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河北十一选五平衡阀_图文_

2020-10-19 17:53

  第;期 (总第 9F 期) 流体传动与控制 O+$31 ?#P’( A(*%483443#% *%1 #%!6’(3*+ I#M9F/ 2*N@:EEF :EEF 年 = 月 螺纹插装阀介绍之二— — —平衡阀 张海平 ( 德国蔡勒集团研发部 ) 摘要: 该文概述了选用平衡阀时必须注意的特性, 介绍 了 不 同 类 型 的 制 成 螺 纹 插 装 形 式 的 平 衡 阀 @ 它 们 的 性 能 和 工 作原理。 关键词: 螺纹插装阀; 平衡阀; 特性 中图分类号: AB9;C 文献标识码: D H66I 9FC:GJKE 文章编号: — — — — — — — — — — — — — (:EEF ) E;GEE;CGEE I ;9 G 9K:9 L AB ! 概 述 或后退。在绞车 ! 图 =/ 中, 一个平衡阀与一个液控方 向阀结合, 以保证在希望工作时, 先松煞车再动作; 在不希望工作时, 可靠地停留在任意位置。 因为平衡阀消耗能量甚多, 容易引起过热, 通常 也不用于闭环系统。 不用于低压系统!= 2?*/ , 平衡阀!#$%&’()*+*%,’ -*+.’/ , 又称负载控制阀 !0#*1 #%&(#+ -*+.’/ , 也 有 称 运 动 控 制 阀 !2#&3#% #%&(#+ -*+.’/, 其 实 它 的 德 文 名 称 负 载 保 持 阀 或下降刹车阀 !6’%7)(’84.’%&3+/ 更 !0*4&5*+&’%4.’%&3+/, 贴近其关键功能, 但考虑到国内习惯, 本文中还是称 平衡阀。 图 9 负向负载的控制 如所周知, 液压对正向负载力大无穷, 但对负向 负载就相形见绌了。开式回路中原则上只能采取节 流的方法, 被动地控制, 如图 9。若负载力幅度多变 而要求速度不变,在一定范围内可以采用二通流量 阀或更复杂一些, 带反馈的比例节流阀等。 但若负载 力不仅幅度多变且有时会降到接近零甚至时负时 则单靠普通被动节流的方法就不行了。 正, 如图 :, 而这种情况在工程液压中很常见,这就是为什么平 衡阀在工程液压中会十分广泛地被应用。如液压升 平衡阀被用于软启动、 软停止、 平 降工作台! 图 ;/ 中, 稳运动, 以保证可靠地停在每个希望的位置, 即使管 道破裂也不会下沉。 在履带式行走机械!图 /中使用 两个平衡阀,用于避免在行进中出现不希望的前冲 收稿日期: :EEFGE;G;E 作者简介: 张海平 (德籍) , 工学博士。 ). 流体传动与控制 ’% 年第 ) 期 #$ 功能 平衡阀可以说是集三阀于一身, 参见图 %。 阀, 而是直接通过平衡阀回油箱。在此回路中, 平衡 阀中的单向阀就只起补油作用, 以避免液压缸两端 由于负负载而出现负压, 引起气蚀。此回路适用于 负载方向与幅度频繁变化的场合。 #’ 类型 制作成螺纹插装形式的平衡阀, 从图形符号来 但为适应 看, 与其他阀种相比, 种类不很多, 见图 . 。 实际使用的需要, 有很多结构相似, 性能不同的变 形。本文中将介绍 图 % 用平衡阀控制负向负载 一是作为单向阀 &’!$(。它允许液流不受限制 以举升负载。然后锁 地进入液压执行器 &缸或马达(, 住回路, 保持负载位置不变。 二是作为液控节流阀 &$!’(。通过控制端口 ) 来控 制 节 流 阀 的 开 启 量 , 从而控制速度, 使负载按 要求速度平稳地下降。一般都把控制端口 ) 与执行 器的加载下降端口 * 相连, 利用这一端口压力的变 化来控制节流阀的开启量, 从而避免下降过速。