单向阀的典型应用和使用注意事项

单向阀的典型应用和使用注意事项 张雪华 # 龙岩学院机电工程系 福建龙岩 $!”%&’ ( 摘要) 正确选择、合理应用单向阀不仅可以满足液压系统不同应用场合多种功能要求* 而且还可使液压系统设计 简化， 功率利用合理。而使用不当， 则将会引发一些系统故障。列举了单向阀在液压系统中多种功能的具体应用* 并阐 述了单向阀使用中的一些应注意问题。 关键词! 单向阀； 液控单向阀； 液压系统； 应用； 控制压力 中图分类号：+,&$文献标识码：. 文章编号：&!-’ / %””0 # ’%%1 ( %$ / %%!” / %$ 液压系统中的单向阀包括两种，一种为普通单向阀，另 一种为液控单向阀。液控单向阀又可按泄油方式分为内泄式 液控单向阀和外泄式液控单向阀。另外，还有带卸荷阀芯的 液控单向阀。普通单向阀功能是油液只能沿一个方向流动， 不允许反向流动；而液控单向阀是反向开启可控的单向阀。 对单向阀的主要性能要求是) 正向流动时阻力要小* 也就是 动作要灵敏G 工 压力损失要小G 反向密封性能要好* 无泄漏； 作时不应有振动、冲击和噪声。单向阀结构和工作原理都比 较简单* 但却是液压系统中应用最多的元件之一* 正确选择、 合理应用单向阀不仅可以满足液压系统不同应用场合的多 种功能要求* 而且还可使液压系统设计简化，功率利用合 理。而使用不当， 则将会引发一些系统故障。 & &: & 在液压系统中的典型应用 保护液压泵 如图 & 所示， 单向阀 $ 安装在液压泵 & 的出油口* 用以防 止系统的油液倒流和因负载突变等原因引起的系统压力突 然升高反向传给液压泵，避免泵反转或损坏，又可防止系统 中的油液损失、避免空气进入系统，起到保护液压泵的作 用。 &: ’ 保压 可利用单向阀良好的密封性能，使回路较长时间保持压 当压力达 力。 如图 ’ 所示* 液压泵 & 向系统及蓄能器 ” 供油。 到压力继电器 $ 的调整值时 * 压力继电器发出信号，使 &HI 电磁铁通电，液压泵卸荷，此时蓄能器 ” 和单向阀 ’ 则可保 持系统压力。由蓄能器 ” 补偿泄漏的作用* 系统保压而使液 压泵卸荷* 功率利用合理。 &: $ 防止油路干扰 如图 $ 所示的双泵供油系统， 图中 ’ 为低压大流量泵， & 为高压小流量泵。当系统中的执行元件空载快速运动时，俩 泵共同向系统供油，当工作进给时，系统压力高于液控顺序 （ 阀 卸荷阀 ） 的设定压力时， 低压泵 ’ 卸荷， 只有高压泵 & 向 $ 系统供油， 此时， 单向阀 ” 把高压油路和低压油路隔开， 互相 不影响。 收稿日期： ’%%”—%2—’% !” &: ” 图 $ 防止油路干扰 用于闭锁液压缸 液控单向阀采用锥面密封，可长期闭锁而不发生泄漏。 如图 ” 所示，当有液压油进入液压缸时，回油路的液控单向 阀被打开，单向阀不防碍液压油进入液压缸。当换向阀 & 处 于中位时，液控单向阀 ’、$ 闭锁液压缸 ! 两腔的油液，使液 压缸停留并且在外力作用下也不能窜动，液控单向阀起液压 缸锁紧的作用。 为了保证中位锁紧， 换向阀的中位机能应为 H 型或 , 型机能。 &: 1 用于平衡回路中 如图 1 所示 * 为防止液压缸与垂直或倾斜运动的工作 部件因自重自行下滑，常采用平衡回路。液控单向阀 ” 接于 液压缸下腔的油路，可使立式液压缸活塞在任意位置悬停， 并且可防止立式液压缸与垂直运动的工作部件在静止时由 （ 于自重而自行下落。 由于液压缸下腔的油液泄漏造成 ） 图” 闭锁液压缸 图 & 保护液压泵 图 ’ 保压 #$ ## 用于系统回油路 在液压系统的回油路上安装普通单向阀，可防止系统停 机后管路中的油液流回油箱而使油溢出油箱，这对一些油箱 比较小的液压系统显得更为重要。同时， 在系统检修时， 回油 路上的单向阀还可防止因管路拆开油箱中的油液经回油路 外流， 避免虹吸现象的发生。 另外， 在液压机中， 液控单向阀通常作为充液阀使用， 以 图 ” 平衡回路 #$ ! 