1.顺序阀的功能介绍
顺序阀的基本功能是控制多个执行元件的顺序动作。顺序阀是当控制压力达到调定值时,阀芯开启,阀允许液压油通过,以控制执行元件顺序动作的压力控制阀。通过改变其控制方式、泄油方式以及二次油路的连接方式,顺序阀的作用如下:
1)控制多个执行机构的顺序动作。
2)用内控式顺序阀作背压阀。
3)用外控式顺序阀作卸荷阀、旁通阀,使泵卸荷。
4)和单向阀组合成单向顺序阀,防止因自重引起液压缸活塞自由下落而作平衡阀用。
5)用于保压回路。
螺纹插装溢流阀与顺序阀的最大差别是它们的出油口的工作状态不一样,溢流阀的出油口与油箱连接,因此为无压或很低的背压下工作;而顺序阀的出油口与工作执行机构连接,因此在工作压力下工作。因此对顺序阀而言它的控制腔必须单独处理,设置成单独油口。因此溢流阀一般是二个通口(外控式也有3个通口),而顺序阀必须是3个通口。
螺纹插装顺序阀元件见图2-20a及其的功能符号见图2-20b、c。它与板式顺序阀的差异如下:
1)板式顺序阀的元件符号如同图2-20b所示。但在螺纹插装顺序阀中各厂商的元件符号也不统一,图2-20b、c的符号符合ISO与USASI标准,各厂商交叉使用。但一般对先导式顺序阀用压力阀的元件符号,对直动式顺序阀用方向阀元件符号。
图2-20 顺序阀元件及其元件符号
a)顺序阀元件 b)ISO元件符号 c)USASI元件符号
2)在板式顺序阀中可以说只有二位二通的状态;不管是内控还是外控,它的工作出口只有一个。在螺纹插装顺序阀中,顺序阀发展成有二位二通与二位三通的两种状态(图2-20c)。而巨二位二通中还分常开、常闭;二位三通的工作出口有两个。利用这些特点可以简化系统的配置。
3)板式顺序阀与板式溢流阀的功能、结构差异比较明显。而在螺纹插装顺序阀中,螺纹插装顺序阀与螺纹插装溢流阀的界限就比较模糊。因此螺纹插装顺序阀的设计功能比传统板式顺序阀的概念有所发展,顺序阀与溢流阀的界限走向也不清晰。它表现在:
在分类上:像压力保险阀、卸荷阀等,有的厂商归于溢流阀,有的归于顺序阀。
在功能上:顺序阀在某种情况下可以作溢流阀,使用更为方便。
在结构上:板式溢流阀与顺序阀之间的差别比较明显,诸如溢流阀采用锥阀芯而顺序阀采用滑阀芯,以保证各自要求的功能。在螺纹插装阀中,这些区别仍然存在,但有的厂商的两者产品结构很相近,顺序阀中也可见到锥阀结构,使顺序阀的结构更丰富,并可减少生产零件的品种规格。
2.顺序阀的性能分析与选择
顺序阀相当于一个液压开关,其出口的压力油接负载还要去做功,因此希望液流流经阀口的压力损失越小越好,也就是要求顺序阀完全开启。根据这一特点,对顺序阀的性能要求如下:
(2)顺序(设定)压力:顺序阀设定的工作压力。
(3)额定流量:顺序阀全开时,推荐的最大允许流量。
(4)开启特性:为使执行元件准确地实现顺序动作,要求顺序阀的调压偏差小,因而尽可能地减小调压弹簧的刚度。
(5)内泄漏量:顺序阀阀口关闭时,在进口压力的作用下,各个密封面均产生内泄漏。
顺序阀的性能指标类同溢流阀,性能指标亦有静态与动态两种。但在系统的应用中主要考虑稳态压力流量曲线(表2-10)。在螺纹插装顺序阀的样本中除去SUN公司外,基本不提供动态性能。
顺序阀的选择主要是根据应用系统的工作要求,同时考虑可靠性与成本的要求而定。
表2-10列出了顺序阀的主要性能与选择关系,这些性能指标通常都会在样本中给出。
表2-10 顺序阀性能与应用的关系
(续)
3.顺序阀的分类与应用场合
顺序阀从控制压力来源的不同,有内控式和外控式之分,内控式是直接利用阀进口处的油压力来控制阀口的启闭,外控式是利用外来的控制油压控制阀口的启闭;根据泄油方式,有内泄式和外泄式两种,外泄式是泄漏油经泄油口流回油箱,内泄式是泄漏油随同顺序阀二次出油口的回油一起流回油箱;在结构设计上又有直动式和先导式之分。
从用户应用角度看,对选择有影响的主要是,内控还是外控以及是作顺序用还是作卸荷用等。螺纹插装顺序阀与板式顺序阀一样有外排与内排之分,但与板式顺序阀不同的是,螺纹插装顺序阀的外排中有一种是将泄漏口与大气相通,而巨这种结构还在其他阀的品种中采用,目的是利用螺纹插装阀可以较好地解决外泄漏的特点,将阀内的排油口与大气相通,可以更加保证阀的可靠性。顺序阀的分类与其元件符号如表2-11所示。
表2-11 顺序阀的分类与其元件符号
(续)
4.顺序阀的结构原理与各公司产品介绍
(1)内控式顺序阀
1)结构原理