从 本质 上 来 说 , 就是通过控制节流, 把负负载变为正 负载, 从而能主动控制。 三是作为溢流阀。 在无控制压力, 但负载端口 $ 的压力, 由于例如热膨胀, 或外力, 超过设定压力 时, 溢流阀开启 &$!’(, 以避免液压执行器由于过压 损坏。这时其设定压力一般应该超过主溢流阀 +$ 开启压力的 $), , 以保证在正常情况下, 以最大工 作压力举升的负载也不致下降。 平衡阀若直接装在执行器的负载端口, 在爆管 时还可起到安全阀的作用。 普通液控单向阀, 也有功能一。也可锁住负载, 在有控制压力下时才打开, 但一般不易做到精细控 制, 很容易出现运动速度不稳定现象。它也没有功 能三。 在图 - 的回路中,液压缸的回油不通过换向 /$(普通三通口型&见第 $ 节( /’(控制口带附加阻尼型&第 ’ 节( /)(带附加溢流阀型&第 ) 节( 带单独背压出口型&第 1 节( 0$(四通口, 0’(无背压&背压通大气(型&第 2 节( 0)(无背压&背压通大气(无溢流阀型&第 % 节( /$ 至 /) 的基本共同点就是,弹簧腔都与出口 相连, 背压等于出口压力, 因此出口压力一般都会 见 #)( 增高溢流压 按 $ 3 45 的倍数 &45 为控制比, 力, 按 $ 3 $ 6 45 的倍数增高控制压力。所以不宜用 于出口有压力的场合。 较为可靠, 因为可 换向阀中位一般应取 7 型, 以保证控制压力接近零,液控节流功能被可靠锁 住, 但溢流功能仍有效。 若中位不能取 7 或 8 型, 必 须被锁住, 则可以考虑采用 /) 。 0$ 至 0) 的共同点就是,弹簧腔都不与出口相 图 . 各种类型的平衡阀 图 - 平衡阀作为旁路阀 图 ! 平衡阀用于差动回路 6&&X 年 月 张海平: 螺纹插装阀介绍之二— — —平衡阀 % 连。因此出口压力都不影响开启压力, 可用于出口 带压的回路, 例如差动回路 !图 #。 不能受负载压力 $% 用于开启压力须精确控制, 影响的场合。可与比例换向阀配套使用。 它们的阀芯一般都是锥阀,以达到基本无泄 漏。 式中, GE# : F # D 为液压缸面积比, %7 为负载引起的 压力, 即 %7E$7 F # :。 即 ! AC!! 4I! 7# F ! A@( F G# , 还 可 导 出 负 载 波 动 对 控 制 压 力 的 影 响 !! AEI!! 7 F &’% 性能 平衡阀的以下性能对实际应用而言, 是较重要 的, 在选用时要注意。 ! A@( F G# 可以导出平衡阀在图 &’%I6 系统中的 //# 类似, 开启条件为 ! AC!! 4I! 7# F ! A@ G#J 负载波动对控制压力的影响 !! AEI!! 7 F ! A@ G# (# 最高设定压力 !)*+ ,-../01 23-4453-# 指溢流功能最高可设定的, 在控制压力为零时的开 启压力。 6# 最高负载压力 !)*+ 78*9 :8;9/01 23-4453-# 。 指液控节流功能可以保持负载以正常工作速度下 最高负载压力就可 降的压力。考虑到 %& 的余量,河北十一选五, 以比最高设定压力低些。 图 (( 负载作用于有杆腔 %# 控制比 !2/;8. =*./80# 控制比, 即控制压 力的作用面积与负载压力的作用面积之比, 一般从 稳定性好, 但能耗高。因 (’ 到 (& 不等。控制比低, 为控制压力通过液压缸或马达,又增加了另一腔, 也即平衡阀进口的压力。 ?)下面讨论控制比在系统中对控制压力的影 响 若令设定压力, 即无背压、 无控制压力时的溢 则液控节流阀的开启条件为 流开启压力为 ! 4, ! (@! AB AC! 4 !(# 式中, A 为控制比, !A 为控制压力, !