單向閥的設(shè)計(jì)與仿真

江蘇信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第二章單向閥的總體設(shè)計(jì)1、單向閥的設(shè)計(jì)指標(biāo)1.1對液控單向閥的工作原理做必要說明。圖2-1為液控單向閥的工作原理圖，其中a）為內(nèi)泄式，b）為外泄式。在無控制壓力的情況下，來自進(jìn)油口只要能克服彈簧力及單向閥芯自重，便能推開單向閥芯而流向出口，但反向油液卻不能通過。如從控制口引入控制壓力油，則只要控制壓力作用在控制活塞承壓面上所造成的向上液壓力能克服向下的各種力，控制活塞便能推開單向閥芯而實(shí)現(xiàn)油液的反向流動。圖2-1兩種控制回路液壓止回閥控制是必要的以下細(xì)節(jié):（1）作用在液控單向閥控制活塞上所需的控制壓力的高低，與反向進(jìn)口和反向出油液的壓力有關(guān)，也與控制活塞處的泄油形式（即內(nèi)泄式和外泄式）有關(guān)。這里我們列出單向閥芯的受力方程為：??????????????????????????式(1-1)?式中??是控制壓力；—控制活塞承壓面積；????—反向進(jìn)口壓力；?—反向出口壓力；?—單向閥芯承壓面積，即閥座內(nèi)孔面積；??—其他阻力之和，如彈力、單向閥芯摩擦阻力、控制活塞液壓卡緊阻力、??????????????單向閥芯和控制活塞自重。由式1可得內(nèi)泄式液控單向閥必要的控制壓力為：外泄式情況，單向閥芯的受力方程為：式中是控制活塞承壓面積，其他符號含義與式1相同。由式3可得外泄式液控單向閥必要的控制壓力為：比較式1-2和式1-4：在式1-2中，隨著反向出口壓力的力高，所需控制壓力也將很快提高，如果反向出口值很高，會無法實(shí)現(xiàn)反向流動；在式1-4中，因?yàn)榭刂苹钊麠U承壓面積比控制活塞承壓面積小得多，所以即使反向出口壓力很高，所需控制壓力也提高的不多。顯然，內(nèi)泄式液控單向閥值適用于反向出口壓力較低的場合，當(dāng)反向出口壓力較高時宜采用外泄式液控單向閥。?液控單向閥常用于高壓封閉回路的釋壓場合。當(dāng)控制活塞推開單向閥芯時，高壓封閉回路內(nèi)油液受壓后所儲存的壓縮能將突然釋放，這時會產(chǎn)生很大的沖擊，并伴隨很響的釋壓聲。為避免這種情況，可以在單向閥芯內(nèi)裝個小閥芯（即卸荷閥），以推開卸荷閥芯，使高壓封閉回路釋壓一部分，接著再推開單向閥芯，使高壓封閉回路完全釋壓，這是一個分級釋壓過稱。?如果把帶有卸荷閥芯的液控單向閥用于反向進(jìn)油口作用者一定的壓力，控制活塞推開單向閥芯后要使反向通過的流量為公稱流量的場合，那么所需的最低控制壓力和釋壓情況不能真實(shí)地反映帶有卸荷閥芯的液控單向閥所需的最低控制壓力；這種液控單向閥，只有用在封閉回路的釋壓中才能對控制壓力和緩和沖擊有良好的效果。2、總體設(shè)計(jì)方案根據(jù)假定流速確定閥口尺寸的大小，根據(jù)閥口尺寸的大小確定大概的閥前孔面積，然后計(jì)算校核準(zhǔn)確的正反向流液的流速，根據(jù)所給的要求參數(shù)，確定控制活塞與單向閥面積比，同時進(jìn)行彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算，畫出各個零件圖，并加以校核，最后要對主要零件的強(qiáng)度、剛度校核，最后進(jìn)行裝配圖的設(shè)計(jì)繪制。整個過程要保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。3、液控單向閥的設(shè)計(jì)要求公稱壓力p；?公稱流量Q；?、低開啟壓力；?、高開啟壓力；、低開啟壓力下，當(dāng)通過公稱流量時的壓力損失；?