换向阀在锁紧回路的合理使用

换向阀在液压系统中是一种控制调节元件。其主要功用是改变油流方向进而控制执行元件的运动方向。在液压系统设计和使用过程中,有时会因为换向阀选择不当, 使得液压系统在运行时,某些工作性能受到影响,甚至出现问题。本文列举几个换向阀在液压系统应用的实例,分析了使用不当的原因,给出了正确的使用方法。

1 换向阀在锁紧回路的合理使用

锁紧回路锁紧回路的功用是使执行元件

在任意位置上停留,并且停留后不会因为外力作用而移动位置。图1所示为使用液控单向阀的锁紧回路(双向液压锁)。液控单向阀阀心一般是锥阀式结构,内泄很少,锁紧精度只取决于执行元件的泄漏,锁紧精度比较高。为了保证液压锁的锁紧性能,在回路中应该选择H型或者Y型机能的换向阀。当执行元件处于预定停留位置时,换向阀中位,液控单向阀控制油口经过换向阀中位直接和油箱相通,控制压力充分卸荷,液控单向阀反方向截止,液压缸因两腔油液被封闭而锁紧。现场有换向阀中位机能选择不当的情况,笔者曾经接触某电厂翻滚车机,其液压系统中锁紧回路换向阀的机能是M型的,有时锁紧效果不好,经过更换Y型机能换向阀后,锁紧性能大为改善。研究其原因,是原系统换向阀的中位机能选择不当, M型机能的换向阀在中位时,液控单向阀控制油口的油压不能尽快消失,液压锁不能立即关闭,所以锁紧效果不好。

2 换向阀在夹紧油路的合理使用

在一些数控车床和半自动车床上,广泛应用着由液压传动装置控制工件夹紧与松开的液压卡盘。液压卡盘一般由液压系统中减压回路(夹紧油路)控制,通过卡盘机械装置实施对工件的夹紧与松开。因此,关于夹紧油路的设计除应考虑提供稳定的、满足需求的夹紧力外,一个十分重要的问题是保证工件夹紧的安全可靠。

图2所示,为某半自动车床液压系统中的夹紧油路,夹紧油路中减压阀的作用是调整所需要的夹紧力,满足液压卡盘夹紧需求;单向阀阻止液体反向流动,起到短时保压作用,同时由于

单向阀的反向截流作用,阻止了反向液压冲击,对液压泵起到了保护作用;换向阀的作用是控制卡盘夹紧或者松开工件。换向阀的选择对于设备安全运行显得十分重要。换向阀的选择原则应该是:即使设备工作时突然断电,仍然能够保证卡盘可靠地夹紧工件。因此常常选用断电夹紧的二位电磁换向阀,如图2所示。如果选择通电夹紧的二位电磁换向阀,在意外情况突然断电时,卡盘松开,工件还在转动,后果不堪设想。

另外为了避免通电夹紧等问题,可以选择具有记忆功能(不自动复位)的二位电磁换向阀,断电时换向阀阀芯位置不变,油路不变,可以实现保压夹紧。其次选择三位阀(O型或者M型机能)也是一种值得考虑的方法。

3 换向阀在多级调压回路中的合理使用

图3所示为一种采用两个溢流阀的二级调压回路(图中由点划线矩形图框围起的二位二通阀3,表示二位二通阀5的另一种安装位置)。

溢流阀2的调整压力是p1,溢流阀4的调整压力是p2,图示情况系统压力为p1,在二位二通阀5切换这时系统的最大压力图3 二级调压回路就决定于阀4的调整压力p2了,其中

p1>p2。

这种回路中的二位二通阀5分别置于图中两个位置,都能实现上述功能,但从系统压力转换时压力稳定性考虑,阀5图示布置应该是合理的。回路中的二位二通阀5接在阀4的出油口处,这样,从阀2的远程控制口到二位二通阀5的油路里经常充满压力油,阀5切换时系统压力从p1降到p2,不会产生很大的液压冲击。如将二位二通阀放在图中点划线所示的位置上,则阀3与阀4间的油路内没有压力,阀3切换时溢流阀2远程控制口处的瞬时压力由p1下降到几乎为零后再回升到p2,系统将产生较大的液压冲击。

4 换向阀在复杂换向回路中的合理使用

专用液压设备换向回路如图4所示,设计上不仅要实现液压缸的前进、后退,而且还要求液压缸活塞能在其行程中的任意位置上停止。

如图4所示,回路4 (a)存在的问题:在调试中发现,在液压缸活塞向左运动过程中(即1YA 通电,阀2处于右位,阀3处于左位时),如果1YA断电,按设计要求,阀2本应处于中位,阀3处于右位,液压缸活塞停止运动。但实际上,液压缸活塞却继续向左运动,直至走完全行程才停下。

