液壓系統設計中的禁忌

常見問題 ????|???? 2022-07-06
摘要:我們在日常的液壓系統設計中,常常能夠接觸到各種介紹液壓回路設計方法的書籍,但是很多書籍中僅僅介紹了單一回路的設計方法,對于實際中幾個回路的組合以及由此產生的選用具體閥體時引起的問題,大都沒有涉及。本文筆者以日常使用比較頻繁的換向回路和鎖緊回路為例,具體闡述液壓系統設計中要注意的禁忌,同時與各位同行探討

液壓系統設計中的禁忌


我們在日常的液壓系統設計中,常常能夠接觸到各種介紹液壓回路設計方法的書籍,但是很多書籍中僅僅介紹了單一回路的設計方法,對于實際中幾個回路的組合以及由此產生的選用具體閥體時引起的問題,大都沒有涉及。本文筆者以日常使用比較頻繁的換向回路和鎖緊回路為例,具體闡述液壓系統設計中要注意的禁忌,同時與各位同行探討。

1、換向回路

 

換向回路是我們比較常用的基本回路之一,是利用各種換向閥實現工作部件的換向操作。一般來說,對于簡單的換向不頻繁的以及不要求自動換向的液壓系統,采用手動換向閥比較好;對于工作臺移動速度高、慣性大的液壓系統,采用機動換向閥,但是因為機動換向閥的配管困難,不易改變控制位置,現在較少有國內生產,所以不是很常用;對于換向精度高,換向平穩性有一定要求的系統,宜采用液控換向閥或者電液換向閥;對于系統流量比較小,換向時沖擊較大的系統可以采用電磁換向閥。

 

1.1對于換向回路的設計禁忌有如下幾點

不能忽略單活塞桿液壓缸兩腔回油的差異。

活塞外伸和收縮的時候回油流量是不同的,收縮時無桿腔回油流量與外伸時有桿腔的回油流量之比,等于兩腔活塞面積之比。作為選擇閥的主要參數之一,若通過閥的實際流量確定小了,將導致閥的規格選的偏小,使閥的局部壓力損失過大,引起油溫過高,嚴重時會影響系統的運行。

 

1.2不要忽略滑閥的過渡狀態機能

滑閥的過渡機能狀態是指換向過渡位置滑閥油路的連通狀況,掌握滑閥的過渡狀態機能,以便檢查滑閥在換向過渡過程中是否有油路被堵死,從而導致系統瞬時壓力無窮大的現象。對于滑閥的中位機能,設計者一般都比較留意,而對于滑閥的過渡機能往往不太在意,因此容易出現意想不到的設計失誤。

 

圖1所示的是某公司自制的三級調壓回路,因為對于系統瞬時液壓考慮不周,造成了系統使用后不久就出現軟管爆破的故障。
 


系統運行后不久,在正常運轉情況下,軟管發生爆裂!發生問題后,首先檢查軟管,軟管的質量不存在問題,回路中溢流閥的調整壓力都正常。
 


 


過對管路和各個液壓閥的綜合分析,發現電磁換向閥的過渡狀態如圖2所示。從中可以看出,換向閥在由一個工位切換到另一個工位時,由于液壓泵輸油口無出路,造成瞬時系統壓力增大,每次切換就會沖擊軟管一次,持續發生將液壓軟管損壞。
 


 

針對這種情況,對于該回路的液壓系統進行了改進,如圖3所示系統使用溢流閥2來排除瞬時壓力同時通過2的液控口,實現三級液壓壓力控制。

 

 

1.3避免單向閥開啟壓力選用不合適

單向閥的開啟壓力取決于其內裝彈簧的剛度。一般來說,為了減小流動阻力損失,應盡可能使用低開啟壓力的單向閥。另一方面,對于諸如為保持電液換向閥必要的控制壓力,以單向閥作為背壓閥使用時,為保證足夠的背壓力等情況,應選用開啟壓力高的單向閥。

 

1.4不要忽略電磁換向閥和電液換向閥的應用場合

電磁換向閥電磁鐵的類型(直流、交流;濕式、干式)和閥的結構一旦確定,閥的換向時間就確定了。但是電液換向閥因為采用了電磁換向閥作為先導閥,并可通過其節流器的開度來調整其換向時間。對于換向平穩性要求較高,宜采用換向時間可調的電液換向閥,如果誤使用了電磁換向閥,則容易導致換向過程中液壓沖擊強烈,致使設備振動,影響質量。

 

2、鎖緊回路

 

鎖緊回路的作用就是液壓執行元件在不工作的時候切斷其進、出油通道,確切的讓其保持在既定位置上。對于鎖緊回路的設計,筆者認為應該注意的事項如下:

 