、高開啟壓力下，當(dāng)通過公稱流量時的壓力損失；?、反向出口無背壓時推卸荷閥所需的最低控制壓力；?、反向出口無背壓時推單向閥芯所需的最低控制壓力?；、控制活塞處泄漏量允許值；4、單向閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單向閥芯由錐閥和球閥兩種。球閥流體阻力小，全通徑的球閥基本沒有流阻。結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕。緊密可靠。它有兩個密封面，而且球閥的密封面材料廣泛使用各種塑料，密封性好，能實(shí)現(xiàn)完全密封。操作方便，開閉迅速，便于遠(yuǎn)距離的控制。維修方便，球閥結(jié)構(gòu)簡單，密封圈一般都是活動的，拆卸更換都比較方便。在全開或全閉時，球體和閥座的密封面與介質(zhì)隔離，介質(zhì)通過時，不會引起閥門密封面的侵蝕。適用范圍廣，通徑從小到幾毫米，大到幾米，從高真空至高壓力都可應(yīng)用。本課題雙向液控單向閥，由于通徑小，故選用球閥式。 （2）、閥座 在止回閥口線接觸,經(jīng)常有很多的接觸應(yīng)力,所以當(dāng)身體材料是鑄鐵,將增加鋼的座位。座位應(yīng)當(dāng)指向與單向閥核心,為了確保線接觸,實(shí)際應(yīng)力變形角后,但壓力畸變和后變得非常小的表面接觸,以確保良好的密封。通常當(dāng)名義流量不大,閥座接觸正確的止回閥芯,如圖2-?3所示),和名義流量更大,公稱壓力高,為了提高閥門進(jìn)口流體和壓力條件下,閥芯閥座接觸單向鈍角,如圖3?-?3所示)。重要零件基本尺寸的確定5.1、閥前孔面積計(jì)算設(shè)定根據(jù)閥前孔流速平均在5m/s~7m/s，最高瞬時流速可達(dá)到8m/s~10m/s，假設(shè)閥前孔流速為8m/s。即由單向閥座的尺寸可已知實(shí)際閥前孔直徑D=7.5mm，則正向流通面積，即閥前孔面積。5.2、實(shí)際流速的設(shè)定圓整后，閥前孔直徑為7.5mm，閥前孔面積為。則正向流通速度為。已知頂桿直徑d=3mm，則頂桿面積。即環(huán)形面積。按（Q為公稱流量）則反向流通速度為。5.3、控制活塞與單向閥面積之比控制活塞直徑mm7.12，則控制活塞面積。閥前孔直徑則閥前孔面積。（彈簧力的計(jì)算，根據(jù)胡克定律：F=KX??F是彈簧的壓力，K是勁度系數(shù)單位N/mG-剛性模數(shù)，-有效圈數(shù)，D-中經(jīng)，d-線徑，?X是彈簧的變形量。）（開啟壓強(qiáng)0.2MPa,1MPa=10kg/cm2）彈簧最小工作負(fù)荷和最大工作負(fù)荷彈簧最小工作負(fù)荷應(yīng)根據(jù)開啟壓力的設(shè)計(jì)要求來確定，可以略去閥芯與閥體孔的靜摩擦阻力和閥芯的自重。當(dāng)?shù)烷_啟壓力時，彈簧最小工作負(fù)荷應(yīng)為 式中—按上式求得的相應(yīng)于時的液壓作用力。當(dāng)高開啟壓力時，應(yīng)保證設(shè)計(jì)要求，這時彈簧最小工作負(fù)荷應(yīng)為：式中按上式求得的相應(yīng)于時的液控作用力。彈簧的最大工作負(fù)荷應(yīng)根據(jù)球閥閥口壓力損失設(shè)定值（進(jìn)出閥的損耗值，進(jìn)油口與出油口的壓力差）來確定，閥芯在壓差的作用下，球閥閥口應(yīng)保證必要的開口量，使通過的流量達(dá)到公稱流量。在設(shè)計(jì)液控單向閥的彈簧時，一般把閥口最大開口量δmax作為彈簧的最大工作行程，同時應(yīng)保證彈簧的最小工作負(fù)荷，以保證開啟壓力的設(shè)計(jì)要求。至于彈簧的最大工作負(fù)荷的確定則比較靈活。