问题原因分析:经分析、检测知,这是由于液动二位三通换向阀3的左端控制油路,与具有一定背压的液压缸有杆腔回油管相通的缘故。这样,尽管三位四通电磁换向阀2由右位换到中位,即由控制液压缸前进(活塞向左运动)位置,变换到液压缸停止位置,但由于回油管的背压,使液控阀3不能复至右位,致使液压缸无杆腔仍通压力油;因而液压缸继续不停地向前运行,直至行程终点。

改进措施:图4 (b)为改进后的回路;它克服了原回路的毛病,达到了设计要求。

说明:液控换向阀在设计使用中,应该注意其控制油路与主回油路的干扰问题。

5 结束语

在设计液压系统时,应该注意对换向阀的机能、控制方式、安装位置和外部联系等进行正确合理的选择。以提升液压系统工作性能,改善液压系统运行质量。

参考文献

【1】章宏甲.金属切削机床液压传动[M].江苏科学技术出版社, 1980.12.

【2】官忠范.液压系统设计调节失误实例分析[M].机械工业出版社, 1995.11.

【3】丁树模.液压传动[M].机械工业出版社, 1998.5.

液压系统回路设计

1、液压系统回路设计 1.1、主干回路设计对于任何液压传动系统来说，调速回路都是它的核心部分。这种回路可以通过事先的调整或在工作过程中通过自动调整来改变元件的运行速度，但它的主要功能却是在传递动力（功率）。根据伯努力方程： d q C x = （1-1）式中 q ——主滑阀流量 d C ——阀流量系数 v x ——阀芯流通面积 p ?——阀进出口压差 ρ——流体密度其中d C 和ρ为常数，只有v x 和p ?为变量。液压缸活塞杆的速度： q v A = （1-2）式中A 为活塞杆无杆腔或有杆腔的有效面积一般情况下，两调平液压缸是完全一样的，即可确定1121A A =和1222A A =所以要保证两缸同步，只需使12q q =，由式（1-2）可知，只要主滑阀流量一定，则活塞杆的速度就能稳定。又由式（1-1）分析可知，如果p ?为一定值，则主滑阀流量q 与阀芯流通面积成正比即：v q x ∞,所以要保证两缸同步，则只需满足以下条件： 11p c ?=，22p c ?=且12v v x x = 此处主滑阀选择三位四通的电液比例方向流量控制阀，如图1-1所示。图1-1 三位四通的电液比例方向流量控制阀它是一种按输入的电信号连续地、按比例地对油液的流量或方向进行远距离控制的阀。比例阀一般都具有压力补偿性能，所以它输出的流量可以不受负载变化的

影响。与手动调节的普通液压阀相比，它能提高系统的控制水平。它和电液伺服阀的区别见表1-1。表1-1 比例阀和电液伺服阀的比较所以它被广泛应用于要求对液压参数进行连续远距离控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。又因为在整个举身或收回过程中，单缸负载变化范围变化比较大（0~50T），而且举身和收回时是匀速运动，所以调平缸的功率为P Fv =，为变功率调平，为达到节能效果，选择变量泵。综上所可得，主干调速回路选用容积节流调速回路。容积节流调速回路没有溢流损失，效率高，速度稳定性也比单纯容积调速回路好。为保证p?值一定，可采用负荷传感液压控制，其控制原理图如图1-2所示。它主要利用负荷传感和压力补偿技术，可用单泵（或一组泵）驱动多个执行元件，各执行元件运动速度仅依赖于各节流阀开启度，而与各执行元件的负载压力和其它执行元件的工作状态无关。即使当泵的输出流量达不到实际需要时，各执行元件运动速度的比例关系仍然可以得到保持。此系统的这一特有的独立调速功能大大减少了作业中操纵者协调各执行元件动作所花费的时间，不但显著提高了作业效率，而且有效减轻了操作者的劳动强度。另外，能够以最节省能量的方式实现调速，系统无溢流损失，并以推动执行元件动作所需的最低压力供油。在工作间隙(发动机不停机，各执行元件处于无载状态，不动作)，系统自动调节泵的排量到最小值。可以有效降低功率损耗、减小液压系统的温升，所以它是一种性能较好的新型液压系统。