( 为端口 ( 的压力。 图 (6 两腔作用面积相同时 可以导出平衡阀在图 (6 系统中的 ///# 类似, 开启条件为 ! AC!! 4I! 7# F ! A@(# ,及负载波动对控制 压力的影响 !! AEI!! 7 F ! A@(# 如果次级有溢流阀的话, 其设定值必须高于负 载最小时的 %A 。 # 名义流量 !K83)/0*; L;8M# 平衡阀的名义 流量取决于阀的几何尺寸。但是, 平衡阀在液控节 流时, 阀芯处在一个动态平衡位置。负载压力, 特别 是控制压力的波动, 会引起开口的变化, 从而流量 的波动。在相对低速时, 开口较小, 相对波动就更显 图 (& 负载作用于无杆腔 著。为此美国的 ,50 :N93*5;/A4 O83P83*./80 公司!以 下简称 ,QK# 及其他公司设计了许多带不同节流特 性的平衡阀。图 (% 为 ,QK 的几个同样大小的平衡 阀的控制压力 I 流量特性曲线的对照。其名义流量 相同, 控制比均为 % , 设定压力均为 6R& $*3 , 负载压 力 为 S& $*3 。 OTUG 为 标 准 型 , OTVO 为 半 节 流 型 , 则 OTVG 为节流型。 ! 参见表 (#。图中的曲线越陡, !W F !! A 越小,即流量对控制压力的变化不那么敏 感, 速度就相对稳定些。从曲线对比可以看出, 节流 活塞杆端的环形面积为 /# 若令活塞面积为 # :, 负 载 为 $7, 则 对 于 图 (& 所 示 的 系 统 而 言 , 作用 # D, 在液压缸活塞上的力平衡方程式为 $7@! AB# DE! (B# : 条件 !6# 把式 !6# 代入式 !(#, 则得到平衡阀在该系统中的开启 ! 7@! A F G@! ABHAC! 4 82 流体传动与控制 122* 年第 期 型 $%&’ 在小流量时比其他类型稳定, 同时其最大 流量也要小得多。因此在选用平衡阀时, 既要根据 通过单向阀的流量确定所需的名义流量, 也要兼顾 液控节流的限制。压力波动大的系统, 选用 (半) 节流 型, 效果就好些。 图 !+ 用软溢流阀改善系统瞬态响应 即 平衡阀的开启与关闭曲线不重合 ( 见图 !) , 存在滞后, 这是不可避免的。但在产品样本中一般 都不提供。只是有的生产商保证, 关闭压不小于开 图 ! 节流特性不同的阀的控制压力 #流量曲线)泄漏 因为平衡阀的功能之一就是, 在没有控制压力 时, 保持负载位置不变。因此单向功能的密封性也 是要注意的。没有生产商保证绝对的密封。关键是 多大的泄漏实际系统尚能容忍。曾有生产商制造平 衡阀带较软的阀座, 以取得更好的密封, 同时也申 明, 寿命不如硬阀座。 在下降过程中, 平衡阀必须把负载可能具有的 巨大势能转化为热量, 一个 862 9 : ;= 的平衡阀在 负载压力为 122 ?@ 时必须把约 !*2 AB 的功率转 化热能, 这都发生在直径十几毫米的阀座阀芯接触 处附近, 材料所承受的载荷可想而之。 如果在液压缸出口与平衡阀之间加入适当节 流, 可以避免在刚打开时的瞬间过大流量引起的冲 击损坏锥阀阀座。 *) 瞬态响应特性和系统稳定性 图 !8 含平衡阀的液压系统的信息流图 在平衡阀的诸项功能中, 最重要的就是控制负 载按希望速度平稳下降。因此, 平衡阀在受到干扰 后的瞬态响应特性是至关重要的。例如, 一系统采 则在启动 用定量泵, 普 通 流 量 阀 加 换 向 阀 ( 图 !+), 时, 由于输入控制腔的流量突变, 相应控制端的压 力突 变 , 对该系统是一个阶跃信号, 很容易引起振 曲线 % 是使用 动。图中曲线 ’ 是使用普通溢流阀, “介绍一种新 了一个新型的溢流阀 ,-./( 参见拙文 阀 ‘软 溢 流 阀 ” 0 本 刊 122+ 年 第 期 )。 