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比例控制技术是在开关控制技术和伺服控制技术之间的过渡技术,采用比例放大器控制比例电磁铁,实现对比例阀的连续控制,从而实现对液压系统压力、流量、方向的无级调节;但是用比例方向阀进行速度控制时,如果负载是变化的,那么执行元件的速度就会受负载变化的影响(负载小时速度快,负载大时速度慢);于是在系统设计时,人们引入了压力补偿器,它可以使比例阀阀口的压差保持恒定,使执行元件的速度不受负载变化的影响。
某钢厂步进梁式加热炉中步进梁升降液压回路。 此回路使用了比例方向阀与进口压力补偿。 由于步进梁下降时,存在超越负载,所以在油缸无杆腔设置了平衡阀。 压力补偿器的弹簧调定后(这里为定值),比例阀节流口的压差 Δp 就近似为恒定值,即比例方向阀进油口前后压差 Δp 保持恒定值。 当节流口前后压差保持不变时,通过节流口的流量只与节流口的开口面积成正比。 对比例方向阀而言, 进油节流口的开口面积与比例方向阀的输入电流信号有关,而与负载的变化无关。 亦即升降油缸的供油流量 Q 只与比例方向阀的输入电流信号有关,与负载的变化无关。
补偿器主要用于节流调速系统 ,即补偿比例阀口的压差,在定量泵系统中得到了广泛的应用;但这种应用不可避免地会产生一定的溢流损失;如果二通压力补偿器与泵控压力补偿器配合使用,则可以实现容积节流调速。
变量泵+比例多路阀的形式, 组成了负载敏感回路;除每一联多路阀都设有进口压力补偿器外;变量泵还配有泵控压力补偿器;此补偿器与反馈油路配合可实现负载敏感控制, 使此回路不仅降低了比例阀阀口的节流损失,也将液压系统的溢流损失降到低。
穆格伺服阀G761-3034B
穆格MOOG伺服阀
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一、DB/DBW型先导溢流阀
1.结构和工作原理
DB型阀是先导控制式的溢流阀; DBW型阀是先导控制式的电磁溢阀。DB
型阀是用来控制液压系统的压力; DBW型阀也可以控制液压系统的压力,并且能在任意时刻使系统卸荷。
DB型阀主要是由先导阀和主阀组成。DBW型阀是由电磁换向阀、先导阀和主阀组成。
DB型溢流阀:
阀腔的压力油作用在主阀芯下端的同时,通过阻尼器和通道作用在主阀芯上端和先导阀的锥阀上。当系统压力超过弹簧的调定值时,锥阀被打开。同时主阀芯上端的压力油通过阻尼器、通道、弹簧腔及通道流回B腔(控制油内排型)或通过外排口流回油箱(控制油外排型)。这样,当压力油通过阻尼器时在主阀芯上产生了一个压力差,主阀芯在这个压差的作用下打开,这样在调定的工作压力下压力油从A腔流到B腔(即卸荷)。
DBW型电磁溢流阀:
此阀工作原理与DB型阀相同,只是可通过安装在先导阀上的电磁换向阀使系统在任意时刻卸荷。
DB/DBW型阀均设有控制油内部供油道和内部排油道控制油外供口和外排口。这样就可根据控制油供给和排出的不同形式的组合内供内排、外供内排、内供外排和外供外排4种型式。
2.溢流阀常见故障及排除
溢流阀在使用中,常见的故障有噪声、振动、阀芯径向卡紧和调压失灵等。
(一)噪声和振动
液压装置中容易产生噪声的元件一般认为是泵和阀,阀中又以溢流阀和电磁换向阀等为主。产生噪声的因素很多。溢流阀的噪声有流速声和机械声二种。流速声中主要由油液振动、空穴以及液压冲击等原因产生的噪声。机械声中主要由.阀中零件的撞击和磨擦等原因产生的噪声。
(1)压力不均匀引起的噪声
先导型溢流阀的导阀部分是一个易振部位如图3所示。在高压情况下溢流时,导阀的轴向开口很小,仅0.003~0.006厘米。过流面积很小,流速很高,可达200米/秒,易引起压力分布不均匀,使锥阀径向力不平衡而产生振动。另外锥阀和锥阀座加工时产生的椭圆度、导阀口的脏物粘住及调压弹簧变形等,也会引起锥阀的振动。所以一般认为导阀是发生噪声的振源部位。由于有弹性元件(弹簧)和运动质量(锥阀)的存在,构成了一个产生振荡的条件,而导阀前腔又起了一个共振腔的作用,所以锥阀发生振动后易引起整个阀的共振而发出噪声,发生噪声时一般多伴随有剧烈的压力跳动。
(2)空穴产生的噪声
