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負載敏感比例閥在使用中應該注意的問題

2022年1月10日

負載敏感比例閥在使用中應該注意的問題

引言

江蘇國瑞液壓機械有限公司研制的負載敏感電控比例閥,開始于上個世紀九十年代初,是我國第一款具有自主知識產權的負載敏感電控比例閥。設計和工藝主管均來自美國,核心設備和國外同行一樣,電比例減壓閥和核心部件采用進口配制,保證性能上和品質上完全替代國外進口同類產品。

負載敏感比例多路換向閥因具有節能性好,比例控制易于實現遠程遙控,無級控制與負載變化無關,可滿足多個執行元件在不同負載下同時工作等特點而廣泛應用于建筑、礦山、農業、等領域的工程機械以及船舶機械。本研究在分析負載敏感比例多路閥原理的基礎上,結合其內部結構特征對該閥使用中要注意的一些問題進行詳細解釋,Z后結合多路閥的研究現狀對該閥技術特點進行評述。

簡介組成與原理

負載敏感比例多路閥應用于定量泵或變量泵液壓系統中,用來控制液壓執行元件的速度,方向,且能保證輸出流量隨輸入的控制信號電流(電壓)或機械信號(手柄操作角度)或液壓信號比例變化,而不受負載變化影響,同時可控制多個執行元件在不同的負載工況下同時動作。負載敏感比例多路閥一般主要有三個功能單元組成,分別為連接塊,比例換向閥塊,和尾板三部分組成。圖1為某負載敏感比例多路閥的原理圖。圖中連接塊內的三通壓力補償器(定差溢流閥)與換向閥內的梭閥網絡配合工作,使定量泵出口壓力總是比各路換向閥Z高負載壓力高約10 bar,定量泵提供的多余流量通過三通壓力補償器以當前壓力溢流回油箱。當所有換向閥均處于中位時,三通壓力補償器以約10 bar的壓力使泵卸荷,系統處于低壓待機狀態,實現節能。換向閥內的二通壓力補償器(定差減壓閥)用于保證多路執行元件以不同的壓力、速度獨立工作,且控制流量不受負載影響。二次溢流閥通過限制LS的壓力來限制換向閥負載口A或B的Z高工作壓力。另外,連接塊上選裝的二通電磁閥(常開或常閉)用于對系統進行卸荷,可以通過電控方式實現系統的安全保護功能??匆娫撻y是由是由一個較復雜的液壓系統組成。

變量泵系統負載敏感比例多路閥與定量泵系統中的相比,主要區別是不含三通壓力補償器,其原理圖如圖2。這是由于變量泵系統負載敏感比例多路閥,在配變量泵使用時,將負載壓力信號Ls引入變量泵的變量機構,從而實現對流量壓力的控制,無需再加三通壓力補償閥。

使用中應注意的幾個問題分析

一、定量泵系統負載敏感比例多路閥調壓問題

在定量泵+負載敏感比例多路閥系統中,系統中的壓力閥安全閥,三通壓力補償器,二次溢流閥等相互耦合,用戶如果對該閥的工作原理了解不透徹或沒有專業的試驗臺,壓力調節則比較困難。

一般供應商會根據用戶要求對壓力和流量進行調節,然而這個調定值是基于設計階段的理論值,用戶在實際運用或現場調試中往往出現與設計值或多或少有偏差的情況,

這就要求用戶對已接入整機液壓系統的多路閥的壓力或流量值現場重新調定。系統中,安全閥的調定壓力要高于二次溢流閥調定壓力。安全閥,在此多路閥系統中起安全保護作用,常閉。由于換向閥在中位時,如圖3,壓力油P與負載壓力引出槽不相通,負載敏感油路無壓力,即無LS壓力信號引入定差溢流閥彈簧腔,故只要泵的出口壓力大于定差壓力(9bar),便可通過定差溢流閥卸荷,使泵的出口壓力不能建立。

若要調定安全閥的壓力,就必須將其中一路換向閥置于A位或B位,這時,壓力油口與負載壓力引出槽相通,并將A口或B口堵住,或使某一路的執行元件處于極限位置或卡死,二次溢流閥調壓至Z大,以提供足夠的壓力信號,多路閥(系統)中才可以取得負載壓力信號,并引入定差溢流閥彈簧腔,這樣,在負載壓力與彈簧力共的同作用下,定差溢流閥的閥口趨于關閉,使泵的出口壓力建立,方可調定安全閥溢流壓力。二次溢流閥,在調好安全閥后,可對二次溢流閥壓力調定。

