液控單向閥的應(yīng)用及故障與排除

　　液控單向閥是一種反向開啟可控的單向閥， 這類閥在冶金設(shè)備中應(yīng)用較為廣泛， 由于其結(jié)構(gòu)與原理的特殊性， 生產(chǎn)現(xiàn)場因液控單向閥使用不當(dāng)導(dǎo)致的故障經(jīng)常發(fā)生。

1、液控單向閥結(jié)構(gòu)與工作原理

　　液控單向閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。當(dāng)控制油口不通壓力油時，油液只能從P_A→P_B；當(dāng)控制油口通壓力油時，正、反向的油液均可自由通過。當(dāng)油液反向流動時，閥芯的受力平衡表達(dá)式為：

p_KA_K-p_AA_K-F_KM=p_BA-p_AA=F_s+F_s+W (1)

式中p_K———控制油壓力，單位為N；
　　p_A———反向出油腔油液壓力，單位為N；
　　p_B———反向進(jìn)油腔油液壓力，單位為N；
　　F_KM———控制活塞摩擦阻力，單位為N；
　　F_M———錐閥芯總摩擦阻力，單位為N；
　　F_s———彈簧作用力，單位為N；
　　W———閥芯重量，單位為N；
　　A_K———控制活塞面積，單位為m²；
　　A———閥座口面積，單位為m²。

　　當(dāng)略去控制活塞和錐閥芯的摩擦阻力時， 則控制油壓力為：

p_K=[(p_B-p_A)A+F_s+W]/A_K+p_A (2)

　　該值是保證油液反向流動的控制油壓力。若閥口關(guān)閉，油液反向流動停止，則出油腔壓力p_A=0。根據(jù)控制活塞上腔的泄油方式不同分為內(nèi)泄式和外泄式。內(nèi)泄式也就是圖1所示的簡式液控單向閥。外泄式液控單向閥如圖2所示， 這種外泄式液控單向閥反向出油腔壓力p_A只作用在控制活塞的上端， 與圖1結(jié)構(gòu)相比，作用面積要小得多，同時，反向出油腔壓力油和控制壓力油泄漏到控制活塞上下段之間的容腔內(nèi)，可通過外泄口直接引到閥體外，以避免由于泄漏油的聚積影響控制活塞的向上運動， 故稱為外泄式液控單向閥。復(fù)式結(jié)構(gòu)液控單向閥如圖3所示，單向閥芯內(nèi)裝有卸載小閥芯�？刂苹钊�上行時先頂開小閥芯使主油路卸壓，再頂開單向閥閥芯，其控制壓力僅為工作壓力的4.5%，沒有卸載小閥芯的液控單向閥的控制壓力為工作壓力的40%～50%。

圖1 簡式液控單向閥　圖2 外泄式液控單向閥

圖3 復(fù)式液控單向閥

2、液控單向閥的應(yīng)用

　　液控單向閥因泄漏量少、閉鎖性能好、工作可靠而廣泛運用在冶金液壓系統(tǒng)中， 如煉鐵廠泥炮回轉(zhuǎn)液壓裝置、電爐電極升降回路、電爐料籃車懸掛液壓回路等，軋機與卷取機液壓系統(tǒng)更是大量使用液控單向閥，如圖4所示為液控單向閥在某軋機活套液壓回路的應(yīng)用。

圖4 液壓活套系統(tǒng)

　　液控單向閥具體應(yīng)用場合如下：

(1) 保持壓力。

　　滑閥式換向閥都有間隙泄漏現(xiàn)象，只能短時間保壓。當(dāng)有保壓要求時，可在油路上加一個液控單向閥，利用錐閥關(guān)閉的嚴(yán)密性，使油路長時間保壓。

(2) 液壓缸的“支承”。

　　在立式液壓缸中，由于滑閥和管的泄漏，在活塞和活塞桿的重力下，可能引起活塞和活塞桿下滑。將液控單向閥接于液壓缸下腔的油路， 則可防止液壓缸活塞和滑塊等活動部分下滑。

(3) 實現(xiàn)液壓缸鎖緊。

　　當(dāng)換向閥處于中位時，兩個液控單向閥關(guān)閉，可嚴(yán)密封閉液壓缸兩腔的油液， 這時活塞就不能因外力作用而產(chǎn)生移動。

(4) 大流量排油。

　　液壓缸兩腔的有效工作面積相差很大。在活塞退回時，液壓缸右腔排油量驟然增大，此時若采用小流量的滑閥，會產(chǎn)生節(jié)流作用，限制活塞的后退速度；若加設(shè)液控單向閥，在液壓缸活塞后退時，控制壓力油將液控單向閥打開，便可以順利地將右腔油液排出。

(5) 作充油閥。

　　立式液壓缸的活塞在高速下降過程中， 因高壓油和自重的作用，致使下降迅速，產(chǎn)生吸空和負(fù)壓，必須增設(shè)補油裝置。液控單向閥作為充油閥使用，以完成補油功能。

(6) 組合成換向閥。

　　在設(shè)計液壓回路時， 有時可將液控單向閥組合成換向閥使用。例如：用兩個液控單向閥和一個單向閥并聯(lián)（單向閥居中），則相當(dāng)于一個三位三通換向閥的換向回路。需要指出，控制壓力油油口不工作時，應(yīng)使其通回油箱，否則控制活塞難以復(fù)位，單向閥反向不能截止液流。

3、液控單向閥使用注意事項

　　現(xiàn)場實踐證明，液控單向閥在使用維修過程中容易出現(xiàn)問題，以下是注意事項。

　　(1) 必須保證液控單向閥有足夠的控制壓力，絕對不允許控制壓力失壓。應(yīng)注意控制壓力是否滿足反向開啟的要求。如果液控單向閥的控制引自主系統(tǒng)時，則要分析主系統(tǒng)壓力的變化對控制油路壓力的影響，以免出現(xiàn)液控單向閥的誤動作。

　　(2) 根據(jù)液控單向閥在液壓系統(tǒng)中的位置或反向出油腔后的液流阻力（背壓）大小，合理選擇液控單向閥的結(jié)構(gòu)（簡式或復(fù)式）及泄油方式（內(nèi)泄或外泄）。對于內(nèi)泄式液控單向閥來說， 當(dāng)反向油出口壓力超過一定值時，液控部分將失去控制作用，故內(nèi)泄式液控單向閥一般用于反向出油腔無背壓或背壓較小的場合；而外泄式液控單向閥可用于反向出油腔背壓較高的場合，以降低最小的控制壓力，節(jié)省控制功率。如圖5所示系統(tǒng)若采用內(nèi)卸式，則柱塞缸將斷續(xù)下降發(fā)出振動和噪聲。