徐成東　袁國(guó)棟

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與市政工程系，四川618000)

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單向閥在泵-馬達(dá)式閉式容積調(diào)速回路中的巧妙應(yīng)用

徐成東袁國(guó)棟

(四川建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院交通與市政工程系，四川618000)

摘要：結(jié)合單向閥和溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，介紹了泵-馬達(dá)式閉式容積調(diào)速回路中的幾種補(bǔ)油及安全保護(hù)油路，分析了幾種補(bǔ)油及安全保護(hù)油路的優(yōu)缺點(diǎn)，闡述了單向閥在泵-馬達(dá)式閉式容積調(diào)速回路中的巧妙應(yīng)用，并提出了單向閥使用時(shí)的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)蜗蜷y，補(bǔ)油，安全保護(hù)

普通單向閥簡(jiǎn)稱單向閥，它使油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不允許反向倒流，故又稱逆止閥[1]。單向閥結(jié)構(gòu)和工作原理雖然比較簡(jiǎn)單，但卻是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多的元件之一。正確應(yīng)用單向閥不僅可以滿足液壓系統(tǒng)不同使用場(chǎng)合的各種功能要求，而且還可使液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。

由雙向泵或雙向馬達(dá)組成的閉式容積調(diào)速回路在各類工程機(jī)械及其它類型機(jī)械設(shè)備的液壓系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，采用雙向液壓泵可以很方便地變換液壓馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)方向。閉式回路中的液壓泵將油液輸入執(zhí)行元件的進(jìn)油腔，又從執(zhí)行元件的回油腔處吸油，這種回路結(jié)構(gòu)緊湊，減少了空氣侵入的可能性。缺點(diǎn)是散熱條件差，為了防止回路中的泄露，補(bǔ)償執(zhí)行元件進(jìn)油腔與回油腔之間的流量差額，需要設(shè)置補(bǔ)油裝置[2]。雙向泵的出油口可以位于任意一側(cè)，補(bǔ)油時(shí)要保證無(wú)論泵的出油口位于哪一側(cè)，都能夠?qū)⒂鸵貉a(bǔ)充到泵的吸油口，即油路的低壓側(cè)。此外，為了防止液壓系統(tǒng)過(guò)載而損壞液壓元件，回路中還必須設(shè)置安全閥。以上這些要求都使得回路的設(shè)計(jì)復(fù)雜化。泵-馬達(dá)式容積調(diào)速回路有變量泵和定量馬達(dá)、定量泵和變量馬達(dá)及變量泵和變量馬達(dá)三種組合形式[2]。本文以變量泵-定量馬達(dá)式閉式容積調(diào)速回路為例，講述單向閥在泵-馬達(dá)式閉式容積調(diào)速回路中的應(yīng)用。

1單向閥的應(yīng)用

圖1為雙向變量泵1和雙向定量馬達(dá)2組成的閉式容積調(diào)速回路?；芈分信渲昧藘商籽a(bǔ)油和安全保護(hù)回路。兩套補(bǔ)油油路分別由補(bǔ)油泵3、溢流閥6及單向閥5和補(bǔ)油泵3′、溢流閥6′及單向閥4組成。當(dāng)主泵1的出油口位于上側(cè)時(shí)，補(bǔ)油泵3′輸出的油液壓力遠(yuǎn)小于主泵1輸出的油液壓力，但由于溢流閥6′的調(diào)壓作用，補(bǔ)油壓力略高于單向閥的開(kāi)啟壓力，使得單向閥4無(wú)法開(kāi)啟，補(bǔ)油泵3′輸出的油液經(jīng)溢流閥6′直接流回油箱。而補(bǔ)郵泵3的吸油口位于下側(cè)的低壓回油油路，其輸出的油液壓力克服單向閥5內(nèi)的彈簧彈力，將輸出的油液補(bǔ)充至主泵1的下側(cè)吸油口。當(dāng)高壓側(cè)油路出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，油液經(jīng)安全閥7′溢流至油箱，保護(hù)了系統(tǒng)的安全。同理，當(dāng)主泵1的出油口位于下側(cè)時(shí)，補(bǔ)油泵3′輸出的油液經(jīng)單向閥4補(bǔ)充至主泵1的上側(cè)吸油口，補(bǔ)油泵3輸出的油液經(jīng)溢流閥6進(jìn)入油箱。當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，油液經(jīng)安全閥7溢流至油箱。但此種類型的補(bǔ)油及安全保護(hù)回路也存在著下列不足：