二、負載敏感比例多路閥配變量泵使用時應注意的問題分析

一般當主閥處于中位時,泵的壓力.流量控制器 (負載敏感調節閥)的LS信號油路應處于卸荷狀態,以減小循環損失。沒有這種卸壓,泵在非換向位置時仍將以全部剩余流量和壓力調節器安全閥設定的壓力工作,這是不允許的。由于有些換向閥沒有這種卸荷油路設計,因而某些壓力一流量控制器在LS信號入口和卸壓排油出口之間有一個內部旁通/I,孑L或節流閥,如圖4為力士樂A10V DFR/DFRl變量泵原理圖。由于大部分負載敏感比例多路閥有在中位時LS卸荷的功能,因此只可以配DFRl型泵使用,否則會由于控制油的過多排泄,引起功能故障。這是由于這類多路閥內部LS油路上有一個直徑0.8的阻尼孑L,提供的流量是有限的,約為2 IMmin。變量泵系統負載敏感比例多路閥的中位LS卸荷原理如圖4所示,圖4為原理圖中的局部油路圖。

圖中標出了中位Ls卸荷油路??梢?,在中位時LS卸荷,處于換向位置時,此油路切斷。

某負載敏感比例多路閥主閥內部主要結構如圖5所示,閥芯處于中位時,LS通過閥體上的流道被引入環形槽中,由于閥體上的環形槽與閥芯上的孔1孔2孔3和沉割槽與回油流道R相通,Z后Ls被引入回油釋放掉。

三、定量泵和變量泵系統中負載敏感比例多路閥的轉換

定量泵系統中負載敏感多路閥轉換成變量泵負載敏感多路閥閥實質就是讓前者中的三通壓力補償器失效,但又不影響其他油路。Z直接的方法是,從三通壓力補償器中,取出彈簧,用墊片將閥芯墊死,使閥芯不能動作來實現。如果對此器件在系統中的功能和其內部結構原理理解,則可知三通壓力補償器中有一個M5的阻尼器,如圖6為三通壓力補償閥工作原理圖。若將此阻尼器用M5的螺釘替代。從而切斷使閥芯趨于開啟的控制壓力,亦可實現三通壓力補償器始終處于關閉狀態,使其失效,從而實現二者轉換的目的。

四、負載敏感比例多路閥在技術特點方面應注意的問題

1)外觀設計及工藝技術特點

目前市場上的負載敏感比例多路閥多為片式結構;閥體制造工藝有鑄造閥體和鋼件機加閥體兩種。

(1)對于鋼件機加閥體:優點是設計緊湊,集成度高,體積小。這是由于閥體采用鋼件機械加工而成,和鑄件相比具有體積小但強度較高的特點。缺點是流道為機械加工而成,相交流道無圓滑過渡因而流體局部阻力損失較大;發熱量較大,效率較低。其次,與鑄造閥體相比,鋼件機加閥體機械加工量大,成本高,造成整閥價格偏高;

(2)對于鑄造閥體:優點是批量化生產成本低,機械加工量少;鑄造流道較圓滑,壓力損失小。缺點是體積較大,鑄造工藝復雜。

2)理論技術特點

總之,負載敏感比例多路閥是集負載傳感技術,電液比例技術以及插裝閥技術于一體的復雜的具有一定技術難度液壓產品,具有一定的節能性,易于遠程操作或無線遙控,設計理論成熟,產品性能相對穩定,在工程機械領域有較高知名度。但該閥也存在著沿用了30多年的內部機液補償器初始狀態全開時,受液動力以及彈簧調定壓力有一定波動性等一些因素的影響,補償特性不理想,精度不高的缺點以及無抗流量飽和功能等技術局限性。某公司的LUDV多路閥則具有抗流量飽和功能,另外文獻[2]中提到的電液負載敏感負載口獨立控制多路閥具有更理想的控制精度與節能性。

結論

負載敏感比例多路閥不是一個簡單,單一的控制元件,而是一個由多個不同功能的插裝元件組成相互耦合的具有特定壓力、流量調節特性的集成度高的 (液壓)系統。對該閥在使用過程中要注意問題進行詳細解釋和對一些非常規用法的探討以及總體技術特點分析,有助于使用者對該閥原理、各插裝元件功能以及內部主要結構的深刻理解,從而提高其整機液壓系統設計與現場調試、故障處理方法的正確性與合理性。對于其技術特點的分析可為設計者對該閥的理性選用提供一定參考。

標簽:
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