先導(dǎo)壓力+彈簧壓力——自由流動進(jìn)出口壓力設(shè)P進(jìn)=0，先導(dǎo)壓力（開單向閥）先導(dǎo)壓力（全開單向閥）(出口壓強(qiáng)即為額定壓力，)5.4、彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓閥以采用圓柱形螺旋壓縮彈簧居多，這里根據(jù)圓柱螺旋壓縮彈簧的實(shí)際制造情況，設(shè)計(jì)與計(jì)算液控單向閥所用的彈簧。在液壓閥的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法中已經(jīng)指出：為了保證液壓閥所給定的技術(shù)性能指標(biāo)，必須設(shè)計(jì)出符合液壓閥的動作和性能要求的彈簧。因?yàn)樵陂y的靜態(tài)特性方程中常包含著彈簧剛度、預(yù)壓縮量、以及工作行程這些量，所以在彈簧設(shè)計(jì)時必須給以保證。?在液壓閥的設(shè)計(jì)中，對彈簧常有如下要求：?彈簧的外徑要考慮到閥的結(jié)構(gòu)布置；彈簧的工作行程要適應(yīng)閥的開口量；彈簧剛度和預(yù)壓縮量要滿足平衡方程的要求；?彈簧的最小工作負(fù)荷和最大工作負(fù)荷要適應(yīng)閥的動作要求；5.5、彈簧的參數(shù)設(shè)定?彈簧，?線徑φ0.69mm,中徑φ5.31mm，自由長11，有效圈數(shù)6，預(yù)壓縮3，剛度2.5N/mm已知：開啟壓強(qiáng)?P=0.2MPa有效面積?A=37.06mm2由閥體計(jì)算面積時得到?彈簧預(yù)緊力。假設(shè)預(yù)壓縮量是3mm。剛度=預(yù)緊力/預(yù)壓縮量?剛度：假定，有效圈數(shù)n=6?。由G為彈性模量d線徑??D中經(jīng)=外徑-線徑 D=6-0.69=5.31mm?5.6、彈簧的材料選擇外彈簧材料切應(yīng)力K(曲度系數(shù))=(4C-1)/(4c-4)+0.615/c?由線徑d=0.69查表知?C=5~12?C=D/d=5.31/0.69=7.69?K(曲度系數(shù))=(4C-1)/(4c-4)+0.615/c=1.192材料切應(yīng)力： 5.7、彈簧的變形量和節(jié)距彈簧變形量：彈簧節(jié)距：彈簧，有效圈數(shù)n=6，彈簧端面結(jié)構(gòu)型式：兩端圈并緊并磨平，則支撐圈數(shù)2n=1~2.5總?cè)?shù).?即n1=n+2所以，自由高度查表8取Ho=11mm。根據(jù)彈簧材料工作選用閥門用GB?4357?碳素彈簧鋼絲。5.8、彈簧的線徑彈簧高徑比?(兩端固定式彈簧，高徑比5.3?則正確)?穩(wěn)定性滿足要求?。5.9、彈簧的工作圖及技術(shù)要求?彈簧的工作圖（如圖4-1）所示，當(dāng)彈簧外徑導(dǎo)向時，則標(biāo)注D；當(dāng)內(nèi)徑導(dǎo)向時，則標(biāo)注1D。在圖中還應(yīng)標(biāo)注重要尺寸的公差?。因?yàn)樵谝簤洪y中彈簧對性能有很大的影響，所以這些重要尺寸的公差應(yīng)按一級精度要求選取。1D、D和0H的不同精度等級公差值見附表1和表2。彈簧的技術(shù)要求應(yīng)包含下列內(nèi)容：?鋼絲展開長度L=113mm；（外徑=6，周長=18.84，共六圈=113）?旋向：左旋；?有效圈數(shù)：6圈；總?cè)?shù)：8圈；?熱處理：回火；?表面處理：噴丸；5.10、彈簧的數(shù)據(jù)6、單向閥閥口的設(shè)計(jì)6.1、閥口的形式及特點(diǎn)：閥口形式有很多種，各種閥口的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不盡相同，見表3-1：6.2、閥口的選擇根據(jù)閥口特點(diǎn)，單向閥使用最多的閥口為環(huán)縫閥口，所以我設(shè)計(jì)的單向閥閥口使用了環(huán)隙閥口，如圖3-2所示，當(dāng)右側(cè)壓力大于左側(cè)彈簧的壓力，則單向閥的閥芯打開，形成一個環(huán)形的縫。