作液流方向选择 如图 ! 所示容积调速回路，当变量泵 # 正转或反转时， 单向阀 % 、 ! 组成的补油选择油路均可保证补油泵 & 向闭式 回路正常补油；在正转或反转过程中，当系统高压管路的压 力超过安全阀 ’ 的调定值时， 单向阀 (、 组成的安全保护油 ) 路可使高压管路的油通过安全阀 ’ 溢流，从而可防止系统高 压管路因超压而损坏。 #$ ( 作大流量排油 如图 ( 所示的回路* 液压缸 ’ 两腔的有效工作面积相差 而此 很大* 在活塞缩回时 * 液压缸无杆腔的排油流量比较大， 时换向阀 # 的通径较小，会产生节流作用，限制活塞的缩回 速度；若在活塞缩回的过程中，控制油路通过换向阀作用在 液控单向阀 +， 使大通径的液控单向阀也打开排油， 则可减小 液压缸的排油阻力，顺利地将右腔的油液排出，有效提高活 塞的回程速度。 图! 液流方向选择 完成补油功能。 + +$ #使用注意事项 正常工作时，单向阀的工作压力要低于单向阀的额定 工作压力；通过单向阀的流量要在其通径允许的额定流量范 围之内， 并且应不产生较大的压力损失。 +$ + 单向阀的开启压力有多种，应根据系统功能要求选择 适用的开启压力， 应尽量低， 以减小压力损失； 而作背压功能 的单向阀， 其开启压力较高* 通常由背压值确定。 +$ ’ 单向阀是有方向的， 使用时一定要注意认清进、 出油口 的方向， 保证安装正确， 否则会影响液压系统的正常工作。特 别是单向阀用在泵的出口* 如反向安装可能损坏泵或烧坏电 机。但是， 单向阀安装位置不当， 会造成自吸能力弱的液压泵 的吸空故障。尤以小排量的液压泵为甚。故应避免将单向阀 直接安装于液压泵的出口，尤其是液压泵为高压叶片泵、高 压柱塞泵以及螺杆泵时， 应尽量避免。如迫不得已， 单向阀必 须直接安装于液压泵出口时，应采取必要措施，防止液压泵 产生吸空故障。如采取在联接液压泵和单向阀的接头或法兰 上开一排气口。当液压泵产生吸空故障时，可以松开排气螺 塞， 使泵内的空气直接排出， 若还不够， 可自排气口向泵内灌 油解决。或者使液压泵的吸油口低于油箱的最低液面，以便 油液靠自重能自动充满泵体；或者选用开启压力较小的单向 阀等措施。 +$ & 在系统设计和系统维修时，必须保证液控单向阀有足 够的控制压力，绝对不允许控制压力失压。应注意控制压力 图 ( 大流量排油 #$ % 图 % 低压回路保持一定的压力 是否满足反向开启的要求。如果液控单向阀的控制引自主系 统时，则要分析主系统压力的变化对控制油路压力的影响， 以免出现液控单向阀的误动作。 +$ ” 应根据不同工况，合理选用内泄式和外泄式液控单向 阀。对于内泄式液控单向阀来说，当反向油出口压力超过一 定值时，液控部分将失去控制作用，故内泄式液控单向阀一 般用于反向出油腔无背压或背压较小的场合；而外泄式液控 单向阀可用于反向出油腔背压较高的场合，以降低最小的控 则柱塞 制压力， 节省控制功率， 如图 ) 所示。若采用内卸式， 缸将断续下降发出振动和噪声。当反向进油腔压力较高时， 则用带卸荷阀芯的液控单向阀，此时控制油压力降低为原来 的几分之一至几十分之一。另外，液压缸无杆腔与有杆腔之 比不能太大， 否则会造成液控单向阀打不开。 +$ ! 图 #, 为具有卸荷功能的三位四通电液换向阀。 当换向 阀处在中位时，油泵卸荷，出口压力极低，即使先导阀换向， 主阀也不能换向，因此主阀的中位具有卸荷机能时，若控制 油源来自主油路，则应在控制油路接入点后加装背压阀，以 使泵能提供足以使主阀换向的压力油。 使低压回路保持一定的压力 如图 % 所示，单向阀 ’ 出口接主系统，进油口与控制油 路相接， 当主系统空载或回油时， 利用单向阀的背压作用， 经 减压阀 + 将使控制油路仍能保持一个较低的控制压力。 #$ ) 作背压阀使用 可把普通单向阀安装在液压缸的回油管路中，使液压缸 的回油腔中保持一定的压力，这样可以提高液压缸运动的平 稳性， 减小液压缸的爬行和前冲现象。