换向阀在锁紧回路的合理使用

换向阀在锁紧回路的合理使用换向阀在液压系统中是一种控制调节元件。其主要功用是改变油流方向进而控制执行元件的运动方向。在液压系统设计和使用过程中,有时会因为换向阀选择不当, 使得液压系统在运行时,某些工作性能受到影响,甚至出现问题。本文列举几个换向阀在液压系统应用的实例,分析了使用不当的原因,给出了正确的使用方法。 1 换向阀在锁紧回路的合理使用锁紧回路锁紧回路的功用是使执行元件在任意位置上停留,并且停留后不会因为外力作用而移动位置。图1所示为使用液控单向阀的锁紧回路(双向液压锁)。液控单向阀阀心一般是锥阀式结构,内泄很少,锁紧精度只取决于执行元件的泄漏,锁紧精度比较高。为了保证液压锁的锁紧性能,在回路中应该选择H型或者Y型机能的换向阀。当执行元件处于预定停留位置时,换向阀中位,液控单向阀控制油口经过换向阀中位直接和油箱相通,控制压力充分卸荷,液控单向阀反方向截止,液压缸因两腔油液被封闭而锁紧。现场有换向阀中位机能选择不当的情况,笔者曾经接触某电厂翻滚车机,其液压系统中锁紧回路换向阀的机能是M型的,有时锁紧效果不好,经过更换Y型机能换向阀后,锁紧性能大为改善。研究其原因,是原系统换向阀的中位机能选择不当, M型机能的换向阀在中位时,液控单向阀控制油口的油压不能尽快消失,液压锁不能立即关闭,所以锁紧效果不好。 2 换向阀在夹紧油路的合理使用在一些数控车床和半自动车床上,广泛应用着由液压传动装置控制工件夹紧与松开的液压卡盘。液压卡盘一般由液压系统中减压回路(夹紧油路)控制,通过卡盘机械装置实施对工件的夹紧与松开。因此,关于夹紧油路的设计除应考虑提供稳定的、满足需求的夹紧力外,一个十分重要的问题是保证工件夹紧的安全可靠。图2所示,为某半自动车床液压系统中的夹紧油路,夹紧油路中减压阀的作用是调整所需要的夹紧力,满足液压卡盘夹紧需求;单向阀阻止液体反向流动,起到短时保压作用,同时由于

液压锁紧轴套锁紧扭矩计算与实验研究

２０１６年４月第４４卷第７期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＡｐｒ.２０１６Ｖｏｌ.４４Ｎｏ.７ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－３８８１.２０１６.０７.０１７收稿日期：２０１５－０３－１７基金项目：沈阳市工业科技攻关项目（Ｆ１２－０６９－２－００）作者简介：曾泽璀（１９９２—），男，硕士研究生，主要研究方向为高档数控机床可靠性设计研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｅｎｇｚｅｃｕｉ＠ｑｑ.ｃｏｍ。液压锁紧轴套锁紧扭矩计算与实验研究曾泽璀，闫明，金昊，邵诗严（沈阳工业大学机械工程学院，辽宁沈阳１１０８７０）摘要：液压锁紧轴套是五轴联动机床的关键部件，能够在压力载荷作用下发生较大的弹性变形，锁紧进给轴的转动自由度，对机床定位锁紧和加工精度有重要的影响，锁紧扭矩是液压锁紧轴套设计的重要参数。为研究轴套壁厚、压力载荷、配合间隙及轴套长度４个参数对液压锁紧轴套锁紧进给轴时产生的锁紧扭矩影响，首先用有限元方法计算了液压锁紧轴套工作时的变形、轴套与进给轴之间的接触应力分布；然后在进给轴外表面对接触压力积分得到轴套作用在进给轴上的正压力，进而得到锁紧扭矩；最后在自主设计的实验台上进行锁紧扭矩测试实验，对有限元方法计算数据进行验证。结果表明：有限元方法计算得到的理论数据相对实验数据相对偏差均小于４.８７％，验证了有限元方法计算的理论数据可靠性。该有限元方法计算的理论数据可以对液压锁紧轴套结构设计提供参考。关键词：进给轴；液压锁紧轴套；有限元方法；锁紧扭矩中图分类号：ＴＧ５０２.１文献标志码：Ａ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）０７－０６９－４ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｓａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆＣｌａｍｐｉｎｇＴｏｒｑｕｅＧｅｎｅｒａｔｅｄｂｙＨｙｄｒａｕｌｉｃＣｌａｍｐｉｎｇＳｌｅｅｖｅｓＺＥＮＧＺｅｃｕｉ，ＹＡＮＭｉｎｇ，ＪＩＮＨａｏ，ＳＨＡＯＳｈｉｙａｎ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈｅｎｙａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉａｏｎｉｎｇ１１０８７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆ５-ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌ，ｉｔｉｓａｂｌｅｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｌａｒｇｅｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｃｌａｍｐｒｏｔａｔｉｏｎａｌｄｅｇｒｅｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｏｆｓｐｉｎｄｌｅ．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓｈａｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｍａｃｈｉｎｉｎｇａｃｃｕｒａｃｙ．Ｃｌａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓ．Ｔｏｒｅ-ｓｅａｒｃｈｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓｅｆｆｅｃｔｅｄｂｙｓｌｅｅｖｅｓｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｇａｐａｎｄｓｌｅｅｖｅｓｌｅｎｇｔｈ．Ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａ-ｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｅｄａｓｉｔｗｏｒｋｓａｎｄｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓａｎｄｓｐｉｎｄｌｅｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｓｏｂｔａｉｎｅｄｂｅｔｗｅｅｎｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓａｎｄｓｐｉｎｄｌｅｂｙｔｈｅｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｕｔｓｉｄｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｓｐｉｎｄｌｅ，ｆｕｒｔｈｅｒｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｐｒｅｓｓｕｒｅ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａｗａｓｏｂｔａｉｎｂｙｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｃｌａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅｂｙｏｗｎｄｅｓｉｇｎｔｅｓｔｉｎｇｔａｂｌｅ，ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅｍｅａｎｄｅｖｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｄａｔａｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｒｅｌａｔｉｖｅｔｏｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｄａｔａｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ４.８７％，ｉｔｉｓａｒｅｌｉａｂｌｅｄａｔａ．Ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｄａｔａｂｙｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓｐｉｎｄｌｅ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｌａｍｐｉｎｇｓｌｅｅｖｅｓ；Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ；Ｃｌａｍｐｉｎｇｔｏｒｑｕｅ０前言在加工机床中，进给轴的定位锁紧结构十分重要，直接影响机械加工精度。以往的固定角度的定位夹紧机构由于误差平均效应，如齿盘的分度精度直接影响定位夹紧精度［１］。而新型的液压锁紧轴套是五轴联动机床的关键部件，对机床定位和加工精度有重要的影响。液压锁紧轴套不仅能均匀地消除与进给轴之间的间隙，而且还可以在任意位置将进给轴锁紧，这能很好地改善机床加工精度［１－３］。液压锁紧轴套在压力载荷作用下发生径向收缩变形从而消除轴套与进给轴之间的间隙并锁紧进给轴［４－５］，但是液压锁紧轴套在压力载荷作用下收缩变形时发生了翘曲变形，以及液压锁紧轴套的压力载荷作用长度、轴套壁厚、压力载荷以及轴套与进给轴之间的配合间隙间隙等参数与锁紧扭矩之间的复杂关系给理论方法计算增加了难度。根据Ｈｅｎｃｋｙ形变理论和Ｍｉｓｅｓ屈服准则得到的液压锁紧轴套的接触压力理论解与实验结果存在较大的偏差，如陈光等人［６］提出的液压胀管残余接触压力理论解。

