順序閥在壓力控制回路中的應用

□ 徐成東

四川建筑職業技術學院 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,在一定的控制壓力作用下自動接通或切斷某一油路,實現執行元件順序動作的液壓元件。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]。根據不同的結構形式,順序閥可以分為直動型和先導型[3]。筆者以直動型順序閥為例,介紹其在壓力控制回路中的應用。

1 結構與原理

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,閥芯在彈簧的作用下處于閥體的最底部,此時進油口和出油口是隔絕的。當進油口通入壓力油時,油液通過油道c、d進入控制活塞的底部,對控制活塞形成向上的推力。當推力能夠克服彈簧阻力時,閥芯上移,進油口和出油口實現連通,順序閥工作。這一通過進油口油液壓力迫使閥芯上移,進而使順序閥工作的控制方式稱為內控。

圖1 順序閥結構

因為工作需要,出油口的油液壓力需要保持一定的壓力值,此時泄油口流出的油液需要通過單獨的油管流回油箱,這一泄油方式稱為外泄。當出油口的油液流回油箱時,可將泄油口堵塞,將上閥蓋轉動180°,此時泄油小孔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,這一方式稱為內泄。可見,對于內控順序閥而言,分為內控外泄型和內控內泄型,其圖形符號如圖2所示。

圖2 內控順序閥圖形符號

將下閥蓋相對于閥體轉動90°或180°,取下控制口K處的螺塞,并單獨通入控制壓力油,則小孔c、d不再連通,閥芯的移動不再受進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泄型,其圖形符號如圖3所示。

圖3 外控順序閥圖形符號

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]。每種類型的特點不同,用途也各不相同[5-6]。

2 內控外泄型

內控外泄型順序閥的閥芯開啟受進油口壓力油的控制,出口壓力由出口處承受的負載決定,不受泄漏油影響。內控外泄型順序閥可以用于順序動作回路,實現多個執行元件間的順序動作[7]。

后裝壓縮式垃圾車自動壓縮機構液壓系統原理如圖4所示[8]。自動壓縮機構工作時,經歷刮板上翻、滑板下行、刮板下挖、滑板上行的工作循環。當換向閥處于左位時,液壓泵向刮板液壓缸有桿腔供油,刮板開始上翻。活塞桿到達行程終點時,刮板上翻結束,此時進油路壓力升高,順序閥打開,液壓泵提供的油液進入滑板液壓缸的無桿腔,滑板開始下行。滑板下行至終點位置時,觸動行程開關,換向閥進入右位,油液進入刮板液壓缸的無桿腔,刮板開始下挖。當活塞到達終點時,進油路壓力升高,此時順序閥開啟,油液進入滑板液壓缸的有桿腔,滑板上行。滑板上行至指定位置后,觸動行程開關,換向閥回至中位,工作循環結束。由于刮板下挖時工作壓力較大,順序閥的開啟壓力也比較大,因此宜采用先導型順序閥。

圖4 后裝壓縮式垃圾車自動壓縮機構液壓系統原理

3 內控內泄型

執行元件工作時負載經常發生變化或處于不穩定狀態,如果沒有采取相應措施,那么執行元件的速度會出現一定波動[9]。內控內泄型順序閥可用于回油路,作為背壓閥使用,起到穩定執行元件速度的作用。采用順序閥作為背壓閥使用如圖5所示。順序閥工作時,可形成一個節流口。在工作機構運動時,如果負載突然變小,那么由于進油壓力的存在,執行元件出現瞬間加速的趨勢,回油流量具有瞬間增大的趨勢。根據小孔流量公式,在流量系數、通流面積、壓差指數均不變的前提下,流量增大會引起節流口壓差增大,也就是順序閥進口壓力增大,意味著回油阻力增大。因此,當負載突然減小,執行元件產生加速趨勢時,回油路壓力增大會起到抑制執行元件加速的作用。反之,負載瞬間增大,回油路壓力減小,執行元件減速的趨勢也會得到抑制。

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開關使用,其功能等同于液動二位二通換向閥。動力滑臺液壓系統原理如圖6所示,外控外泄型順序閥起到液動開關的作用。因工作需要,動力滑臺需要實現快進、工進Ⅰ、工進Ⅱ、快退的工作循環。當液壓缸處于快速前進模式時,由于負載很小,液壓泵的工作壓力很低,順序閥處于關閉狀態,液壓缸有桿腔的回油經過換向閥的左位后克服單向閥的阻力,再次進入液壓缸的無桿腔,實現差動連接,提高了液壓缸的運行速度。當液壓缸處于工作進給模式時,由于所受的負載較大,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,只能經由背壓閥流回油箱[11]。

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

5 外控內泄型

外控內泄型順序閥通常在回路中用作卸荷閥。雙泵供油快速運動回路如圖7所示。液壓泵1為高壓小流量泵,用于實現工作進給運動。液壓泵2為低壓大流量泵,用于實現快速運動。在快速運動時,由于負載幾乎可以忽略,因此系統壓力較低,順序閥關閉,液壓泵2和液壓泵1輸出的油液匯合后共同向系統供油,實現快速運動。在工作進給時,由于負載較大,因此系統壓力升高,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,此時單向閥關閉,由液壓泵1單獨向系統供油,實現工作進給。單向閥的存在使高壓和低壓油路隔開,互不干擾。

圖7 雙泵供油快速運動回路

6 結束語

四種類型的順序閥因為控制方式和泄油方式不同,用途也各不相同。選擇順序閥時,首先要充分理解順序閥的結構特征和功能,了解每一種類型順序閥的具體功用和特點。其次要從實際出發,認真分析液壓系統的功能和工作原理,明確順序閥的作用,繼而有針對性地選擇順序閥類型,否則可能會引起意想不到的故障。