商 林

（廣東省韶鋼設(shè)計(jì)院，廣東 韶關(guān) 512123）

液控單向閥亦稱為液壓鎖，它是利用閥芯和閥座相配合的金屬錐面進(jìn)行密封.液控單向閥是在一般功能單向閥基礎(chǔ)上增加液控部分，它除了具有一般單向閥單向截流的功能，同時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要實(shí)現(xiàn)油液逆向流動(dòng)功能.由于液控單向閥結(jié)構(gòu)和功能的特殊性，在機(jī)械設(shè)備、試驗(yàn)設(shè)備和冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)中得到廣泛運(yùn)用［1］.

1 液控單向閥原理及結(jié)構(gòu)

圖1 液控單向閥三種結(jié)構(gòu)形式

液控單向閥與普通單向閥不同之處，在于它增加了控制油路，液控單向閥分為三種形式：內(nèi)泄式、外泄式、泄壓式［2］，如圖1所示.當(dāng)液壓控制活塞下部無控制油Pk進(jìn)入時(shí)，油路只能從P2到P1，逆向則無法通過，其功能相當(dāng)于普通單向閥.當(dāng)控制油孔引入控制油Pk進(jìn)入控制活塞底部，推動(dòng)活塞上升頂開主閥芯，使油液可以從P2流向P1，也可以從P1流向P2.液控單向閥允許正向油路自由通過，而反向油路則要借助控制油路Pk使反向油路流動(dòng).

圖1中（a）為內(nèi)泄式液控單向閥.為了減小油液流動(dòng)時(shí)的壓力損失，則單向閥在設(shè)計(jì)時(shí)主閥芯直徑比較大.當(dāng)控制油路進(jìn)入時(shí)，推動(dòng)控制活塞上升頂開主閥芯時(shí)，必須克服主閥芯上端壓力P1和控制活塞上端壓力P2以及彈簧力，此時(shí)Pk壓力要求很高，不然無法實(shí)現(xiàn)液控的功能.在實(shí)際使用過程中，往往需要加大額外的控制油壓，給液壓油路的設(shè)計(jì)和實(shí)際操作帶來不便.該形式液控單向閥適合裝在反向油出口P2很小或?yàn)榱愕臈l件下.

圖1中（b）是在內(nèi)泄式基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的外泄式液控單向閥，它將控制活塞上端與P2隔離，使控制油Pk在工作的過程中不需要克服反向出油口P2對(duì)活塞向下的力，使控制油壓力Pk大大減小.同時(shí)將外泄油口同油箱相連，這樣活塞桿上端面壓力為零，使活塞桿上下活動(dòng)自如.它消除了內(nèi)泄式液控單向閥P2腔只能為零的限制條件，擴(kuò)大了液控單向閥的使用范圍.

圖1中（c）則是更為合理先進(jìn)的泄壓式液控單向閥，外泄式液控單向閥解決了P2下推力問題，但P1作用在主閥芯上表面的下推力依舊很大，控制油路克服壓力很大.同時(shí)單向閥主閥芯在打開的瞬間，油液瞬間通過打開的閥芯，將會(huì)造成強(qiáng)烈的沖擊，損壞液控單向閥內(nèi)部零件.泄壓式液控單向閥很好的解決了上述存在的問題.它相當(dāng)于一個(gè)先導(dǎo)結(jié)構(gòu)，控制油路壓力只需推到先導(dǎo)小閥芯，使P1與P2想通，控制油以較小的壓力即可推開主閥芯.同時(shí)由于壓差減小，在開啟的過程中不會(huì)產(chǎn)生劇烈的沖擊而損壞閥芯.

2 液控單向閥的運(yùn)用

2.1 液壓缸的鎖定功能

液控單向閥在液壓系統(tǒng)中經(jīng)常用于鎖定某段油路起到保壓作用，所以亦稱為液壓鎖.它可以將液壓缸鎖定在任何位置保持不動(dòng).因單向閥為座閥結(jié)構(gòu)，其密封性相對(duì)較高，泄漏量幾乎為零有效的保證了工作的安全性，工作原理圖如圖2所示.