液压锁紧回路的分析

你好，液压锁紧回路总共有四种：第一，用换向阀锁紧的回路。因受换向阀内泄漏的影响，采用换向阀锁紧，锁紧精度较低。如图1 第二，用单向阀锁紧的回路。当液压泵停止工作时，液压缸活塞向右方向的运动被单向阀锁紧，向左方向则可以运动。只有当活塞向左运动到极限位置时，才能实现双向锁紧。这种回路的锁紧精度也受换向阀内泄漏量的影响。如图2 第三，用液控单向阀锁紧的回路。当换向阀处于中位时，使液控单向阀进油及控制油口与油箱相通，液控单向阀迅速封闭，液压缸活塞向左方向的运动被液控单向阀锁紧，向右方向则可以运动，仅能实现单向锁紧。如图3 第四种，双液控单向阀（液压锁）锁紧回路。在工程机械液压系统中常用此类锁紧回路。当三位四通电磁换向阀处于中位时，两个液控单向阀进油及控制油口都与油箱相通，使两个液控单向阀迅速关闭，可实现对液压缸的双向锁紧。如图4 液压锁实质是由两个液控单向阀组成。液压锁公司介绍，液压锁是用于防止液压缸或马达在重物作用下自行下滑，需要动作时，须向另一路供油，通过内部控制油路打开单向阀使油路接通，液压缸或马达才能动作。液压锁公司介绍，由于该产品结构本身的原因，液压缸运动过程中，由于负载的自重，往往在主工作腔造成瞬间失压，产生真空，而使单向阀关闭，然后继续供油，使得工作腔压力上升再开启单向阀。由于频繁地发生打开关闭动作，而会使负载在下落的过程中产生较大的冲击和振动，因此，双向液压锁通常不推荐用于高速重载工况，而常用于支撑时间较长，运动速度不高的闭锁回路。在液压系统中.以液压缸作为执行器时.经常需要使液压缸在任意位置停留并承受一定的负载力，工作中常用液压锁来锁紧回路.目前，国内普遍采用普通双向液压锁、内泄压式液压锁等，它们都能使工作部件在任意位置停留;另外.还有一类型液压锁，即端位固定液压锁，它包括液控端位机械锁和弹性卡端位液压锁。以上就是关于液压锁的原理的介绍，希望阅读后对您有帮助，如果您还有其它问题想要咨询可以联系我们。