當(dāng)右側(cè)壓力小于左側(cè)壓力的時候，這時候復(fù)位彈簧將起作用，將閥芯復(fù)位，這樣就能達(dá)到油液倒流的目的，故稱為單向閥。7、單向閥的外形結(jié)構(gòu)8、本章小結(jié)本章闡述了單向閥各個參數(shù)指標(biāo)的選取以及重要零部件參數(shù)的計(jì)算和整合，并給出了設(shè)計(jì)單向閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和外觀圖。單向閥在液壓系統(tǒng)中用途液壓系統(tǒng)中單向閥的卸荷功能，單向閥的卸荷功能所采用的方法是在單向閥的閥體和閥口上開卸荷槽，并配合卸荷螺釘，實(shí)現(xiàn)單向閥的卸荷功能。新型單向閥包括：閥體、彈簧、閥芯、墊圈、密封圈、閥口、卸荷螺釘。閥體中設(shè)有閥芯，閥芯一端設(shè)有彈簧，另一端設(shè)有墊圈，閥口一端抵著墊圈，閥口和閥體通過螺紋連接，螺紋末端用密封圈進(jìn)行密封。閥體側(cè)面設(shè)凸臺，在凸臺上鉆垂直于閥體軸線的通孔并攻螺紋，螺紋空中設(shè)卸荷螺釘，在閥體端面上鉆平行于閥體軸線的光孔，光孔的位置要求是保證光孔和所述的垂直于軸線的螺紋孔能夠相通，在閥體進(jìn)液口端存在螺紋的位置鏜槽，槽的深度要求能夠鏜到光孔的軸線位置，閥口螺紋上開四個互成90o的孔，使得閥裝配后孔的位置和槽的位置想對應(yīng)。卸荷螺釘在閥門發(fā)揮單項(xiàng)導(dǎo)通功能的過程中使卸荷回路處于堵死狀態(tài)，液體只能夠單向通過單向閥。當(dāng)液壓系統(tǒng)需要有卸荷功用時，設(shè)在閥體上的卸荷螺釘后移，卸閥體上的兩個卸荷孔相通，實(shí)現(xiàn)卸荷功能。單向閥是液壓系統(tǒng)方向控制閥中的一類，其主要作用是限制油液只能向一個方向流動，不能向反方向流動。單向閥結(jié)構(gòu)和工作原理都比較簡單，但卻是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多的元件之一，正確選擇、合理應(yīng)用單向閥不僅可以滿足液壓系統(tǒng)不同應(yīng)用場合的多種功能要求，而且還可使液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡化。1、單向閥的應(yīng)用：1.1、保護(hù)液壓泵如圖lb所示，單向閥3安裝在液壓泵1的出口?？煞乐瓜到y(tǒng)壓力突然升高(如蓄能器4釋壓等)反向傳給液壓泵，避免泵反轉(zhuǎn)或損壞，起保護(hù)液壓泵的作用。1.2、防止油路干擾如圖1c所示的雙泵供油系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)壓力低時。泵1和泵2輸出的油匯合，共同向系統(tǒng)供油，滿足系統(tǒng)大流量的需要；當(dāng)系統(tǒng)壓力高于卸荷閥5的設(shè)定壓力時，低壓泵2卸載，只有高壓泵1向系統(tǒng)供油，此時，單向閥4把高壓油路和低壓油路隔開，不互相影響。1.3、節(jié)能如圖1d所示，液壓缸7外伸工作時，蓄能器5充液儲蓄高壓油，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器4的設(shè)定值時，液壓泵1停機(jī)，而蓄能器5和單向閥3則可保持系統(tǒng)壓力。由于蓄能器5補(bǔ)償泄漏的作用，系統(tǒng)保壓而使液壓泵1可停機(jī)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。