顺序阀在压力控制回路中的应用

□ 徐成东

四川建筑职业技术学院 交通与市政工程系 四川德阳 618000

顺序阀是以压力作为控制信号,在一定的控制压力作用下自动接通或切断某一油路,实现执行元件顺序动作的液压元件。作为一种常见的压力控制阀,顺序阀在压力控制回路中具有广泛的用途[1-2]。根据不同的结构形式,顺序阀可以分为直动型和先导型[3]。笔者以直动型顺序阀为例,介绍其在压力控制回路中的应用。

1 结构与原理

顺序阀由下阀盖、控制活塞、阀体、阀芯、弹簧、上阀盖等组成,如图1所示。顺序阀不工作时,阀芯在弹簧的作用下处于阀体的最底部,此时进油口和出油口是隔绝的。当进油口通入压力油时,油液通过油道c、d进入控制活塞的底部,对控制活塞形成向上的推力。当推力能够克服弹簧阻力时,阀芯上移,进油口和出油口实现连通,顺序阀工作。这一通过进油口油液压力迫使阀芯上移,进而使顺序阀工作的控制方式称为内控。

图1 顺序阀结构

因为工作需要,出油口的油液压力需要保持一定的压力值,此时泄油口流出的油液需要通过单独的油管流回油箱,这一泄油方式称为外泄。当出油口的油液流回油箱时,可将泄油口堵塞,将上阀盖转动180°,此时泄油小孔a和阀体上的小孔b连通,泄漏油和出油口的油液汇合后一并流回油箱,这一方式称为内泄。可见,对于内控顺序阀而言,分为内控外泄型和内控内泄型,其图形符号如图2所示。

图2 内控顺序阀图形符号

将下阀盖相对于阀体转动90°或180°,取下控制口K处的螺塞,并单独通入控制压力油,则小孔c、d不再连通,阀芯的移动不再受进油口处压力油的控制,而是受控制口K处压力油的控制,这一控制方式称为外控。同样原理,外控顺序阀从泄油方式上可以分为外控外泄型和外控内泄型,其图形符号如图3所示。

图3 外控顺序阀图形符号

综上所述,顺序阀从控制方式和泄油方式上,可以分为四种不同的类型[4]。每种类型的特点不同,用途也各不相同[5-6]。

2 内控外泄型

内控外泄型顺序阀的阀芯开启受进油口压力油的控制,出口压力由出口处承受的负载决定,不受泄漏油影响。内控外泄型顺序阀可以用于顺序动作回路,实现多个执行元件间的顺序动作[7]。

后装压缩式垃圾车自动压缩机构液压系统原理如图4所示[8]。自动压缩机构工作时,经历刮板上翻、滑板下行、刮板下挖、滑板上行的工作循环。当换向阀处于左位时,液压泵向刮板液压缸有杆腔供油,刮板开始上翻。活塞杆到达行程终点时,刮板上翻结束,此时进油路压力升高,顺序阀打开,液压泵提供的油液进入滑板液压缸的无杆腔,滑板开始下行。滑板下行至终点位置时,触动行程开关,换向阀进入右位,油液进入刮板液压缸的无杆腔,刮板开始下挖。当活塞到达终点时,进油路压力升高,此时顺序阀开启,油液进入滑板液压缸的有杆腔,滑板上行。滑板上行至指定位置后,触动行程开关,换向阀回至中位,工作循环结束。由于刮板下挖时工作压力较大,顺序阀的开启压力也比较大,因此宜采用先导型顺序阀。

图4 后装压缩式垃圾车自动压缩机构液压系统原理

3 内控内泄型

执行元件工作时负载经常发生变化或处于不稳定状态,如果没有采取相应措施,那么执行元件的速度会出现一定波动[9]。内控内泄型顺序阀可用于回油路,作为背压阀使用,起到稳定执行元件速度的作用。采用顺序阀作为背压阀使用如图5所示。顺序阀工作时,可形成一个节流口。在工作机构运动时,如果负载突然变小,那么由于进油压力的存在,执行元件出现瞬间加速的趋势,回油流量具有瞬间增大的趋势。根据小孔流量公式,在流量系数、通流面积、压差指数均不变的前提下,流量增大会引起节流口压差增大,也就是顺序阀进口压力增大,意味着回油阻力增大。因此,当负载突然减小,执行元件产生加速趋势时,回油路压力增大会起到抑制执行元件加速的作用。反之,负载瞬间增大,回油路压力减小,执行元件减速的趋势也会得到抑制。

图5 顺序阀作为背压阀使用

4 外控外泄型

外控外泄型顺序阀的出口油液不受泄漏油的影响,可保持一定的压力[10]。外控外泄型顺序阀可作为液动开关使用,其功能等同于液动二位二通换向阀。动力滑台液压系统原理如图6所示,外控外泄型顺序阀起到液动开关的作用。因工作需要,动力滑台需要实现快进、工进Ⅰ、工进Ⅱ、快退的工作循环。当液压缸处于快速前进模式时,由于负载很小,液压泵的工作压力很低,顺序阀处于关闭状态,液压缸有杆腔的回油经过换向阀的左位后克服单向阀的阻力,再次进入液压缸的无杆腔,实现差动连接,提高了液压缸的运行速度。当液压缸处于工作进给模式时,由于所受的负载较大,液压泵的出口压力也较大,因此顺序阀打开,液压缸有杆腔的回油无法打开单向阀,只能经由背压阀流回油箱[11]。

1.液压泵;2.单向阀;3.液动换向阀;4.电磁换向阀;5.背压阀;6.顺序阀;7.单向阀;8.调速阀;9.调速阀;10.电磁换向阀;11.行程阀;12.压力继电器;13.单向阀

5 外控内泄型

外控内泄型顺序阀通常在回路中用作卸荷阀。双泵供油快速运动回路如图7所示。液压泵1为高压小流量泵,用于实现工作进给运动。液压泵2为低压大流量泵,用于实现快速运动。在快速运动时,由于负载几乎可以忽略,因此系统压力较低,顺序阀关闭,液压泵2和液压泵1输出的油液汇合后共同向系统供油,实现快速运动。在工作进给时,由于负载较大,因此系统压力升高,顺序阀打开,液压泵2卸荷,油液直接流回油箱。液压泵2输出压力极低,而液压泵1输出压力较大,此时单向阀关闭,由液压泵1单独向系统供油,实现工作进给。单向阀的存在使高压和低压油路隔开,互不干扰。

图7 双泵供油快速运动回路

6 结束语

四种类型的顺序阀因为控制方式和泄油方式不同,用途也各不相同。选择顺序阀时,首先要充分理解顺序阀的结构特征和功能,了解每一种类型顺序阀的具体功用和特点。其次要从实际出发,认真分析液压系统的功能和工作原理,明确顺序阀的作用,继而有针对性地选择顺序阀类型,否则可能会引起意想不到的故障。