方向使阀口关闭当合力E F>0时,阀口关闭;E F<0时,阀口开启;E F=0时,阀芯处于浮动状态。由于较小的弹簧力等可以忽略。因

8、此阀的状态将主要决定于作用于A、B、C3腔的液压力,而p A、p B是由系统负载决定的,若采用外控,p C是可控的,若采用内控,p C也将受负载压力的影响。因此,负载压力的变化及各种冲击压力的影响,对控制压力的干扰是难免的。在系统设计时必须经过详细计算,清楚地了解系统整个工作循环每个支路压力变化的情况,尤其注意分析动作转换过渡过程冲击压力的干扰,特别是内控形式,须充分重视梭阀或单向阀的运用,否则将造成局部误动作或整个系统的瘫痪。4关于瞬间路路通的问题由于插装阀回路都是由一个个独立的控制液阻组合起来形成的,因此它们动作的一致性不可能像传统滑阀系统那样可靠,如果先导控制回路设计不当,有可能产生瞬间

9、路路通现象,这对于一些要求保压或蓄能器系统是不允许的。例如图2所示某电液模锻锤主回路简图,其中进油阀与放油阀均为独立控制液阻,若两先导电磁阀动作不协调或因换向冲击等原因很可能造成进回油阀瞬间全通的问题。这样不仅将使锻锤操纵失灵造成不良后果,而且还将使打击过程中蓄能器储存的压力油跑掉。图2存在路路通 问题图3解决了路路通问题为解决回路路路通的问题,应将其改造成图3所示的情况。这样既解决了路路通问题,又使该回路具有抗冲击压力干扰的功能。可见,系统设计时若合理地选择先导阀的机能,以及充分注意使用梭阀或单向阀,加上开关速度的调整及电控信号的配合是可以解决上述问题的。 出版信息由全国液压气动标准化技术委员会秘书处编制的液压泵、马达标准专辑已出版,本专辑替代原88年局批企标合订本第1册(液压泵和马达的标准。同时本专辑收录了国际(I SO和国外的相关标准,以及国内主要液压泵、马达生产企业和