PDF《平衡阀和先导液控单向阀》

Sun Hydraulics Technical Tips

1 ・ Tech Tips:Web#999-901-341 Rev.

08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 平衡阀和先导液控单向阀 设计构思、特色和应用 Sun提供各种各样负载保持/运动控制插装阀来满足各种特殊要求 的工况.当应用时需要考虑以下问题: ? 插装阀可装在靠近或接入油缸、马达处,防止软管失效造 成危险,同时改善液压系统刚度. ? 由于质量惯性大,某些系统的动量很大.这些累积的液压 能必须谨慎处理. ? 由于弹性组件、橡胶/轮胎平台和会表现出蓄能器效应的 长软管线路等高柔度元件的存在,某些机械系统也能积存 能量.这些能量也必须谨慎处理. ? 质量弹簧系统本身就是个固有频率会广泛变化的振荡器, 会导致预料之外的系统振荡. 基于经验,我们可以帮助您就特殊应用场合下工作的阀的选择,提 出一些指导意见.当然,可能很多不同种类的阀在同一工况下都 能很好的工作,也有可能Sun插装阀样本目录和网站上都无法找到 符合您要求工况的阀.Sun从以下几个方面解决系统问题: ? 所有列出的同一基本尺寸下的三通/四通负载保持-运动控 制插装阀在功能和尺寸方面均可互换(插孔和流道相 同).这使得用试凑法去实现系统优化变得更为便捷. ? 除Sun样本和网站上列出的阀之外,Sun经常额外生产和储 存一些特别性能的插装阀可进行替换. ? 大部分插装阀上都带有应急手动释放螺钉. ? 不需调节设定,就能轻松的对失效插装阀进行更换、检查、清洗.请务必确认设备已经机械固定,且在卸除插装 阀时阀上未承受压力.积蓄的液压能可能非常危险! ? Sun 阀的设计寿命很长,但不可避免的在关键阀座面上会 出现磨损.冲击将损伤阀座.油液中的污染和水分将腐蚀 阀座.平稳使用阀可保护阀座.严重的污染(金属碎屑) 将堵塞工作元件或导致阀锁死. 注意:一定要经过训练的人员方可操作液压机械.一本完善的维 护手册十分重要.请务必遵守使用说明和设备铭牌上的警告说明 Sun在两种基本类型下有各种 子类型的负载保持阀可供选择. 先导液控插装单向阀 三口 先导液控单向阀-CK** 三口先导液控插装单向阀属于不可调开关阀,允许油液从口2(进口)自由流通至口1(负载口),截止其反向流动.当与负载压力 成正比的先导压力作用在口3(先导口),推动先导柱塞顶开单向 阀芯,液流方可从口1流到口2.先导液控单向阀不适合用于流量 控制或控制液压马达速度.先导液控单向阀性能如下: ? 工作压力至5000psi(350bar). ? 额定流量120gpm(460L/min). ? 先导压力比3:1. ? 可选配应急手动释放螺钉(在先导压力不足以开启时使 用). ? 可选配不同的单向阀弹簧(防冲击损伤,最小压力推荐值 为15psi(1bar);

4psi(0.3bar) 可消除气蚀). ? 有意保留了少许先导活塞处(口2(进口)至口3(先导 口))的泄漏用以排除先导管路中的空气.如果回路不允 许泄漏,也可选择密封柱塞型. 四口 外控先导液控单向阀-CV*V 四口外控先导液控单向阀的先导控制压力不受口2处的压力影响. 此类阀口3仍然是先导口,增加口4作为外控口.先导柱塞处设置 密封防止口3和口4之间的泄漏(当背压造成先导开启问题时,可 选用将外控口联通大气的三口改良型CK*V,此阀可装入三口插孔 内) 负载控制及运动控制插装阀 Sun Hydraulics Technical Tips

2 ・ Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 插装平衡阀 三口 平衡阀-CB** 三口插装平衡阀是一种可调节阀(先导油液辅助开启).它允许 油液从口2(进口)到口1(负载口)自由流通;

