順序閥在壓力控制回路中的應(yīng)用

□ 徐成東

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

順序閥是以壓力作為控制信號(hào),在一定的控制壓力作用下自動(dòng)接通或切斷某一油路,實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件順序動(dòng)作的液壓元件。作為一種常見的壓力控制閥,順序閥在壓力控制回路中具有廣泛的用途[1-2]。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式,順序閥可以分為直動(dòng)型和先導(dǎo)型[3]。筆者以直動(dòng)型順序閥為例,介紹其在壓力控制回路中的應(yīng)用。

1 結(jié)構(gòu)與原理

順序閥由下閥蓋、控制活塞、閥體、閥芯、彈簧、上閥蓋等組成,如圖1所示。順序閥不工作時(shí),閥芯在彈簧的作用下處于閥體的最底部,此時(shí)進(jìn)油口和出油口是隔絕的。當(dāng)進(jìn)油口通入壓力油時(shí),油液通過油道c、d進(jìn)入控制活塞的底部,對(duì)控制活塞形成向上的推力。當(dāng)推力能夠克服彈簧阻力時(shí),閥芯上移,進(jìn)油口和出油口實(shí)現(xiàn)連通,順序閥工作。這一通過進(jìn)油口油液壓力迫使閥芯上移,進(jìn)而使順序閥工作的控制方式稱為內(nèi)控。

圖1 順序閥結(jié)構(gòu)

因?yàn)楣ぷ餍枰?出油口的油液壓力需要保持一定的壓力值,此時(shí)泄油口流出的油液需要通過單獨(dú)的油管流回油箱,這一泄油方式稱為外泄。當(dāng)出油口的油液流回油箱時(shí),可將泄油口堵塞,將上閥蓋轉(zhuǎn)動(dòng)180°,此時(shí)泄油小孔a和閥體上的小孔b連通,泄漏油和出油口的油液匯合后一并流回油箱,這一方式稱為內(nèi)泄。可見,對(duì)于內(nèi)控順序閥而言,分為內(nèi)控外泄型和內(nèi)控內(nèi)泄型,其圖形符號(hào)如圖2所示。

圖2 內(nèi)控順序閥圖形符號(hào)

將下閥蓋相對(duì)于閥體轉(zhuǎn)動(dòng)90°或180°,取下控制口K處的螺塞,并單獨(dú)通入控制壓力油,則小孔c、d不再連通,閥芯的移動(dòng)不再受進(jìn)油口處壓力油的控制,而是受控制口K處壓力油的控制,這一控制方式稱為外控。同樣原理,外控順序閥從泄油方式上可以分為外控外泄型和外控內(nèi)泄型,其圖形符號(hào)如圖3所示。

圖3 外控順序閥圖形符號(hào)

綜上所述,順序閥從控制方式和泄油方式上,可以分為四種不同的類型[4]。每種類型的特點(diǎn)不同,用途也各不相同[5-6]。

2 內(nèi)控外泄型

內(nèi)控外泄型順序閥的閥芯開啟受進(jìn)油口壓力油的控制,出口壓力由出口處承受的負(fù)載決定,不受泄漏油影響。內(nèi)控外泄型順序閥可以用于順序動(dòng)作回路,實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件間的順序動(dòng)作[7]。

后裝壓縮式垃圾車自動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理如圖4所示[8]。自動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)工作時(shí),經(jīng)歷刮板上翻、滑板下行、刮板下挖、滑板上行的工作循環(huán)。當(dāng)換向閥處于左位時(shí),液壓泵向刮板液壓缸有桿腔供油,刮板開始上翻?；钊麠U到達(dá)行程終點(diǎn)時(shí),刮板上翻結(jié)束,此時(shí)進(jìn)油路壓力升高,順序閥打開,液壓泵提供的油液進(jìn)入滑板液壓缸的無桿腔,滑板開始下行?；逑滦兄两K點(diǎn)位置時(shí),觸動(dòng)行程開關(guān),換向閥進(jìn)入右位,油液進(jìn)入刮板液壓缸的無桿腔,刮板開始下挖。當(dāng)活塞到達(dá)終點(diǎn)時(shí),進(jìn)油路壓力升高,此時(shí)順序閥開啟,油液進(jìn)入滑板液壓缸的有桿腔,滑板上行。滑板上行至指定位置后,觸動(dòng)行程開關(guān),換向閥回至中位,工作循環(huán)結(jié)束。由于刮板下挖時(shí)工作壓力較大,順序閥的開啟壓力也比較大,因此宜采用先導(dǎo)型順序閥。