圖2 液控單向閥鎖定功能原理圖

圖3 液控單向閥閥芯結(jié)構(gòu)形式

液控單向閥在鎖定功能工作過程中，進(jìn)油段壓力與出油段壓力存在一定的壓力差，對(duì)鎖定功能更加精確和穩(wěn)定.控制油口在液控單向閥關(guān)閉過程中，成為活塞桿泄油口，為了保證主閥芯快速關(guān)閉，泄油口壓力必須瞬間降低或?yàn)榱?所以在選擇電磁換向閥時(shí)候，應(yīng)選用Y型電磁換向閥，如圖3（a)所示，它保證了在鎖定過程中，液控單向閥的主閥芯能在瞬間回落關(guān)閉單向閥，同時(shí)控制油口與出油口接回油箱，壓力為零，更好的保證了液控單向閥的密封性.但是由于控制油口與出油口直接與油箱連接同時(shí)壓力為零，會(huì)在重力的作用下，使管路中的油液回到油箱，當(dāng)再次使用時(shí)，油液首先充滿管路建立起壓力后在動(dòng)作，所以會(huì)存在一定時(shí)間延緩，在使用過程中可以加以關(guān)注.

但是如果選用如圖3(b)所示O型電磁換向閥，那么在關(guān)閉過程中，控制油口與出油口依然存在較高的壓力，液壓缸則不能瞬間鎖定任何位置，同時(shí)在長期鎖定過程中，液控單向閥主閥芯兩端和控制油口均存在較高壓力，該種形式其實(shí)是依靠O型換向閥中位鎖定，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及單向閥的鎖定效果.

圖4 液壓單向閥鎖定功能圖

2.2 防止吊物自重下落

對(duì)于垂直吊掛液壓缸設(shè)備中，可以使用液控單向閥有效的保證重物長時(shí)間停留在任意位置，而不會(huì)下滑，如圖4所示.

液控單向閥在使用中，正確的設(shè)計(jì)回路會(huì)更好的保證了功能的穩(wěn)定性.如圖4液控單向閥使用回路中，如果未設(shè)置節(jié)流閥1，當(dāng)液控單向閥油路打開，液壓缸活塞在重物作用下，相當(dāng)于自由落體，瞬時(shí)下降速度很快.當(dāng)油缸上腔油液來不及及時(shí)補(bǔ)充時(shí)，上腔壓力與控制油口壓力瞬間降低，會(huì)使液控單向閥關(guān)閉，使油缸停止下降.隨后，隨著時(shí)間的推移，上腔壓力又升高，使液控單向閥打開，油缸繼續(xù)下降.這樣反復(fù)交替出現(xiàn)，油缸的下降則出現(xiàn)抖動(dòng)與爬行，將產(chǎn)生強(qiáng)烈的低頻振動(dòng)，對(duì)液壓系統(tǒng)造成傷害［3］.

2.3 作充液、排液閥使用

圖5 液控單向閥補(bǔ)液、排液功能圖

如圖5所示，垂直油缸快速空行程下降時(shí)，因受自由落體作用，油泵油液難以及時(shí)填充油缸上腔，則上腔形成一定的真空度，充溢油箱在大氣壓力的作用下打開液控單向閥向上腔快速補(bǔ)油，及時(shí)充滿油缸避免形成真空度對(duì)油缸產(chǎn)生損害.當(dāng)油缸活塞桿直徑和油缸內(nèi)徑相差很小時(shí)，那么從有桿腔進(jìn)入油缸的流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于無桿腔流出的流量，為了保證油缸的平穩(wěn)運(yùn)行，可以從無桿腔旁路一套液控單向閥進(jìn)行旁路分流回油箱，避免了管道和換向閥因瞬間大流量沖擊產(chǎn)生沖擊與損壞.

3 結(jié)語

通過液控單向閥的應(yīng)用實(shí)例，根據(jù)特定的回路要求和特點(diǎn)選用合理液控單向閥形式對(duì)整個(gè)系統(tǒng)起關(guān)鍵性作用.對(duì)于內(nèi)泄式，回路設(shè)計(jì)中應(yīng)保證反向流動(dòng)出口油路不能存在較高的管道壓力.單向閥關(guān)閉過程中，控制油口成泄油口，為了保證快速鎖定，電磁換向閥必須選用Y型閥，而不能選用O型閥.同時(shí)作為充液與排液閥時(shí)，閥門的通徑必須足夠大，吸油阻力小，同時(shí)可以快速達(dá)到充液和排液的效果［4］.了解液控單向閥的結(jié)構(gòu)和控制原理、正確的使用方法和使用特點(diǎn)，對(duì)完善液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和提高液壓系統(tǒng)的維護(hù)起具有重大的意義.

［1］宋海林.液控單向閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其正確使用［J］.通用機(jī)械,2003(1):46-48.

［2］路甬祥.液壓氣動(dòng)技術(shù)手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

［3］雷天覺.新編液壓工程手冊［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

［4］陸望龍.實(shí)用液壓機(jī)械故障排除與修理大全［M］.長沙:湖南科學(xué)技術(shù)出版社,2002.