它 可 提 前 开 启, 使压力 ! ! 缓慢上升, 由此造成的压力 ! 1 跌落要 小得多。 若能在换向阀切换时, 使 %334/ 保持开启或早 于 ! 334’ 开启, 也有助于减小 ! ! 的压力尖峰, 从而 改善 ! 1 的瞬态响应。 如能在控制压力端口加一小蓄能器, 可以改善 控制压力, 从而整个系统的稳定性。 C) 单 向 阀 的 开 启 压 力 与 通 流 压 力 损 失 ( 流 量 压 差特性) 这两项都会带来能量损失。 5)可靠关闭 2D8 平衡阀的设定与测试 平衡阀的设定压力通常必须是 !) 设定回路 最大负载压力的 !27 以上,所以很难在实际系统 中直接设定, 必须在试验台上预设定。利用图 !* 所 示的回路,只需要一个小泵 ( 一般大于 ! 9 : ;= 即 可),而且该泵只需短时间在高压下工作。图中, E! 是一二位三通手动换向阀, E1 是待测阀。 设定时, E! 应 在 如 左 图 所 示 位 置 , F 和 FFF 通 , 则 ! ! 3 控制压力 ! 3 ! G。 根据开启条件,待设定压力 ! H3! !I! JKL3! GI ! GJKL3! G(!IKL) 所以 ! G3! H : (!I L) 。 (下转第 8* 页) , 流体传动与控制 $** 年第 ’ 期 生压力冲击时, 液体随 / 形圈的移动而排出。当压 力下降时, 会发生 “出汗” 状态般的轻微泄漏。在使 用矩形圈时,由于它具有自身的几何形状特征, 所 以不会产生类似出汗问题。 在承受压力性能方面, / 形圈的额定压力为 而矩形圈的额定压力则为 +*012 。 ’$012, +-, 抗挤出性能强 使用 / 形圈时,在频繁或长期压力冲击下, 久 而久之, 会有少量密封材料从低压侧间隙中被剪切 而挤出。 这一现象, 被称之为 “挤出损坏” 。 在这种同 样工况下, 如采用矩形圈时, 则不会出现 “挤出损 坏” 。 矩形圈。所以, 它与 / 形圈具有良好的互换性。 6 结束语 限于作者的局限性, 过去只见到美国的矩形密 封圈标准 34+53,迄今但尚未见到德国和国际的 矩形密封圈标准。力士乐公司采用了矩形圈, 应该 有该公司的企业标准。作者正在向该公司查询中。 矩形圈是一种密封性能好、 可靠性高的固定用 密封件, 值得失言采用。建议有关归口技术单位, 进 一步开展调查研究工作, 提请全国液压气动密封标 准化技术委员会考虑是否应列入标准制订计划, 并 组织和促进生产及推广。 参 考 文 献 汪德涛主编 - 密封件使用手册 607- 北京 8 机械工 6!7 广廷洪, 业出版社 9!::, 年月日 $ 月 +-+ 密封压力高 / 形圈工作压力为 ’$012,矩形圈工作压力为 +*012。当 / 形圈用于径向密封时,而压力又超过 就需要在低压侧增设挡圈, 以防止挤出 !*012 时 , 损坏。而在使用矩形圈时, 则无需再设置挡圈。 6$7 德国宝色霞板公司 9 中文样本 8/ 形密封圈矩形密封圈 9 !::5 年 6’7 4;=;9?=@AB@CD@=E-42CB2=B F22GHEA@ ,$!I:* !*:’ JK +- 具有互换性 可以安装对应规格的 在 / 形圈的原有沟槽内, — —/0,& +#,!# $%& ’( )%*#& +#,-.— 12 30450 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (上接第 ,* 页) 由于通常工作时,平衡阀总是通过控制压力打 开。 所以这个设定压力只是预防万一用, 一般无须很 精确。 $( 测试回路 对平衡阀的测试即无国际标准, 也未见部标, 国 标。 