由于背压压力一般要求 因此， 作背压阀的单向阀应换上较硬的弹簧。 ,$ + – ,$ !./0， #$ #, 作旁路阀 如图 & 所示， 单向节流阀 &、 均由单向阀与节流阀组合 ” 而成， 液压缸进油时， 由于单向阀的阻力远比节流阀小， 所以 液流经旁路单向阀流入液压缸；而液压缸回油时，因单向阀 关闭，液流经节流阀流出，从而实现液压缸 ! 的回油节流调 速。作旁路阀的单向阀通常还有单向顺序阀、 单向减压阀等； 此外， 单向阀还可与过滤器并联旁路， 当滤芯堵塞后， 单向阀 开启 1 开启压力由滤芯堵塞的压差决定 2 ， 从而保护滤芯不损 坏。 !” 腔压力油被闭死，液控单向阀的控制油路仍存在压力，使液 控单向阀仍处于开启状态> 而不能使其立即关闭，活塞也就 不能立即停止，产生了窜动现象。直至由换向阀的内泄漏使 控制腔泄压后， 液控单向阀才能关闭， 影响其锁紧精度。 JB HH 液控单向阀用于平衡回路中，如图 O。在进行平衡回 路设计时，液控单向阀一般不能单独用于平衡回路，否则活 塞下降时，由于运动部件的自重使活塞的下降速度超过了由 进油量设定的速度，致使缸 ! 上腔出现真空> 液控单向阀 P JB K 图G 图 HI 带有卸荷阀芯的液控单向阀只适用于反向油流是一个 的控制油压过低， 单向阀关闭， 活塞运动停止， 直至油缸上腔 压力重新建立起来后， 单向阀又被打开， 活塞又开始下降。如 此重复即产生了爬行或抖动现象，出现振动和噪声。而通过 在无杆腔油口与液控单向阀 P 之间串联一单向节流阀 O> 系 统构成了回油节流调速回路。这样既不致因活塞的自重而下 降过速，又保证了油路有足够的压力，使液控单向阀 P 保持 开启状态， 活塞平稳下降。换向阀 M 同样应采用 # 或 S 型机 能， 若采用 Q 型机能 U 或 T 型机能 V ， 则由于液控单向阀控制 油不能得到即时卸压，将回路锁紧> 从而使工作机构出现停 位不准， 产生窜动现象。另外， 通过在液控单向阀控制油路中 设置阻尼，使其可单独工作于平衡回路，此种回路可节省节 流阀> 更经济。 参考文献： W H X 张磊， 陈榕林 B 实用液压技术 MII 题 W Q X B 北京Y 机 械工业出版社> HGLLB W J X 嵇光国， 吕淑华 B 液压系统故障诊断与排除 W Q X B 北 京： 海洋出版社， HGGJB W M X 左建民 B 液压与气压传动 W Q X B 北京Y 机械工业出版 社> HGGMB W P X 杨永军> 王建杰> 缪兵 B 单向阀造成的液压泵吸空故 （ ： 障 W Z X B 机械设计与制造工程， JIIJ，P ）LH * LMB 封闭容腔的情况，如油缸的一个腔或蓄能器等。这个封闭容 腔的压力只需释放很少的一点流量，即可将压力卸掉。反向 油流一般不与一个连续供油的液压源相通。这是因为卸荷阀 芯打开时通流面积很小， 油速很高， 压力损失很大， 再加上这 时液压源不断供油，将会导致反向压力降不下来，需要很大 的液控压力才能使液控单向阀的主阀芯打开。如果这时控制 管道的油压较小， 就会出现打不开液控单向阀的故障。 JB L 单向阀闭锁状态下泄漏量是非常小的甚至于为零。但 是经过一段时期的使用，因阀座和阀芯的磨损就会引起泄 漏。 而且有时泄漏量非常大， 会导致单向阀的失效。 故磨损后 应注意研磨修复。 JB G 单向阀的正向自由流动的压力损失也较大，一般为开 启压力的 M N O 倍，约为 IB J N IB PQR,，高的甚至可达 IB L N 慎重选用， 能不用的就不用。 HQ@,。故使用时应充分考虑， JB HI 采用液控单向阀的锁紧回路。 因其锁紧精度只受液压 缸内少量的内泄漏影响， 因此， 锁紧精度较高。但采用液控单 向阀的锁紧回路，为保证锁紧精度（准确定位 ） ，换向阀的中 使液控单向阀的控制油液能及时 位机能应采用 # 型或 S 型， 卸压， 使液控单向阀立即关闭， 活塞停止运动。 假如采用 T 型 或 Q 型机能，在换向阀换至中位时，由于液控单向阀的控制