液控单向阀保压失效问题的研究

　　0 引言

　　液控单向阀又称液压锁,其保压作用是利用阀芯与阀座之间的金属锥面密封,使工作压力保持在工作情况所需压力范围内,从而达到工件保压的目的.液控单向阀的保压作用已被广泛应用于机械设备、实验设备及冶金设备中.但由于阀芯的蠕变变形、滑动配合间隙及锥面的加工精度等原因,导致液控单向阀泄漏,使其保压失效.目前液控单向阀保压失效问题在工程实践中日趋严重[1].

　　本文针对液控单向阀保压失效问题,根据其工作原理,具体分析了保压失效的原因,重点阐述了在不同实际工况中常用的解决方案.

　　1 液控单向阀保压原理及其失效原因分析

　　液控单向阀的工作原理(如图1):此类阀在长时间工作后仍可保持A₂工作油口无泄漏封闭,即液压缸无杆腔保压.在A₁至A₂方向时,阀芯受压打开,油液可从A₁口流向A₂口.在A₂至A₁方向时,当控制油口X达到一定压力时,推开阀芯,油液可从A2口流向A₁口;当控制油口X卸荷时,液控单向阀在锥面密封的作用下,A₂至A₁方向封闭.在利用液控单向阀保压时,为确保阀能够正确关闭到位,必须使控制油口X及A₁工作油口与油箱相通[2].

　　液控单向阀的保压功能在工业应用中的典型回路如图1所示[3].当Y_A1得电、同时Y_A2失电时,换向阀工作在左位,压力油由P口经换向阀3至A₁口,通过液控单向阀2至A₂口,从而压力油进入液压缸无杆腔内推动液压缸活塞伸出,液压缸有杆腔油液由B口经换向阀3至T口流回油箱.当接触工件时,液压缸活塞停止伸出,A2口压力升高至设定压力p时,Y_A1失电、同时Y_A2失电,换向阀工作在中位,A₁口及X口油液经换向阀3至T口流回油箱,此时A₂口通过液控单向阀的阀芯与阀座间的锥面密封,使工作压力p保持恒定,实现工况保压.保压至工况所需时间后,Y_A2得电、同时Y_A1失电,压力油由P口经换向阀3至X口打开液控单向阀的阀芯,使油液能从A₂口流向A₁口,保压结束;同时油液由P口经换向阀2至B口推动液压缸活塞退回,无杆腔油液由A₂口经液控单向阀至A₁口,通过换向阀3至T口流回油箱.如此反复工作[4].

　　在保压期间,有体积V、压力p的油液密封在密闭容腔中,使容腔始终保持压力p不变,从而能够对工件进行保压.如果密闭容腔密封不好,导致容腔中的油液泄漏,压力p下降,则保压失效.在此系统中,液压缸活塞及液压管接头均采用软密封,可视为零泄漏,而在国内外专业生产中均无零泄漏的液控单向阀,故液控单向阀的泄漏可视为系统保压失效的主要原因.