截止油液的逆向 动(口1到口2),直到与负载压力成反比的先导压力作用在口3 处,方才打开.平衡阀的阀口调节是负载压力和先导压力双重作 用结果,这就形成一个 反比先导压力比 ;

轻负载要求的开启 先导压力比重负载的要大,提高了稳定性和更好的运动控制. 平衡阀的运动控制作用体现在:保持换向阀处即便在负载超驰时 也是正的负载压力.平衡阀截止时,其泄漏量非常小(接近 零).光滑无缺口的阀座和油液中细屑(即使非常 清洁 的油 液)在阀关闭后在几分钟内就会形成密封消除泄漏.通过选择合 适的换向阀和回路设计可实现动负载减速控制.同时集成了口1 (负载口)到口2(进口)的溢流功能来防止负载超压过热.带逆 流单向阀的三口平衡阀适合在恒定负载下工作,此时应将阀压力 设定在恒定负载压力的1.3倍(口3压力不被计算在内).平衡插 装阀性能如下: ? 截止时泄漏量很小.在设定值85%时,名义最大泄漏量为 5滴/分(0.4cc/min). ? 在流量变化很大时溢流阀滞回也较小. ? 耐油液污染能力强. ? 工作压力至5000psi(350bar). ? 流量值120gpm(460L/min). ? 可使用调节螺钉降低设定压力;

当先导压力不足时,可使 用应急手动释放螺钉. ? 可选配不同的单向阀弹簧(标准配置为25psi(1.7bar) 推荐 使用来防止冲击对阀损伤;

使用4psi(0.3bar) 可消除空穴气 蚀) ? 有意保留了少许先导柱塞处泄漏用以排除先导管路中空气 和提高稳定性.对某些型号密封先导柱塞型是标准配置. 四口 带外接口先导平衡阀-CW* 在标准无外控口平衡阀回路中,背压会使有效设定值上升,其增 加值为 (1+ 先导压力)*背压 .当口2(进口)处有明显的 背压时,会导致阀丧失稳定性.Sun 四口平衡阀增加了泄油口4来 消除口2处压力对阀的影响.四口平衡阀配合出口换向阀、比例 阀、伺服阀在再生回路中十分有用.此阀有很多先导压力比可供 选择,而性能与三通平衡阀相同.一种型号最大设定值可至 6000psi(420bar).当预料之外的背压导致问题出现时,可选用外接 口连通大气的改良型CA**装入3口插孔解决问题. 典型马达回路举例 防气穴单向阀 系统溢流阀 在回油箱路上保 持背压防止气穴 平衡阀(先导-开启)防止负载超驰 安全注意事项: 1) 总是设置一个停止制动来维持马达负载 2) 总是使用平衡阀上的防调保护装置 3) 考虑增加:中位时使执行器截止的换向阀来保证负载停 车,跨油口溢流保护和抗气穴加强保护.特别是在油液低 温,长管路,液压马达位置较高的应用中. 此图仅供说明 并非实际回路 停车制动 梭阀 跨油口溢流阀 Sun Hydraulics Technical Tips

3 ・ Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation Example of a Typical Positioning Circuit 此图仅供说明,并非实际回路 使用平衡阀(先导-开启)来完成运动控 制过热溢流保护 越过中心 摇动 系统溢流阀 在低位油缸无杆腔设置先导单向阀进行位置锁定,要求: 1)负载锁定要求保持零泄漏 2)负载不越过最高点 典型负载保持排气回路举例 此图仅供说明,并非实际回路 回路提供: ? 负载保持 ? 负载平衡 ? 跨油口溢流保护 ? 防气穴补油 ? 排出空气 ? 驱动油液经冷却,过滤 注意:考虑在回油路上加强跨油口溢流保护和防气 穴保护 典型全时段再生回路 (上下行速度相同,油缸面积比2:1) 此图仅供说明,并非实际回路 四口带外控平衡阀 典型定位回路举例 Sun Hydraulics Technical Tips

