承压阀内部结构的改进

　　0 引 言

　　为提高液压系统工作的稳定性,通常会在回油管路上增加承压阀,以保持回油管路始终有一定的背压,亦可防止空气的进入。某液压系统的承压阀在使用过程中,却出现了系统调压不稳定及剧烈振动的现象。

　　1 原承压阀的结构特征分析

　　原承压阀主要由阀体、阀盘、橡胶膜片、弹簧座、弹簧和调节螺钉等部件组成,其内部结构如图1所示。原承压阀为弹簧膜片反作用式压力调节阀结构。阀盘的阀口密封形式采用橡胶软密封,从而使其在关闭状态下具有良好的保压性能。阀的开启极限高度为6 mm。

　　原承压阀通过调节杆调节弹簧压力,使承压阀开启时的压力发生相应的变化。当承压阀的进口压力大于设定压力时,在膜片的作用下,压缩弹簧,打开平阀口,使回油管路压力保持在一定的范围内。由于该类液压阀的工作压力低,通径大,因此到目前为止,还没有通用的压力调节阀替代。但这种膜片式结构的承压阀抗激振性能较差,加上其膜片一旦损坏可使该阀无法开启;而在液压系统回油无旁通管路的条件下,其膜片的损坏可导致整个液压系统失效。从内部结构分析,原承压阀容易产生振动的因素如下:

　　1)原承压阀以弹簧和膜片作为弹性调节元件,一旦此弹性元件的固有频率和系统固有频率发生耦合,即可发生振动。而以橡胶为主要材料的膜片固有频率较低,很容易在低频率情况下被激振。

　　2)原承压阀的阀口结构为平阀口结构,阀口的直径较大,阀盘运动行程仅为6 mm,使得该阀对通过阀口的流量变化极其敏感,故调节性能较差。当系统流量发生变化时,阀盘向上或向下运动,在惯性力的作用下,通过阀口的流量将会剧烈变化。在小流量使用时可使得阀盘不断处于开启和关闭状态,从而形成阀盘对阀口的来回撞击。

　　3)原承压阀中的橡胶膜片将阀分割为上下两腔,同时密封下腔的介质,使之无法进入上腔或溢流至阀外。而一般来说,液压系统的介质中往往含有少量的空气,在介质高速通过阀口时,会产生部分空气的析出。由于承压阀是垂直安装,析出的空气极易积聚在橡胶膜片的下方形成气囊。气囊在压力的波动下,会不断地压缩和膨胀,并和承压阀的弹性元件一起作用于阀盘,对阀盘的运动形成扰动,增加振动的可能性。

　　2 新承压阀改进方案

　　新设计的承压阀参考国际上先进的通用插装阀的结构,在保持原承压阀接口尺寸的基础上,改进设计的液压插装阀主要由阀体、阀芯、阀套、弹簧(大、小2根)、活塞和调节杆组成,其内部结构如图2所示,其特征如下:

　　1)取消了原承压阀膜片式结构,采用插装阀结构,有效防止了阀门的完全失效,提高了承压阀和系统运行的可靠性。