可以分别对其单向功能, 溢流功能和液控节流功 能进行测试。 单向功能的测试比较简单, 只需测其流 图 ! 一种简单的设定回路 量压差特性及泄漏即可, 这里不再作介绍。 溢流功能 的测试可见拙文 “螺纹插装阀介绍之一 溢流阀” )本 刊 $**+ 年第 , 期 (。这里仅介绍对液控节流功能的 测试。测试回路可参照图 *-,.$ 建造。 调节 #$, 以达到计算出的 !% 。 使 &&& 和 && 通, 如右图所示, 则控 检验: 切换 #!, 制压力 !’ 基本为零,此时的 !% 即为实际的设定压 力。 第*期 (总第 #- 期) 流体传动与控制 ?;@9A B4C78 !8:DEF9EE94D :DA 24DG84; 045*6/789:; 045#- /7=5’(() ’(() 年 1 月 螺纹插装阀介绍之二— — —平衡阀6续 张海平 ( 德国蔡勒集团研发部 ) 摘要: 该文概述了选用平衡阀时必须注意的特性, 介绍 了 不 同 类 型 的 制 成 螺 纹 插 装 形 式 的 平 衡 阀 它 们 的 性 能 和 工 作原理。 关键词: 液压元件; 螺纹插装阀; 平衡阀; 特性 中图分类号: !#$% 文献标识码: & .//0 #)%’+-1(, 文章编号: — — — — — — — — — — — — — (’(() ) (*+((,-+((’ 20$#+#1’# 3 ! 测试回路 (本刊第 $ 期第 ,) 页) ’) 对平衡阀的测试既无国际标准也未见部标, 国 示。可以分别对其单向功能, 溢流功能和液控节流 功能进行测试。单向功能的测试比较简单, 只需测 其流量压差特性及泄漏即可, 这里不再作介绍。溢 流功能的测试可见拙文 “螺纹插装阀介绍之一— — — 。这里仅介绍对液控 溢流阀” (本刊 ’((* 年第 $ 期) 节流功能的测试。测试回路可参照图 #% 建造。图 中: 最高流量应超过被 #—流量源; #: 为主流量源, 测阀的工作流量。在作瞬态特性测试时, 建议采用 定量泵, 以避免变量机构的影响。 #H 为建立控制压 力用, 毋须很高流量。 即可。 用于模拟负载压力。 调压偏差 ’I 调压溢流阀, 要小, 以减少对测试结果的影响。 仅用于瞬态特性测试, 以模拟控制 $—旁路阀; 压力突变。 ,—温度传感器 *—压力传感器; *: 为测负载压力用, *H 为测控 制压力用。 )—被测阀 %—流量传感器 为建立控制压力用。 -—节流阀; -H 仅用于瞬态 特性测试。 1—采用节流阀建立控制压力比用溢流阀要稳 定, 因为减少了可能引起振荡的环节。 记录稳态特性用; #(—J+K 记录仪, 记录瞬态特性用。 ##—快速记录仪, $ 稳态特性测试 利用图 #% 的测试回路可以作两种稳态特性测 试。一是控制压力 +流量特性, 此时负载压力保持不 变。另一是负载压力 + 流量特性,控制压力保持不 变。测试结果都是某一设定压力时的特性曲线族, 参见图 #- 。 一般每张图, 不宜超过 , 条曲线。 所以要 预先计划一下测哪些工作点。 稳 态 控 制 压 力+流 量 特 性 的 测 试 过 程 大 致 如 下。 准备阶段: 连接 J+K 记录仪, 流量传感器 % 的 控制压力 ! *H 作为 K 轴。 使油温达到预 输入为 J 轴, 定值。 图 #% 测试回路 ’—溢流阀; ’: 系统溢流阀,仅作安全保护用。 设定值必须高于被测平衡阀的最高负载压力。瞬态 仅作安 测试过程中不可溢流。’H 辅助系统溢流阀, 全保护用, 设定值高于被测平衡阀的最高控制压力 收稿日期: ’(()+()+(* 作者筒介: 张海平, 博士。 : 被测阀 ) 调到计划的设定压力 ! E。 H 节流阀 -: 和溢流阀 ’I 全开。 