(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用成本高。元件數(shù)量較多意味著一次性投入成本較高，而且出現(xiàn)故障的幾率增大，無(wú)形中增加了系統(tǒng)使用時(shí)的維護(hù)成本。溢出的油液排回油箱，增大液壓污染的可能性，影響了油液的循環(huán)使用，這同樣會(huì)增加系統(tǒng)的使用成本。

(2)效率低下。泵的功能是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能，壓力油流回油箱意味著能量的損失。此外，元件本身的能量損失，尤其是泵的能量損失，同樣會(huì)降低系統(tǒng)的效率。

綜上所述，此種類型的液壓系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)理想的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，不具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值。

1—雙向變量泵　2—雙向定量馬達(dá)　3—補(bǔ)油泵

圖2為改進(jìn)后的液壓回路。單向閥4和5成對(duì)使用，且安裝方向相反，組成了補(bǔ)油閥組。元件12為液控三位三通換向閥，在回路中起到方向選擇的作用。當(dāng)主泵1的出油口位于上側(cè)時(shí)，上側(cè)為高壓進(jìn)油油路，補(bǔ)油泵3的出油壓力無(wú)法開(kāi)啟單向閥4，單向閥4保持閉合狀態(tài)。此時(shí)主泵1的下側(cè)為低壓回油油路，補(bǔ)油泵3輸出的油液壓力克服單向閥5內(nèi)的彈簧彈力，使單向閥5開(kāi)啟，補(bǔ)油泵3向主泵1的下側(cè)吸油口補(bǔ)油。出現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，液控三位三通換向閥12上位工作，系統(tǒng)通過(guò)溢流閥7實(shí)現(xiàn)油液的溢流，起到安全保護(hù)作用。同理，當(dāng)主泵1的出油口位于下側(cè)時(shí)，補(bǔ)油泵3通過(guò)單向閥4對(duì)主泵1的上吸油口進(jìn)行補(bǔ)油。出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，換向閥12下位工作，油液通過(guò)溢流閥7實(shí)現(xiàn)溢流。

可以看出，針對(duì)雙向泵的工作特點(diǎn)，此種類型的設(shè)計(jì)通過(guò)成對(duì)使用單向閥，簡(jiǎn)化了補(bǔ)油油路，提高了運(yùn)行效率。但液控三位三通換向閥12的使用，還是會(huì)增加投入成本和后期的維護(hù)成本。此外，系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，總有一些油液流回油箱，造成了壓力能的浪費(fèi)，增加了油液污染的可能性。此類液壓系統(tǒng)的使用成本依然偏高。

1—變量泵　2—定量馬達(dá)　3—補(bǔ)油泵

圖3所示的液壓回路是對(duì)圖2中的安全保護(hù)回路進(jìn)行改進(jìn)，而補(bǔ)油油路保持不變。出現(xiàn)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，高壓油沖開(kāi)單向閥8或9(取決于主泵1的出油方向)，通過(guò)溢流閥7實(shí)現(xiàn)油液的溢流，起到安全保護(hù)作用。此種類型的設(shè)計(jì)取消了液控三位三通換向閥，通過(guò)成對(duì)使用單向閥，簡(jiǎn)化了安全保護(hù)油路，降低了使用成本及維護(hù)成本。然而，系統(tǒng)過(guò)載時(shí)壓力油的損耗依然會(huì)造成能量的浪費(fèi)。此類液壓系統(tǒng)的使用經(jīng)濟(jì)性仍然有待于進(jìn)一步提高。