内控直动式顺序阀的结构原理见图2-21。压力油从进油口①进人后,作用在控制活塞的左端。当进油压力p1低于调压弹簧的预调压力时,将进油口①和出油口②隔开;当p1增至大于调压弹簧的预调压力时,将进油口①和出油口②接通。控制腔是外排。
图2-21 内控外排二位二通直动式顺序阀
a)实物图 b)结构原理图 c)元件符号
内控先导式顺序阀的结构原理见图2-22。它的结构和工作原理与先导式溢流阀相似。当压力油从进油口①进人后,经阻尼孔进人先导阀前腔并作用于先导阀球面上。当进油压力小于先导阀的调定压力时,先导阀关闭,主阀芯在弹簧力的作用下处于左端,主阀关闭;当进油压力达到调定压力时,先导阀开启,主阀芯阻尼孔中油液流动,从而产生压差,使主阀芯右移,主阀开启,将进油口①和出油口②接通。控制腔是外排。
图2-22 内控外排先导式顺序阀
a)结构图 b)元件符号 c)性能曲线
2)典型应用举例
以图2-23为例,在图2-23a中,所用内控外排的二位三通顺序阀是用来控制执行元件的顺序动作的。在泵有压时顺序阀的④口使阀换向(或打开),通过③口使负载上升;当泵失压后顺序阀在阀内弹簧的作用下回位,油液通过②口与节流阀回油箱,这时②口是有一定背压的,为换向可靠与降低④口的换向压力,此时用外排,由①口泄压。此时执行机构下降,完成一个循环动作。在图2-23b中给出了夹紧提升回路中内控内排的两个执行机构的顺序动作时,顺序阀的出口在换向时回油路没有背压或压力不稳定的情况,因此可以用内排。
图2-23c是马达系统的回路或具有变化背压时,用顺序阀来做溢流阀使系统的可靠性提高,但这时应对顺序阀的响应时间与系统要求有一定的考虑或试验。
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图2-23 内控顺序阀应用回路
a)内控外排(溢流阀未画) b)内控内排(夹紧回路) c)作溢流阀用
3)公司产品介绍(表2-12)
表2-12 内控式螺纹插装顺序阀的产品介绍
(续)
(2)外控式顺序阀
1)结构原理
外控式顺序阀的结构原理见图2-24。当外控口①的压力低于弹簧的预调压力时,阀阻止油液在油腔②与油腔③之间流动;直到口①的压力大于弹簧力时,阀门打开,油腔②和油腔③接通。需要注意的是②处的压力将叠加到弹簧腔,因为弹簧腔在油口②泄油,即内泄。
图2-24 外控式顺序阀
a)结构原理图 b)元件符号 c)性能曲线
2)典型应用举例
如图2-25所示,该图为双泵供油实现高低压泵卸荷的回路。该回路是为低压快速运动、高压时低压泵卸荷而设计,在该回路中采用外控内泄顺序阀。
图2-25 高低压泵卸荷回路
3)各公司产品介绍(表2-13)
(3)卸荷阀
1)结构原理
卸荷阀的结构原理见图2-26。该卸荷阀既可以自控也可以外控。当油腔③的压力大于弹簧的预调压力时为自控;或者外控口①处的压力大于弹簧的预调压力时为外控。这时油液从③流向②。需要注意的是②处的压力将叠加到弹簧腔,因为弹簧腔在油口②泄油,即内泄。
表2-13 外控式螺纹插装顺序阀产品介绍
图2-26 卸荷阀
a)结构原理图 b)元件符号 c)性能曲线
2)典型应用举例
顺序阀做卸荷阀用。在蓄能充油回路中为泵卸载,如图2-27所示。
3)各公司产品介绍(表2-14)
(4)单向顺序阀
1)结构原理
单向顺序阀的结构原理见图2-28。当油腔③的压力大于弹簧的预调压力时,油液从③流向②;反向流动时,油液经过单向阀从②流向③。该弹簧腔在油口①泄油,即外泄。
图2-27 蓄能充油卸荷阀
表2-14 螺纹插装顺序阀用作卸荷阀的产品介绍
2)典型应用举例
单向顺序阀控制两液压缸顺序动作,如图2-29所示。当换向阀在上位时,液压缸2先动作向右运动,直到液压缸2停止运动后压力上升,压力上升到打开顺序阀1使液压缸1向下运动为止。当换向阀在下位时,液压缸1先动作向上,直到停止后压力上升,然后打开顺序阀2使液压缸2向左运动,完成一个工况循环。
3)各公司产品介绍(表2-15)
(5)SUN特殊“阀中阀”顺序阀
采用“阀中阀”结构是SUN的特色,在顺序阀中亦如此,如图2-30、表2-16所示。
图2-28 单向顺序阀
a)结构原理图 b)元件符号 c)性能曲线
图2-29 控制液压缸的顺序动作
表2-15 螺纹插装单向顺序阀产品介绍
图2-30 SUN特殊顺序阀
a)SUN特殊阀结构原理图 b)元件符号 c)溢流主阀特性曲线
表2-16 SUN特殊顺序阀产品介绍
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