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1、平衡回路中液控单向阀反向开启控制压力的计算及分析王文深张纪梁河南机电高等专科学校机电系，河南新乡453002摘要:针对液控单向阀和单向节流阀等构成的平衡回路，本文推导了不同结构型式下的液控单向阀在反向启动时所需的控制压力;分析了影响液控单向阀反向开启的关键因素，并就在系统回路设计和液控单向阀选用上应注意的事项作了简要的陈述。关键词:平衡回路;液控单向阀;反向开启压力;缸速比中图分类号:TH137文献标识码:B文章编号:1001-2265(2003)08-0063-021引言在液压系统设计中,经常用到液控单向阀，
2、特别是在保压、平衡及充液等回路中就更为普遍。在平衡回路(见图1所示)中，单杆液压缸为竖直安装,此回路常用于液压机、三星辊等大型设备，这些设备主液压缸的两腔面积差较大，反向压力也比较高，常常给液控单向阀的反向开启造成很大的影响。如果元件选择或使用不当，则很可能造成反向无法开启或造成系统振动现象。(a)内泄式(b)外泄式图2简成液控单向阀结构=pB,则液压缸活塞平衡方程式为：pkXA无+W=p有XA有］pB=pk?R+pW(3)图1平衡回路液压系)2液控单向阀反向开启压力的计统(I算2.1简式液控单向阀根据液控单向
3、阀控制活塞泄油方式的不同分为内泄式(见图2a)和外泄式(见图2b)。当液控单向阀需反向流动时，需要控制活塞给主阀芯施加一个推力，使主阀芯开启通流。1)内泄式当其主阀阀口开启通流时,主阀芯受力平衡方程式为：(l)pkAl=pAA2+(pB-pA)A3+Fs+Ffl+Ff2+Gpk液控单向阀的控制压力A1控制活塞的面积A2控制活塞冇杆腔的冇效面积pA液控单向阀A口压力pB液控单向阀B口压力AC锥阀阀U的面积Fs锥阀弹簧的弹簧力Ffl、Ff2控制活塞处与主阀处的摩擦阻力G控制活塞和主阀的总重量把⑶代入到(2)得到：A
4、AAFGpk=pA+pW+A1-RA3A1-RA3A1-RA3R—液压缸两腔作用面积比，即缸速比;pW—由负载产生的缸压力,pW=W/A有；W—液压缸活塞与负载的总重量；⑷如果液控单向阀的出口接油槪即pA=O时,则式就变成：(5)pk=pw+A1-RA3A1-RA31)外泄式此(2)应改为：pA+(p-p)A+F+G(6)pk=A1当略去液压缸活塞运动摩擦阻力,上式可简化为()pk=A1⑵该值是保证油液反向流动的最小控制油压力。考虑到液控单向阀反向开启前系统中的油液静止，故p有由于A'2远小于A2,故外泄式液控
5、单向阀的反向开启压力比内泄式要小。式⑷变为：AAFGA(7)pk=pA+pW+A1-RA3A1-RA3A1-RA3如果A口接油箱,PA=O时，则就变为:(8)Pk=pW+A1-RA3A1-RA32.2复式液控单向阀复式液控单向阀是在简式基础上在主阀芯处增加了卸荷阀芯,根据单向阀控制活塞泄油方式的不同也可分为内泄式(见图3a)和外泄式(见图3b)。2003年第8期63?1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.(a)内泄成(b)外泄
6、式图3复式液控单向阀结构简图)1)内池式顶开卸荷阀芯所需要的控制压力为：pk=(pB-pA)+pA+A1A1(9)式中,A0—阀芯下部小孔的面积；Fs—卸荷阀芯开启时的弹簧力;G'—卸荷阀芯重量。卸荷阀芯开启后,pB^pA,打开主阀芯所需要的控制压力为：A1(10)两式，可知:由于G通常很小,p'比较(9)、k<pk,故液p'k=pA+控单向阀反向启动的最小控制压力应为pk。将(3)代入(9)式得：(H)pk=pA+pW+A1-RA0A1-RA0A1-RA0如果A口接油箱，即pA=0时，则式(11)就变成
7、：pk=pW+A1-RA0A1-RA0(12)将无法实现反向开启，即出现闭锁现象。在闭锁过程中间，随着系统压力升高，极易造成液控单向阀本身和液压缸等元件的破坏，故在某些机构中如果采用大速比R>；2液压缸，此吋要慎重选择液控单向阀。4＞当R较大时，尽管液控单向阀也能够实现开启，但pk、pB值一般都很大,系统易产生较大的反向开启冲击。此时若选择复式液控单向阀，由于其反向开启前有一段较长时间的卸压过程，就可大大减少系统因冲击所带来的噪声和振动。此外，在液压缸和液控单向阀图4平衡回路液压之间加一个单向节流阀，既可以
8、调节缸)系统(II的速度、也可减小反向开启冲出,同时也可避免因g重和负载而造成的液控单向阀时开时闭，液压缸断续向下跳动的现象。5）内泄式和外泄式液控单向阀适用于不同的工作场合。内泄式一般使用在反向无背压或背压较小的场合，这样可使管路简化，便于布置。外泄式单向阀适用在背压较高的场合,以降低最小控制压力，节省控制部分的功率。因此对液控单向阀和单向节流阀组成的回路，当单向节流阀在活,液控单向
