液控单向阀的应用及故障与排除

　　摘要：液压锁也叫液控单向阀，其不但具有单向阀的截流功能，还可使液油进行逆向流动。液控单向阀因其功能及其构造的特殊，被广泛地应用于冶金设备、实验设备、机械设备的液压系统。全面掌握液压锁的工作原理、维护常识及使用方法，对于提高液压系统性能，降低事故发生率，提升液压系统维护效率具有重大意义。本文从液控单向阀的构造、原理出发，介绍了其在机械设备中的应用，同时还分析了液控单向阀的几种常见故障，提出了故障排除方法。 　　关键词：液压系统；液控单向阀；原理；故障 　　液控单向阀（液压锁），是通过阀座、阀芯二者的配合，利用金属锥面来实现密封效果的。液压锁不但具有单向阀的截流功能，还可使液油进行逆向流动。其典型优势是闭锁性能好、泄漏量少、工作可靠，故它被广泛地应用于冶金设备、实验设备、机械设备的液压系统。 　　1.液压锁的构造及原理概论 　　液压锁有泄压式、外泄式及内泄式3种类型，其与单向阀的不同之处在于增加了油路控制部分，包括控制油口、控制活塞、控制油腔。3种液控单向阀的构造示意图如图一所示。其作用原理为：当控制油（Pk）进入控制油腔后，油品沿P2→P1通过，而逆向时不能通过，这一功能为单向阀功能。Pk经控制油口进入活塞底部后，会向上推动活塞，顶开主阀芯，此时油液的流动方向既可以为P2→P1，也可以为P1→P2，在液压锁中，正向油路可自由通过，反向油路需在Pk的辅助下流动。 　　2.液压锁的实际运用 　　2.1.支承液压缸 　　对于立式液压缸，当管道及滑阀发生泄露，受自身重力影响，活塞杆及活塞可能产生下滑。在液压缸下腔接入液控单向阀，可有效防止液压缸中的活动部分（如滑块、活塞）下滑。 　　2.2.保持压力 　　滑阀式换向阀都存在着间隙泄露问题，仅能在短时间内保持油路压力。若在油路上连接一个液压锁，由于其锥阀关闭严密，就能长时间保持油路压力，满足保压要求。 　　2.3.排出油液 　　在液压缸中，由于两腔的工作面积差异较大，在退回活塞时，右腔的排油量突然增加，如果设置小流量滑阀，可起到节流效果，减缓活塞退回速度。如果设置一个液控单向阀，则在活塞退回时，会在压力油的作用下打开液压锁，以利于右腔油液的排出。 　　2.4.锁紧液压缸 　　换向阀位于中间位置时，液压缸中的液压锁关闭，对液压缸两腔的油液进行严密封闭，从而使活塞无法在外力作用下发生移动。 　　2.5.作排液阀、充液阀使用 　　直立油缸在空行程下降过程中，在重力作用下，油泵中的油液无法立即填充满油缸上腔，故会在上腔形成真空。充液油箱受大气压作用，将液压锁打开，及时给上腔补油，快速填充油缸以免上腔形成真空，损害油缸。若油缸内径与活塞杆直径相差不大，进入液压缸中的油量会出现无杆腔流量远大于有杆腔流量的现象。要保证油缸运行的平稳性，可在无杆腔旁路接入液压锁，对旁路油液进行分流，引回油箱，以免在瞬间大流量作用下损坏换向阀、管道。 　　3.液压锁常见故障与排除 　　液控单向阀的故障种类较多，常见的故障类型主要有：一是在反向截止时，阀芯无法严格密闭液流，发生泄漏。其产生原因主要是阀座与阀体间的接入孔移位，阀芯、阀体不同轴，阀座、阀芯未紧密接触等。对于这类故障，可通过拆下阀芯、阀座重新组装，或重新研配，以保证阀芯、阀座接触严密。二是复式液压锁无法反向卸载。其产生原因可能是控制活塞的一端发生弯曲，使活塞顶杆无法顶到阀芯，阀芯无法开启，或者因控制活塞孔与阀芯孔同轴度过大所致。故障排除多采用更换或修复控制活塞、阀芯的方法解决。三是液压锁关闭时无法正常复位。其产生原因可能是阀芯、阀体孔配合间隙过大，弹簧弯曲过度或断裂，或阀芯、阀体几何尺寸不够精确所致。故障排除以更换、修复为主。四是液压无法适应负载振动强烈的环境，液压系统出现压力过高。其产生原因主要有：活塞杆活动时使活塞摆动，在无杆腔、有杆腔中交替出现受压腔、负压腔，由于液压缸背压与两腔相通，背压力通常在0.2～0.5MPa之间，在此压力作用下可开启液控单向阀进入负压区；受压腔、液压锁中的油液不能及时排出从而形成高压；持续振动会增加两腔压力，如6MPa的液压系统，其实测压力可达15MPa。对于此类故障，可使用单侧液压锁替代双联液压锁来排除故障。 　　4.液压锁使用的注意事项 　　4.1.保证液压锁控制压力足够 　　在液压锁使用过程中，必须确保控制压力足够大，不能出现失压情况。控制压力需满足反向油路通过的要求。若液压锁为主系统控制，就应分析控制压力、主系统压力二者间的关系，避免发生液压锁误动作。 　　4.2.选择合理的液压锁结构及泄油方式 　　当内泄式液压锁的反向油路出口压力大于某个值时，将会导致液控部分失效，所以内泄式液压锁适用环境通常为：反向油路出口腔背压较小或无背压；外泄式液压锁则可在反向出油腔背压较高的环境中应用，其能使最小控制压力降低，提高控制效率。 　　4.3.选用合适的换向阀 　　在应用液压锁实现锁紧液压缸功能时，要注意选择合适的换向阀（H型或Y型），以确保液压锁压力在中位时能被立即释放，马上关闭单向阀，停止活塞动作。如果应用M型、O型换向阀，中位时换向阀会在液压锁作用下闭死控制腔的压力油，使液压锁仍有压力，无法及时关闭单向阀，活塞将继续运动，从而发生窜动现象。 　　总结： 　　对于液控单向阀，掌握其工作原理、基本构造、维护常识、故障特点及使用注意事项，对于提高液压系统性能，降低事故发生率，提升液压系统维护效率具有重大意义。 　　参考文献： 　　[1] 王海军，卜焰山，黄志坚等.冶金设备液控单向阀的使用与维修[J].冶金丛刊，2009，（4）：19-21，38. 　　[2] 卜焰山，王海军，黄志坚等.液控单向阀的应用及故障与排除[J].液压气动与密封，2009，29（4）：65-68. 　　[3] 段立辉.液压启闭机闸门下滑故障诊断与处理[J].设备管理与维修，2013，（7）：26-27. 　　[4] 梁玉国.进口短周期贴面设备液压机下滑故障解决方案[J].液压与气动，2010，（8）：46-47. 　　作者简介：刘万亮（1967.9-），男，山西临汾人， 1967年毕业于西安理工大学机械设计及制造专业。太钢集团临汾钢铁有限公司工程师，从事机械设备维修。