4 ・ Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 先导液控单向阀应用提示 释放负载所需的压力 提示:下面的方程都是理想化的.没有考虑口2处的背压,忽略单 向阀开启压力. L=负载等效压力 P=先导开启压力 PR=先导压力比(例如,3:1即PR=3) CR=油缸面积比= 1) 先导单向阀装在无杆腔,负载力推回活塞杆 2) 先导单向阀装在有杆腔 负载力拉出活塞杆 注意:使用了先导单向阀的高面积比(2:1)油缸在负载方向为油 缸伸出方向时可能会出现自锁问题.如果油缸面积比和单向阀先 导压力比接近,以上推导出方程中的分母趋近于0,开启先导压力 趋近无穷大.油缸有杆腔的压力上升得会比单向阀先导压力快. 这种突变会导致压力超过油缸设计极限.在这些场合中请使用先 导压力比10:1的平衡阀. 3) 先导单向阀装在双出杆油缸 应用提示: ? 建议将阀安装在离执行元件最近处,以最大限度的防止管 路失效对系统造成影响.可以直接将阀集成到执行元件 上,或者可选用Sun提供的板式安装阀块,可直接栓接到 油缸/马达安装面上. ? 先导液控单向阀阀口不可调节,不适合进行平滑运动控制 或负载超驰控制(它是负载保持阀,并不能使负载下降, 如果非要使用,机器会出现严重的跳动). ? 先导液控单向阀的先导压力和负载压力成正比. ? 口2处的背压直接抵消口3处的先导压力.如果口2处有压 力(比如再生回路中),请考虑使用四通带外接口的先导 单向阀. ? 四通带外接口的先导单向阀的外接口应接到产生背压节流 口之后的回路上. ? 对于三通外接口通大气的CK*V型阀,先导弹簧腔直接被 外接孔口连接到大气.外接孔口上装有O型圈防止灰尘/水 分侵入到弹簧腔内.4000次循环仅会产生1滴外泄漏.此 阀可以装入标准三通插孔中,这种阀不受既有系统中可能 出现意料之外的背压的影响.而对于重新设计的系统,我 们推荐采用四通插装阀. ? 当使用大面积比油缸并在有杆腔使用先导单向阀保持负载 时应十分小心.在某些工况下会出现负载自锁现象.请查 阅本页左栏 释放负载所需的压力 中的提示和公式. ? 先导单向阀泄漏很小.新阀的泄漏不超过1滴/分.在大冲 击/高污染工况下使用,会导致阀座性能降低,泄漏增 大.如果一直需要保持无泄漏,须进行定期更换.

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2 ? 缸径 缸径 杆径 Sun Hydraulics Technical Tips

5 ・ Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 插装平衡阀应用提示 负载下降时需求压力 提示:下面等式是理想化的,没有考虑口2处压力. 提示:口2处的压力会是有效设定值上升,其系数为1加上先导压 力比后再乘上背压.例如,使用先导压力比3:1的平衡阀时,背压 为200psi,设定值就上升800psi. L=负载等效压力 P=先导开启压力 PR=先导压力比(例如,3:1即PR=3) S=阀设定值 CR=油缸面积比= 1) 平衡阀装在无杆腔负载力推回活塞杆 2) 平衡阀装在有杆腔 负载力拉出活塞杆 3) 平衡阀装在马达/双出杆对称油缸上,带超速负载 应用提示: ? 一般来说,低先导压力比阀的运动控制性能和稳定性更 好,尤其是带大惯性负载的类弹簧系统. ? 对于液压马达,高先导压力比的阀可提供良好动态控制. 但是由于马达存在泄漏,还要添加弹簧制动装置来锁住负 载. ? 高先导压力比的阀可提高液压系统效率(减少热耗),但 是降低了稳定性和运动平稳性. ? 一般情况下避免在闭环静压系统中应用平衡阀,因为会导 致系统过热. ? 平衡阀不是低压工作元件.使用尺寸大的阀并不能降低能 耗.系统压力一般应大于750psi(5........