圖4 后裝壓縮式垃圾車自動(dòng)壓縮機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)原理

3 內(nèi)控內(nèi)泄型

執(zhí)行元件工作時(shí)負(fù)載經(jīng)常發(fā)生變化或處于不穩(wěn)定狀態(tài),如果沒有采取相應(yīng)措施,那么執(zhí)行元件的速度會(huì)出現(xiàn)一定波動(dòng)[9]。內(nèi)控內(nèi)泄型順序閥可用于回油路,作為背壓閥使用,起到穩(wěn)定執(zhí)行元件速度的作用。采用順序閥作為背壓閥使用如圖5所示。順序閥工作時(shí),可形成一個(gè)節(jié)流口。在工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí),如果負(fù)載突然變小,那么由于進(jìn)油壓力的存在,執(zhí)行元件出現(xiàn)瞬間加速的趨勢(shì),回油流量具有瞬間增大的趨勢(shì)。根據(jù)小孔流量公式,在流量系數(shù)、通流面積、壓差指數(shù)均不變的前提下,流量增大會(huì)引起節(jié)流口壓差增大,也就是順序閥進(jìn)口壓力增大,意味著回油阻力增大。因此,當(dāng)負(fù)載突然減小,執(zhí)行元件產(chǎn)生加速趨勢(shì)時(shí),回油路壓力增大會(huì)起到抑制執(zhí)行元件加速的作用。反之,負(fù)載瞬間增大,回油路壓力減小,執(zhí)行元件減速的趨勢(shì)也會(huì)得到抑制。

圖5 順序閥作為背壓閥使用

4 外控外泄型

外控外泄型順序閥的出口油液不受泄漏油的影響,可保持一定的壓力[10]。外控外泄型順序閥可作為液動(dòng)開關(guān)使用,其功能等同于液動(dòng)二位二通換向閥。動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)原理如圖6所示,外控外泄型順序閥起到液動(dòng)開關(guān)的作用。因工作需要,動(dòng)力滑臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)Ⅰ、工進(jìn)Ⅱ、快退的工作循環(huán)。當(dāng)液壓缸處于快速前進(jìn)模式時(shí),由于負(fù)載很小,液壓泵的工作壓力很低,順序閥處于關(guān)閉狀態(tài),液壓缸有桿腔的回油經(jīng)過換向閥的左位后克服單向閥的阻力,再次進(jìn)入液壓缸的無桿腔,實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接,提高了液壓缸的運(yùn)行速度。當(dāng)液壓缸處于工作進(jìn)給模式時(shí),由于所受的負(fù)載較大,液壓泵的出口壓力也較大,因此順序閥打開,液壓缸有桿腔的回油無法打開單向閥,只能經(jīng)由背壓閥流回油箱[11]。

1.液壓泵;2.單向閥;3.液動(dòng)換向閥;4.電磁換向閥;5.背壓閥;6.順序閥;7.單向閥;8.調(diào)速閥;9.調(diào)速閥;10.電磁換向閥;11.行程閥;12.壓力繼電器;13.單向閥

5 外控內(nèi)泄型

外控內(nèi)泄型順序閥通常在回路中用作卸荷閥。雙泵供油快速運(yùn)動(dòng)回路如圖7所示。液壓泵1為高壓小流量泵,用于實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。液壓泵2為低壓大流量泵,用于實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在快速運(yùn)動(dòng)時(shí),由于負(fù)載幾乎可以忽略,因此系統(tǒng)壓力較低,順序閥關(guān)閉,液壓泵2和液壓泵1輸出的油液匯合后共同向系統(tǒng)供油,實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。在工作進(jìn)給時(shí),由于負(fù)載較大,因此系統(tǒng)壓力升高,順序閥打開,液壓泵2卸荷,油液直接流回油箱。液壓泵2輸出壓力極低,而液壓泵1輸出壓力較大,此時(shí)單向閥關(guān)閉,由液壓泵1單獨(dú)向系統(tǒng)供油,實(shí)現(xiàn)工作進(jìn)給。單向閥的存在使高壓和低壓油路隔開,互不干擾。

圖7 雙泵供油快速運(yùn)動(dòng)回路

6 結(jié)束語

四種類型的順序閥因?yàn)榭刂品绞胶托褂头绞讲煌?用途也各不相同。選擇順序閥時(shí),首先要充分理解順序閥的結(jié)構(gòu)特征和功能,了解每一種類型順序閥的具體功用和特點(diǎn)。其次要從實(shí)際出發(fā),認(rèn)真分析液壓系統(tǒng)的功能和工作原理,明確順序閥的作用,繼而有針對(duì)性地選擇順序閥類型,否則可能會(huì)引起意想不到的故障。