当由于各种原因,空气被吸入油液中,或者在油液压力低于大气压时,溶解在油液中的部分空气就会析出形成气泡,这些气泡在低压区时体积较大,当随油液流到高压区时,受到压缩,体积突然变小或气泡消失,反之,如在高压区时体积本来较小,而当流到低压区时,体积突然增大,油中气泡体积这种急速改变的现象。气泡体积的突然改变会产生噪声,又由于这一过程发生在瞬间,将引起局部液压冲击而产生振动。先导型溢流阀的导阀口和主阀口,油液流速和压力的变化很大,很容易出现空穴现象,由此而产生噪声和振动。
(3)液压冲击产生的噪声
先导型溢流阀在卸荷时,会因液压回路的压力急骤下降而发生压力冲击噪声。愈是高压大容量的工作条件,这种冲击噪声愈大,这是由于溢流阀的卸荷时间很短而产生液压冲击所致在卸荷时,由于油流速急剧变化,引起压力突变,造成压力波的冲击。压力波是一个小的冲击波,本身产生的噪声很小,但随油液传到系统中,如果同任何一个机械零件发生共振,就可能加大振动和增强噪声。所以在发生液压冲击噪声时,-般多伴有系统振动。
(4)机械噪声
先导型溢流阀发出的机械噪声,一般来自零件的撞击和由于加工误差等产生的零件磨擦。在先导型溢流阀发出的噪声中,有时会有机械性的高频振动声,一般称它为自激振动声。这是主阀和导阀因高频振动而发生的声音。它的发生率与回油管道的配置、流量、压力、油温(粘度)等因素有关。-般情况下,管道口径小、流量少、压力高、油液粘度低,自激振动发生率就高。
减小或消除先导型溢流阀噪声和振动的措施,一般是在导阀部分加置消振元件。
消振套一般固定在导阀前腔,即共振腔内,不能自由活动。在消振套上都设有各种阻尼孔,以增加阻尼来消除震动。另外,由于共振腔中增加了零件,使共振腔的容积减小,油液在负压时刚度增加,根据刚度大的元件不易发生共振的原理,就能减少发生共振的可能性。
消振垫一般与共振腔活动配合,能自由运动。消振垫正反面都有一条节流槽,油液在流动时能产生阻尼作用,以改变原来的流动情况。由于消振垫的加入,增加了一个振动元件,扰乱了原来的共振频率。共振腔增加了消振垫,同样减少了容积,增加了油液受压时的刚度,以减少发生共振的可能性。
在消振螺堵上设有蓄气小孔和节流边,蓄气小孔中因留有空气,空气在受压时压缩,压缩空气具有吸振作用,相当于一个微型吸振器。小孔中空气压缩时,油液充入,膨胀时,油液压出,这样就增加了一个附加流动,以改变原来的流动情况。故也能减小或消除噪声和振动。
另外,如果益流阀本身的装配或使用权用不当,也都会造成振动,产生噪声。如三节同心式溢流阀,装配时三节同心配合不当,使用时流量过大或过小,锥阀的不正常磨损等。在这种情况下,应认真检查调整,或更换零件。
(二)阀芯径向卡紧
因加工精度的影响,造成主阀芯径向卡紧,使主阀开启不上压或主阀关闭不卸压,另因污染造成径向卡紧。
(三)调压失灵
溢流阀在使用中有时会出现调压失灵现象。先导型溢流阀调压失灵现象有二种情况:一种是调节调压手轮建立不起压力,或压力达不到额定数值;另一种调节手轮压力不下降,甚至不断升压。出现调压失灵,除阀芯因种种原因造成径向卡紧外,还有下列一些原因:
一是主阀体阻尼器堵塞,
所以主阀变成了一个弹簧力很小的直动型溢流阀,在进油腔压力很低的情况下,主阀就打开溢流,系统就建立不起压力。
压力达不 到额定值的原因,是调压弹簧变形或选用错误,调压弹簧压缩行程不够,阀的内泄漏过大,或导阀部分锥阀过度磨损等。
第二是阻尼器(3)堵塞,油压传递不到锥阀上,导阀就失去了支主阀压力的调节作用。阻尼器(小孔)堵塞后,在任何压力下锥阀都不会打开溢流油液,阀内始终无油液流动,主阀上下腔压力一直相等,由于主阀芯上端环形承压面积大于下端环形承压面积,所以主阀也始终关闭,不会溢流,主阀压力随负载增加而上升。当执行机构停止工作时,系统压力就会无限升高。除这些原因以外,尚需检查外控口是否堵住,锥阀安装是否良好等。
(四)其它故障
溢流阀在装配或使用中,由于“O”形密封圈、组合密封圈的损坏,或者安装螺钉、管接头的松动,都可能造成不应有的外泄漏。
如果锥阀或主阀芯磨损过大,或者密封面接触不良,还将造成内泄漏过大,甚至影响正常工作。
电磁溢流阀常见的故障有先导电磁阀工作失灵、主阀调压失灵和卸荷时的冲击噪声等。后者可通过调节加置的缓冲器来减少或消除。如不带缓冲器,则可在主阀溢流口加一背压阀。(压力一 般调至5kgf/cm2左右,即0.5MPa)