1.4、閉鎖液壓缸如圖1e所示，當(dāng)換向閥1處于中位時，液控單向閥2、3閉鎖液壓缸6兩腔的油液，使液壓缸停留并且在外力作用下也不能竄動，液控單向閥起液壓缸鎖緊的作用。液控單向閥的這種閉鎖功能也常常應(yīng)用在具有重力負(fù)載的平衡回路中，用液控單向閥使立式液壓缸活塞在任意位置懸停，從而可防止立式液壓缸與垂直運(yùn)動的工作部件由于自重而自行下落。1.5、作旁路閥如圖1e所示，單向節(jié)流閥4、5均由單向閥與節(jié)流閥組合而成，液壓缸進(jìn)油時，由于單向閥的阻力遠(yuǎn)比節(jié)流閥小，所以液流經(jīng)旁路單向閥流入液壓缸；而液壓缸回油時，因單向閥關(guān)閉，液流經(jīng)節(jié)流閥流出，從而實(shí)現(xiàn)液壓缸6的回油節(jié)流調(diào)速。作旁路閥的單向閥通常還有單向順序閥、單向減壓閥等；此外，單向閥還可與過濾器并聯(lián)旁路，當(dāng)濾芯堵塞后，單向閥開啟(開啟壓力由濾芯堵塞的壓差決定)，從而保護(hù)濾芯不損壞。1.6、作液流方向選擇如圖1f所示雙向閉式回路，當(dāng)泵5正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，單向閥2、3組成的補(bǔ)油選擇油路均可保證補(bǔ)油泵1向閉式回路正常補(bǔ)油；在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)系統(tǒng)高壓管路的壓力超過安全閥8的設(shè)定值時，單向閥6、7組成的安全保護(hù)油路可使高壓管路的油通過安全閥8溢流，從而可防止系統(tǒng)高壓管路因超壓而損壞。1.7、作大流量排油如圖1g所示的回路，液壓缸4兩腔的有效工作面積相差很大，在活塞縮回時，液壓缸無桿腔的排油流量比較大，而此時換向閥1的通徑又小時，會產(chǎn)生節(jié)流作用，限制活塞的縮回速度；若在活塞縮回的過程中，控制油路通過換向閥2作用在液控單向閥3上，使大通徑的液控單向閥3也打開排油，則可減小液壓缸的排油阻力，從而可有效提高活塞的回程速度。1.8、作背壓閥把普通單向閥安裝在液壓缸的回油管路中，使液壓缸的回油腔中保持一定的壓力，這樣可以增加液壓缸運(yùn)動的平穩(wěn)性，減小液壓缸的爬行和前沖現(xiàn)象。由于背壓壓力一般要求0．2—0．6MPa，因此，作背壓閥的單向閥應(yīng)換上較硬的彈簧。1.9、保持低壓回路壓力如圖1h所示，單向閥3出口接主系統(tǒng)，進(jìn)油口與控制油路相接，當(dāng)主系統(tǒng)空載或回油時，利用單向閥的背壓作用，經(jīng)減壓閥2將使控制油路仍能保持一個較低的控制壓力。1.10、用于系統(tǒng)回油路在液壓系統(tǒng)的回油路上安裝普通單向閥，可防止系統(tǒng)停機(jī)后管路中的油液流回油箱而使油溢出油箱，這對一些油箱比較小的液壓系統(tǒng)顯得更為重要。同時，在系統(tǒng)檢修時，回油路上的單向閥還可防止因管路拆開油箱中的油液經(jīng)回油路外流，避免虹吸現(xiàn)象的發(fā)生。 2、使用注意事項(xiàng)(1)正常工作時，單向閥的工作壓力要低于單向閥的額定工作壓力；通過單向閥的流量要在其通徑允許的額定流量范圍之內(nèi)，并且應(yīng)不產(chǎn)生較大的壓力損失。(2)單向閥的開啟壓力在滿足系統(tǒng)功能要求的情況下應(yīng)盡量低，以減小壓力損失；而作背壓功能的單向閥，其開啟壓力較高，通常由背壓值確定。(3)對于普通單向閥，安裝時要認(rèn)清進(jìn)、出油口的方向，否則會影響液壓系統(tǒng)的正常工作。特別是單向閥用在泵的出口，如反向安裝可能損壞泵或燒壞電機(jī)。