圖4所示的液壓回路同樣成對(duì)使用單向閥4和5，構(gòu)成補(bǔ)油油路，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用、維護(hù)成本低廉，而安全保護(hù)回路使用了順序閥10和11。若泵1的出油口位于上側(cè)，則上側(cè)為高壓進(jìn)油油路，下側(cè)為低壓回油油路。系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，高壓側(cè)的油液壓力大于順序閥10的開(kāi)啟壓力，壓力油打開(kāi)順序閥10，通過(guò)單向閥5向低壓油路進(jìn)行補(bǔ)油。

1—變量泵　2—定量馬達(dá)　3—補(bǔ)油泵

1—變量泵　2—定量馬達(dá)　3—補(bǔ)油泵

此時(shí)低壓油路的壓力遠(yuǎn)小于順序閥11的開(kāi)啟壓力，順序閥11處于閉合狀態(tài)。反之，若泵1的下側(cè)為出油口且系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，油液通過(guò)順序閥11和單向閥4補(bǔ)充至上側(cè)低壓油路，順序閥10和單向閥5處于閉合狀態(tài)。在此類回路中，單向閥4、5和順序閥10、11共同構(gòu)成了過(guò)載補(bǔ)油閥組(圖中點(diǎn)畫(huà)線方框所示)。過(guò)載補(bǔ)油閥組的使用不僅簡(jiǎn)化了回路結(jié)構(gòu)，降低了使用成本，而且還將過(guò)載后溢出的油液重新補(bǔ)充至低壓油路，保證了油液的循環(huán)使用，減小了油液污染的可能性，為液壓系統(tǒng)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)性。因而，此種結(jié)構(gòu)類型的閉式容積調(diào)速回路在振動(dòng)壓路機(jī)等各類工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

2單向閥使用時(shí)的注意事項(xiàng)

(1)通過(guò)單向閥的流量不能超過(guò)其額定值。流量超過(guò)額定值會(huì)造成單向閥尖叫。

(2)單向閥的開(kāi)啟壓力在滿足系統(tǒng)功能的前提下應(yīng)盡量低，以減小壓力損失。單向閥作背壓閥使用時(shí)，其開(kāi)啟壓力較高，通常由背壓值確定。

(3)普通單向閥安裝時(shí)尤其是成對(duì)使用前要認(rèn)清進(jìn)、出油口的方向，否則不但無(wú)法實(shí)現(xiàn)其預(yù)定的功能，影響液壓系統(tǒng)正常工作，而且還會(huì)損壞液壓元件等。例如單向閥用在泵的出口時(shí)，如反向安裝可能損壞泵或燒壞電機(jī)。

3結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)時(shí)，不但要滿足設(shè)計(jì)的目的，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)預(yù)定的功能，還要考慮系統(tǒng)的使用經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)要力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入少，使用維護(hù)方便且成本低廉。單向閥是液壓控制閥中最簡(jiǎn)單的一種，但卻有著非常廣泛甚至巧妙的應(yīng)用，在液壓系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用。只要能夠正確使用，就可以充分發(fā)揮它的功能，從而使液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單，功能更加豐富。

參考文獻(xiàn)

[1]毛智勇, 劉寶權(quán). 液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2008:55.

[2]章宏甲，黃誼. 液壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1998:142-143.

編輯李韋螢

Skillful Application of Check Valve in Pump-motor Type of Volume Speed Regulation Closed Circuit

Xu Chengdong, Yuan Guodong

Abstract：Based on the structure and operating principle of check valve and relief valve, some oil supplementary and safety protection circuits of the pump-motor type of volume speed regulation closed circuit are introduced and their advantages and disadvantages are analyzed. Some skillful application of check valve in the pump-motor type of volume speed regulation closed circuit is explained and some matters needing attention for use of the check valve are put forward.

Key words：check valve; oil supplementary; safety protection

中圖分類號(hào)：TH137.52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

作者簡(jiǎn)介：徐成東(1982—)，男，碩士，工程師，主要從事工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障分析與診斷方向的教學(xué)與研究。電話：18980116736，E-mail:397083553@qq.com

收稿日期：2016—01—11