2.1注意液壓鎖使用時的換向閥中位機能

液壓鎖是我們在鎖緊回路設計中經常要使用到的元件,其結構簡單可靠,能夠適用于大多數的回路,但是在使用過程中往往會發現其鎖緊效果有限,究其原因大多數是因為其配合的換向閥的中位機能選用不當。在大多數的液壓回路資料中,其配合的換向閥中位選擇0型,這樣就會使在液壓閥換向的時候,系統內的液壓壓力不能釋放,而一般液控單向閥的液控口開啟壓力僅僅在0.5MPa左右,容易使液控閥開啟而不能達到鎖定的效果。所以換向閥的中位機能不宜采用0型閥,而應采用H型或者Y型,這樣在切換到中位的時候能夠馬上釋放壓力,使液控單向閥截止,達到很好的鎖緊效果。

 

2.2注意多種情況對于液壓鎖的干擾

因為液壓鎖的液控單向閥控制壓力的限制,在使用的時候往往會對液壓線路有很多的限制,在有多個回路,一起共用一個換向閥做總開關的時候,因為線路互相連接,在其中一個支路容易對其他支路的液壓鎖干擾,造成鎖緊效果不佳。另外一種情況是,如果系統在回油線路中使用了冷卻器及過濾器等其他設備,那么勢必將在回油管路上產生一定的背壓,這種背壓對于液控單向閥來說就有比較大的影響,所以這種情況下不能將換向閥的中位機能(即使是H型或者Y型)直接接到回油管路中,需要調整油路讓其直接泄油回到油箱。

 

2.3注意液控單向閥的泄壓方式

選用不合理當液控單向閥的出口存在背壓時,宜選用外泄式,其他情況可以選用內泄式。圖4的設備升降裝置液壓系統,就因為設計考慮不周,該采用外泄式液控單向閥而選用了內泄式,造成系統有強烈的振動和噪音。


 

圖4所示的系統中的液控單向閥為內泄式,當換向閥左位工作時,負載向下運動。從液壓原理圖上分析,工作原理是正確的,但在實際工作中,每當負載下降時,總會發出有節奏的噪音,振動嚴重。經分析原因如下:負載向F運動時,液控單向閥的A口由于節流閥的作用,產生相當高的壓力,而此時液控單向閥的控制油口仍為原來的調節壓力。

 

由于內泄式單向閥的A口壓力作用面積與控制腔控制壓力作用的面積相差不大,因此在A口壓力的作用下單向閥要關閉,這時A口壓力

下降,單向閥再次打開。這個過程反復進行導致了有節奏的振動噪聲。

 

對此解決的方法可以從以下幾個方面考慮:提高控制油壓力;將節流閥設置在液控單向閥之上;選擇外泄式液控單向閥。

 

2.4注意在鎖緊回路內不允許有泄漏

由于液壓油的彈性模量很大,因此很小的容積變化就會帶來很大的壓力變化。鎖緊回路是靠將液壓缸兩腔的液壓油密封住來保持液壓缸不動的。但是如果鎖緊回路中的液控單向閥和液壓缸之間還有其他可能發生泄漏的液壓元件,那么就可能因為這些元件的輕微泄漏,導致鎖緊失效。正確的做法應該是雙向液控單向閥和液壓缸之間不設置任何其他液壓元件,以保證鎖緊回路的正常工作。


 

2.5注意不要使重力負載向下運動時油路壓力過低

如圖5a所示的液壓系統的重力負載較大,在下降過程中導致負載出現快降、停止交替的不連續跳躍、振動等非正?,F象。這主要是由于負載較大,向下運行時由于速度過快,液壓泵的供油量一時來不及補充液壓缸上腔形成的容積,因此在整個進油回路產生短時負壓,這時右側單向閥的控制壓力隨之降低,單向閥關閉,突然封閉系統的回油路使液壓缸突然停止。當進油的壓力升高后,右側的單向閥打開,負載再次快速下降。

 

上述過程反復進行,導致系統振蕩下行。這種問題的解決方法之一是在下降的油路上安裝一個單向節流閥,如圖5b所示,這樣就能防止負壓的產生。另外,也可以將換向閥的中位機能改為卸荷型如H型的,鎖緊效果更好。

河南孟電集團興迪鍛壓設備制造有限公司是一家專注流體壓力成形技術的鍛壓設備制造企業。主營產品范圍 內高壓成型液壓設備,框架式-四柱式-伺服快速液壓成設備。
 

本文轉自公眾號液壓機世界,整理自《科技信息》2009年13期,作者李永貴等。轉載請注明出處。版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題,請與我們聯系,我們將根據您提供的版權證明材料確認版權并于接到證明的一周內予以刪除或做相關處理!

 

相關推送