(4)對于液控單向閥，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。(5)應(yīng)合理選用內(nèi)泄式和外泄式液控單向閥。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，在這種情況下，應(yīng)改用外部泄油的液控單向閥。3、液控單向閥的合理選用在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，當(dāng)選擇液控單向閥具體型號時，應(yīng)留意閥的結(jié)構(gòu)形式，不同的液壓系統(tǒng)、不同的液壓系統(tǒng)壓力等級，注意選擇不同的閥，其中有兩個技術(shù)問題不能忽視。3.1、泄油方式按液控單向閥控制活塞處的泄油方式，有內(nèi)泄式和外泄式兩種結(jié)構(gòu)。如下圖所示，控制活塞上腔外泄口封閉，左端小孔打開，則控制活塞上腔與A腔(閥正向進(jìn)油腔)直接相通，由于其控制活塞上腔與A腔直接相通，反向開啟時的控制壓力較大，因而僅用于A腔壓力較低的場合。當(dāng)A腔壓力較高時，一般采用外泄式結(jié)構(gòu)，即將左端小孔封閉，A腔與控制活塞的背壓隔開或僅由間隙溝通，而在背壓腔增設(shè)外泄口與油箱連接，這樣反向開啟時就可減小A腔壓力對控制壓力的影響，從而減小控制壓力，可以應(yīng)用在系統(tǒng)壓力較高的場合。3.2、卸荷閥芯結(jié)構(gòu)在高壓系統(tǒng)中，液控單向閥反向開啟前B腔(閥正向出油腔)壓力有時很高，上述結(jié)構(gòu)的液控單向閥反向開啟時的控制壓力均很高；而且當(dāng)控制活塞推開單向閥芯時，高壓封閉回路內(nèi)油液的壓力將突然釋放，這時會產(chǎn)生很大的沖擊，并伴隨很響的釋壓聲。為了避免這種現(xiàn)象，目前大多采用帶有卸荷閥芯的結(jié)構(gòu)型式，上圖為我國聯(lián)合設(shè)計(jì)的A2Y型外泄式液控單向閥，帶有卸荷閥芯。當(dāng)控制油推動控制活塞上移時，首先將卸荷閥芯頂開，使A腔和B腔之間產(chǎn)生縫隙流動，待B腔壓力降低到一定程度后，控制活塞再將單向閥芯推開，從而實(shí)現(xiàn)反向流動。上述工作過程實(shí)際上是一個分級釋壓過程，它不僅可以緩和高壓封閉回路中液控單向閥工作時的沖擊，降低噪聲，而且還可使控制壓力得到明顯的降低。一般有卸荷閥芯結(jié)構(gòu)的液控單向閥其控制壓力僅為工作壓力的4．5％；沒有卸荷小閥芯的液控單向閥的控制壓力為工作壓力的40％～50％；以上分析說明，帶有卸荷閥芯的閥可以應(yīng)用于壓力相對高的系統(tǒng)。需要指出的是，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。4、單向閥在各回路中的合理使用4.1、單向閥在鎖緊回路中的合理使用鎖緊回路的功用是使執(zhí)行元件在任意位置上停留，并且停留后不會因?yàn)橥饬ψ饔枚苿游恢?。圖2所示為使用液控單向閥的鎖緊回路(雙向液壓鎖)。液控單向閥閥芯一般是錐閥式結(jié)構(gòu)，內(nèi)泄很少，鎖緊精度只取決于執(zhí)行元件的泄漏，鎖緊精度比較高。為了保證液壓鎖的圖2采用液控單向閥的鎖緊回路鎖緊I生能，在回路中應(yīng)該選擇H型或者Y型機(jī)能的換向閥。當(dāng)執(zhí)行元件處于預(yù)定停留位置時，換向閥中位，液控單向閥控制油口經(jīng)過換向閥中位直接和油箱相通，控制壓力充分卸荷，液控單向閥反方向截止，液壓缸因兩腔油液被封閉而鎖緊。現(xiàn)場液壓系統(tǒng)有換向閥中位機(jī)能選擇不當(dāng)?shù)那闆r，其液壓系統(tǒng)中鎖緊回路換向閥的中位機(jī)能是M型的，有時鎖緊效果不好，設(shè)備改造時更換為Y型機(jī)能換向閥后，鎖緊性能大為改善。