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具有再生功能的平衡阀及带制动解锁的单向平衡阀原理应用详解
2019-09-02
摘要:再生功能的平衡阀能在需要缩短油缸伸出时间的控制中使用,同时不需要增加油泵的流量。除了具有再生功能,对于无杆腔及有杆腔(参见原理图),这些阀还常常具有“双向平衡”的功能。本文兴迪源机械带来具有再生功能的平衡阀及带制动解锁的单向平衡阀详解。

  再生功能的平衡阀能在需要缩短油缸伸出时间的控制中使用,同时不需要增加油泵的流量。除了具有再生功能,对于无杆腔及有杆腔(参见原理图),这些阀还常常具有“双向平衡”的功能。本文兴迪源机械带来具有再生功能的平衡阀及带制动解锁的单向平衡阀详解。

  一、具有再生功能的平衡阀原理应用:

  再生功能的平衡阀能在需要缩短油缸伸出时间的控制中使用,同时不需要增加油泵的流量。除了具有再生功能,对于无杆腔及有杆腔(参见原理图),这些阀还常常具有“双向平衡”的功能。

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  当泵的流量进入无杆腔一侧(C2)时油缸外伸;而从这张原理图上可看到:只有当旁通阀(2)先导打开后,油缸才可能外伸;实际上,阀(2)是有杆腔一侧的平衡阀,由于它既有无杆腔的压力,也有有杆腔的压力,因此必须为“完全平衡式”或CCAP型。在油缸外伸的过程中,输入油缸的总流量(Qt),等于来自泵的流量(Qp)加上来自油缸有杆腔的流量(Qr),并可以用以下公式进行计算:

  输入油缸的总流量(Qt) Qt = ( Qp+Qr ), 而且(Qt = Qp* D 2/d 2)

  再生流量(Qr),或通过阀(2)的旁路流量 Qr= Qp / (φ -1)

  实例:

  a)油缸的缸径比φ =2, Qr = Qp, 再生流量=油泵的流量,而且

  Qt = 2*Qp, 总流量=油泵流量的两倍

  在这种情况下,对于给定的泵流量,油缸向外伸出的速度将加倍:而相比之下,非再生性回路的与缩回速度则相等。

  b)油缸的缸径比φ = 1.5, Qr = 2*Qp, 再生流量 = 油泵流量的两倍,而且

  Qt = 3*Qp, 总流量 = 油泵流量的三倍

  在本例(b)中,对于给定的泵流量,油缸外伸的速度,为非再生回路速度的三倍。

  注释:通过公式a.m.与例子(b)可见,当缸径比φ的数值小于2:1时(也即当有杆腔的截面积大于50%的无杆腔截面积,或当活塞杆直径相比缸体直径而言相对较小),通过再生回路,就能获得相对于泵的流量非常高的流量。

  确定实际可能的流量值Qr十分重要,以便安装合适尺寸的管道与软管,并避免与之紧密相关的压力损失。给予同样的道理,我们还建议将再生阀安装在靠近油缸的位置,以便使连接软管和管道尽可能短。

  B)受控再生模式的再生阀

  在很多实际运用中,需要或有必要具备以下二个条件:

  a) 用于油缸更快速伸出的再生模式,缩短。

  b) 有杆腔向油箱排油,采用非再生模式,

  –可能需要达到最大的推力,需要油缸的提供最大的推力

  –如果需要进行精细的控制,则也可能需要较低的运动速度。

  具有上述特性的多种阀组,并可分为(1)和(2)两个主要产品族;

  1) 压力敏感性再生模式;

  2) 定制型再生模式

  1) 压力敏感的再生模式

  当为油缸供液的V2 — C2管路中的压力达到了设定的压力时,这些阀组就自动切换再生模式为非再生模式:

  当活塞杆开始外伸时,V2的先导压力首先打开旁通阀(2),启动再生回路。随着活塞杆的外伸,如果遇到较高的阻力(需要推动更大的负载),则V2 –C2管路上的主压力就上升;而当阻力足够大时,阀(5)也被先导油开启。这样,来自油缸有杆腔的流量经V1无阻尼流回油箱,从而自动切断了再生模式。此时油缸活塞杆以低速(泵流量的速度)继续外伸,无杆腔都充满管路压力油有杆腔无背压,因而将产生最大的推力。

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  2) 定制型再生模式

  这些阀能够在各种情况下,以泵流量的速度(或低速)进行运动控制,以便进行精密控制,还能在负载需要和允许的条件下,参与到油缸快速伸出的再生模式中,具有更短的工作周期;正常情况下,只有油缸活塞杆空载伸出时,才由操作员手动启用再生模式。

  平衡阀(2)与单向阀(3)之间的旁通油路,则起到将有杆腔的油液经主控阀输送到V1和邮箱的作用;在原理图中,这一通路由一个敞开的电磁阀控制;油缸的正常外伸不必采用再生模式,有杆腔的油液流经阀(2)和阀(5),并通过MCV进入阀V1和邮箱。根据需要,可使阀(5)通电并关闭,从而启动再生模式;强迫有杆腔的油液经过阀(2),并加入来自阀(1)的油泵流量中。

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  二、带制动解锁的单向平衡阀原理及应用:

  这些阀组合了先导辅控式平衡阀和经C3端口进行制动的梭阀的功能;它们能用在两侧等截面、并带有超限负载和弹簧加载保持制动功能(典型的设备,是由液压马达驱动的绞盘)的执行器上。

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  在绞盘回路中,当负载下降时,由超限负载所引起的压力保持不变,可将先导比R选得尽可能高,以便加快速度并节省能量。但必须考虑到的是,打开平衡阀所需的“先导压力”,必须始终“高于”制动解锁压力(一般为15~20bar)。实际上,当负载开始下降时,建立的先导管路压力必须达到制动卸荷的压力设定值,才能打开平衡阀,并使马达开始转动。对于液压马达而言,打开平衡阀所需的先导压力值可由以下公式计算得到:

  Ppil = ( Pt-Pload ) / ( R+1 )

  最低先导压力(Ppil)为: (Ppilmin)= ( Pt – Ploadmax ) / ( R+1 )

  这里:

  Pt = 压力设定值(溢流阀设定)

  Pload = 负载所引起的压力

  R = 先导比

  举例:

  Ploadmax =170bar ( f负载所引起压力的最大预期值)

  Pt = 325bar (> 1.3*170 bar )

  R = 8:1 ( 先导比 )

  制动卸荷压力 > = 17 bar

  (Ppilmin) = (350-170) / (8+1) bar = 20bar > 17bar

  由于最低先导压力大于17bar,因此所选的平衡阀,相关参数为R=8:1 且Pt=350bar,符合正确的下降顺序要求。

  如果不符合要求,就应当选择其它的先导比或压力值。

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