逐渐关闭溢流阀 ’I , 使 ! *: 上升到某一 I 开泵。 计划的负载压力 ! #L! E。此时平衡阀尚未打开, 流量 传感器显示为零。 缓慢关闭节流阀 -: , 以升高控制 A 开始记录: 压力。至某一点 M6! IN6! E+! # 3 OIP , 平衡阀打开, 流量 *EE. 年 L 月 张海平: 螺纹插装阀介绍之二— — —平衡阀 (续) 0L 开始逐渐增大, 直到最高控制压力。再缓慢开启节 流量回复到零。 所记录的压力 ! #$ 及 流阀 ! 至最大, 流量 % 即为在负载压力 ! & 时的控制压力 ’ 流量特性 曲线。 使 ! # 上升至一新的负载压 () 改变溢流阀 *+, 力, 重复过程 ,。 如此重复, 直至最高负载压力。此即为在该设 定压力时,不同负载压力的控制压力 ’ 流量特性曲 线) 瞬态特性测试 利用图 &% 的测试回路也可以作控制压力突变 时的瞬态响应特性测试。 控制压力突变时的响应特性测试过程如下。 参考已测得的稳态特性曲线, ) 测试开始前, 调节 ! 、 以确定一适当的工作点。 !$, 切 换 旁 路 阀 1, 造成控制压力突 $) 开 始 记 录 : 变, 负载压力 ! # 及流量 % 相应变化。 经过一段时间, 又趋于稳定。 就 记录压力 ! #、 ! #$ 和流量 % 的瞬态变化过程, 可以与其他厂家的阀在同一测试系统、 同样工作点 的瞬态特性比较。涡轮流量传感器的动特性好些, 但可能也达不到这里的要求, 只能供参考, 以压力 为准。 必须指出,这些测量结果的价值是有限的, 对 实际应用仅有一定的参考价值。因为 — — —就 稳 态 特 性 而 言 , 在实际应用中, 控制压 力与负载压力会且必须同步反向变化, 以保持流量 近似不变。 — — —就瞬态特性而言, 本测试只模拟了液阻型 负载, 实际系统中常常还同时有惯性负载、 力负载 -) 更换记录纸。被测阀 . 调到新的设定压力, 重复过程 $ 至 ( 。直至最高设定压力。 整个测量过程中要保持油温相对固定。典型测 试曲线可参见图 &!。 图 &! 一组控制压力 ’流量特性曲线族 及弹性负载, 情况复杂得多。平衡阀之外的其他参 数对系统的稳定性也有很大影响。 (待 续) 如果让节流阀 ! 保持不变, 改变溢流阀 *+ , 记 录压力 /# 与流量, 也可得到负载压力 ’ 流量特性曲 !#$%&’( )*#+#’,-$ .*/0$1 2*/*($ .*/0$ 234567586745 94::4;) =?@A 7’B75C !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 约 主要征稿范围: 稿 简 则 文字通顺, 段落分明, 深 &D 来稿要求内容真实, 入浅出。稿件字数 (包括图表) 一般不超过 #EEE 字; ( 不 超 过 *. 个 字 ) 、 摘要 (不超过 *D 文 章 题 目 、 关键词 (1F! 个) 要提供英语译文; &#E 字) 液压、 气动元件图形符号要 1D 表格请用三线表; 符合国家标准; &D 国内外流体传动与控制领域的最新发展趋 势; 涉及机电控制、 智 *D 在流体传动与控制领域中, 能化、 可靠性、 节能、 故障诊断和污染控制等内容; 先进的制造技术和流体传 1D 先进的设计方法, 动与控制领域内的信息化应用; 气动、 密封的新产品、 新成果、 新经验; 0D液压、 #D 流体传动与控制在主机上实例分析和应用前 景。 投稿注意事项: 0D 请 提 供 电 子 文 本 为 最 佳 , 本 刊 的 G’H7:I -B6+J(KBD+5; 通信地址、 联系电话和 #D 请提供作者单位名称、 作者简介。