分析其原因，是原系統(tǒng)鎖緊回路M型機(jī)能的換向閥在中位時，液控單向閥的控制油路不能接通油箱，液控單向閥控制油口的油壓不能盡快消失，液壓鎖不能立即關(guān)閉，所以鎖緊效果不好，即與液控單向閥匹配的換向閥中位機(jī)能選擇不當(dāng)有關(guān)。4.2、單向閥在保壓回路中的合理使用如圖3(a)所示的采用液控單向閥的保壓回路，在液壓機(jī)的液壓系統(tǒng)中應(yīng)用較普遍。當(dāng)壓制噸位比較大時，液壓機(jī)工作過程中，液壓系統(tǒng)油缸在主缸返回行程時會出現(xiàn)液壓沖擊、振動和噪聲等現(xiàn)象，甚至有時還很劇烈。故障的原因是：液壓機(jī)工作循環(huán)中，一般都有保壓延時環(huán)節(jié)，在保壓過程中，液壓系統(tǒng)儲存了一定的能量，使油液壓縮，機(jī)械部分產(chǎn)生彈性變形，管道膨脹，當(dāng)系統(tǒng)的保壓結(jié)束、主缸返回時，其上腔儲存的能量未泄多少，油缸下腔壓力已經(jīng)升高，液控單向閥的卸荷閥和主閥芯同時被頂開，引起油缸上腔能量突然釋放，由于流量大、釋壓時間短，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)產(chǎn)生沖擊、振動和噪聲等。鑒于此回路主缸泄壓僅僅是通過液控單向閥來加以實(shí)施的，所以采取的措施應(yīng)該是控制液控單向閥的泄壓速度，即延長泄壓時間，控制液控單向閥的流量。為此，可在液控單向閥的控制油路上設(shè)置一單向節(jié)流閥(圖3(b))，使液控口通過流量得以控制。這樣，既能滿足系統(tǒng)的泄壓要求，又保證控制活塞的回程速度不受影響。4.3、單向閥在平衡回路中的合理使用如圖4(a)所示的平衡回路，由于液控單向閥是錐面密封的，泄漏幾乎為零，所以閉鎖性好，可有效防止活塞等運(yùn)動部件在停止時的緩慢下落，起到可靠的平衡支撐作用。但有時會出現(xiàn)油缸在低負(fù)載下行時平穩(wěn)性差的問題。分析問題產(chǎn)生的原因是：回路運(yùn)行過程中液壓缸下行時，由于液控單向閥4只有在液壓缸5上腔壓力達(dá)到閥4的控制壓力時才能打開。當(dāng)負(fù)載小時，缸5上腔壓力達(dá)不到必要的控制壓力值，閥4關(guān)閉，缸5停止運(yùn)動；油泵又不斷供油，缸5上腔壓力升高，閥4又打開，缸5向下運(yùn)動；負(fù)載小又使缸5上腔壓力下降，閥4關(guān)閉，缸5停止運(yùn)動。如此不斷交替出現(xiàn)，液壓缸5無法在低負(fù)載下平穩(wěn)運(yùn)動。為了提高運(yùn)動平穩(wěn)性，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，可以考慮在圖4中閥4與液壓缸5之間加入單向節(jié)流閥(圖4(b))，在液壓缸下行時起節(jié)流作用，以減小活塞下行過程中產(chǎn)生的沖擊和振動，以此提高運(yùn)動的平穩(wěn)性。實(shí)踐結(jié)果表明，效果較好。4.4、單向閥在快速回路中的合理使用圖5所示回路是通過執(zhí)行元件懸掛物(滑塊、活塞組件)的重力實(shí)施快速運(yùn)動的回路，回路可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)和快退的典型工作循環(huán)。當(dāng)1YA通電時，油泵向液壓缸上腔供油，液壓缸下腔與油箱相通，依靠懸掛的重力克服摩擦力和回油阻力，迅速將油缸下腔的油經(jīng)換向閥排回油箱，實(shí)現(xiàn)快速下降(空行程)。此時油泵供油常常不能充滿缸上腔，缸上腔未充滿部l一主泵2一溢流閥卜三位四通換向閥4一液控單向閥5一液壓缸圖5采用液控單向閥的平衡回路分會形成一定程度真空，液控單向閥4(充液閥)產(chǎn)生壓力差，在大氣壓的作用下，將充液油箱內(nèi)的油液經(jīng)充液閥4壓人缸上腔，進(jìn)行填充。當(dāng)滑塊接觸工件后，負(fù)載阻力增大，上腔壓力增加，充液閥4自動關(guān)閉，快速下行停止，此時油泵單獨(dú)為油缸上腔供油，完成工作行程。當(dāng)2YA通電時，油泵供給液壓缸缸下腔壓力油，因懸掛物較重，油壓較高，控制油打開閥4，上腔回油可經(jīng)閥4和閥3兩條回油路流回油箱。這種靠自重實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動的回路有時會出現(xiàn)快進(jìn)(空行程)轉(zhuǎn)工進(jìn)時速度換接時間過長的問題，這種情況在熱加工機(jī)床上會產(chǎn)生問題，有時換接時間過長將造成毛坯溫度下降而模具溫度上升，影響壓力加工質(zhì)量。分析原因?yàn)椋阂簤焊紫陆悼招谐虝r充液閥充液不充分，可能存在一定的真空度。當(dāng)進(jìn)人工作行程時，必須先經(jīng)一定時間填滿液壓缸上腔后才能升壓轉(zhuǎn)人工作行程，造成快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時的速度換接時間過長。具體影響因素應(yīng)該有充液閥4的通徑過小、彈簧較硬以及充液管道尺寸偏小、充液油箱油面太低等。由此解決快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)換接時間過長措施有：加大充液閥4通徑；對用戶自行設(shè)計(jì)的充液閥，可適當(dāng)降低閥內(nèi)單向閥彈簧的剛度；適當(dāng)增加充液管道的內(nèi)徑尺寸，疏通管道，推薦液體流速為3～4m／s；適當(dāng)提升充液油箱油面。5、本章小結(jié)在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和使用過程中，應(yīng)注意依據(jù)系統(tǒng)要求，考慮液控單向閥結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)，正確合理地選用液控單向閥，同時還要對液壓系統(tǒng)中液控單向閥與其他液壓元件的關(guān)聯(lián)、匹配和協(xié)調(diào)予以十分重視，以便充分發(fā)揮液控單向閥的性能特點(diǎn)，提高液壓系統(tǒng)工作質(zhì)量。結(jié)論因液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)卸荷作用的過程比較復(fù)雜，故障點(diǎn)又很多，所以會在一定程度上導(dǎo)致整個液壓系統(tǒng)的質(zhì)量達(dá)不到要求的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)崿F(xiàn)其規(guī)定功能。本文針對現(xiàn)有液壓系統(tǒng)所使用單向閥存在的不足，采用閥體和閥芯上設(shè)計(jì)卸荷槽并安裝卸荷螺釘?shù)姆椒?，并且分析液壓系統(tǒng)中單向閥出現(xiàn)故障的多種原因，從理論的基礎(chǔ)給出了一些可以解決和避免故障的方法，從一定程度上可以實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的高質(zhì)量、高可靠性的運(yùn)轉(zhuǎn)。參考文獻(xiàn)：牟竹青,黃國勇,吳建德,范玉剛.基于DEMD的高壓隔膜泵單向閥早期故障診斷[J].振動.測試與診斷,2018,