液压系统中平衡阀与液压锁的选用策略

液压系统中平衡阀与液压锁的选用策略

李志红，刘潞鹏

山西航天清华装备有限责任公司，山西省长治市046000

摘要：文章立足理论层面对平衡阀、液压锁的工作原理与结构差异进行综合性的分析，而后结合开启平衡阀的条件及选用准则，科学选用标准的液压锁与平衡阀，确保其能够在液压系统内稳定运行。同时，也能为类似液压锁和平衡阀层面的研究提供参考依据。

关键词：选用策略；液压锁；平衡阀；液压系统

引言：平衡阀和液压锁在液压系统内通常作为闭锁元件进行应用，由此，可最大限度保障交管或者管道出现损坏，能够避免载荷骤然下落。与此同时，还会规避因方向控制阀阀芯泄油而引发的载荷下落不顺畅的问题。相比较平衡阀，液压锁的价格低廉，设计工作人员在液压系统内经常会选择以液压锁的方式取代平衡阀。然而在部分比较特殊的速度载荷状况下，两者是无法实现互换应用的。所以，文章重点分析液压锁与平衡阀之间的结构差异。

一、液压锁的结构和工作原理分析

如果液压锁中不存在液压油通过，那么，左右两边会存在2个单向阀，对回路分别锁紧，避免其负载过大幅度滑落。如果液压油由A口进入，不仅会用较低的压降从左侧单向阀通过且流出，还会由另一个口中进入的液压油促进活塞逐步向右移动，将右侧单向阀直接打开，让左右单向阀能够彼此连通并完成回油。

液压锁是开关型阀，其位置状态通常有开与关两种，如果处在两个极限位置，那么，很难做到有效控制。若是在设计过程中不用对泵的流量和使用工况等情况进行考虑，盲目选择液压锁，极易存在运动速度失稳的情况。如果油缸没有杆腔回油，因油缸中的活塞具有一定的作用面积差，在活塞降落过程中具有杆腔的压力，则会使其快速降落且关闭，活塞还会出现停止运动。如果持续保持供油，存在杆腔的压力则会又一次提升到单向阀的开启压力，活塞则会继续运动。由此循环往复，油缸没有杆腔侧的单向阀不停地开关交替，让系统会存在不同程度的抖动现象，还会形成冲击噪声和振动[[1]]。

而后依次用油缸的无杆腔、有杆腔当成进油腔，考虑到液压锁的开启条件以及油缸活塞的受力平衡条件，能够推导出液压锁稳定工作的条件为：

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其中，D指的是液压缸的内径，d指的是活塞杆直径，是液压锁控制活塞的直径，是液压锁阀芯前孔直径。显然，若想将液压锁的压力大小打开并控制，不但需要考虑负载与油缸的结构尺寸，而且需要考虑液压锁的结构尺寸。因此，液压系统在设计过程中需要合理选择液压锁，要综合性分析油缸尺寸和液压锁的结构尺寸的匹配性，不然则会存在很难打开压缩的情况。在应用期间不可避免地会遇到各种各样的问题，需要结合实际问题针对性给予解决。某集团在为掘进机配备机载临时支护装置过程中，需要在升降油缸和支撑油缸的基础上应用液压锁。在应用期间，油缸经常会有抖动和刺耳的异响出现，工作人员认为此现象是因为液压缸内存在气体较多，但是，经过反复的运行可知依旧有抖动现象出现。经过多种方式调试依旧无效。但是全部更换液压缸前液压锁，将其调整为平衡阀之后，抖动现象和异声噪音明显减小。除此以外，还能在回油侧加装单向节流阀，进而给背压施加压力，以此来实现对回油流速的控制，让供油端可以最大限度满足控制油的压力需求。

液压锁旨在将负载保持，并非对速度的控制，属于开关装置，并非调速装置，在高速重载的工况内不适用，经常在运动速度较慢、支撑时间较长的闭锁回路中使用。若是选择借助液压锁实现对超越负载的控制，则会出现很多不稳定的现象。若想在阀开启过程中能够将超越负载的速度合理调节，就能够选用此平衡阀[[2]]。

二、平衡阀的结构和工作原理

平衡阀也叫做下降减速阀、负载保持阀，能够精细控制负载的下降速度。平衡阀集合了上升、节流以及流溢功能为一身。首先，低液阻单向上升功能。如果换向阀在左边位置工作，液压油会从左侧进入，通过较低的压降借助单向阀由下次流出，进入液压缸无杆腔举升负载，之后将回路锁住，最大限度保障负载位置平衡不变。其次是液控节流功能。把液阻节流设置在执行器的出口，可以实现对负载的控制。然而，仅有使用才能伴随着负载的变化而产生变化的液阻，才能让流量在特定程度不会伴随着负载发生变化。在开启平衡阀过程中需要精微调节，实现对负载运动速度的控制，确保其不会受到负载方向和大小的影响。如果换向阀在右位工作，液压油借助换向阀到达液压缸有杆腔，而后备注控制压力口的方式，完成对节流阀开启量的控制。如果负载降低得太快，液压缸上腔实际所需的流量会高于进入此腔的流量，其压力则会大幅度降低，节流口也会逐步地减小，还会将液压油由无杆腔流出的流量降低，借助控制有杆腔流量地发过誓对下降速度进行控制，让负载可以根据标准速度缓慢下降。在平衡阀内，将负载压力的作用面积和控制压力的作用面积之比叫做控制比，也就是为了将开启液控节流通道实际需要的控制压力、负载压力之比。最后则是溢流功能。部分平衡阀因结构原因，在没有压力控制的过程中，负载压力口的压力会因为膨胀或者外力远远高于弹簧设定的压力，而后则会开启溢流功能，防止液压执行器因超压而出现损坏

[[3]]。

三、平衡阀选用准则

平衡阀的最高溢流压力标准需要是系统主溢流阀开启压力的130%之上，在确保稳定情况下，用最高工作压力举升的负载不会由于平衡阀溢流功能而降低。如果负载变化范围较大，应用低控制比的平衡阀，那么，低控制比的控制压力较高，效率不太理想，然而可以提供精准、有效的控制。如果负载相对稳定，应用高控制比的平衡阀，此时的高控制比实际需要的控制压力不大，其反应效率较高，然而，对于变化较大的负载稳定性不太好，整体精准度不足。同时，平衡阀和液压锁不能和中央机能关闭的方向控制阀同时应用，原因在于二者之间的被困压力会让平衡阀和液压锁打开，进而会造成突发的负载动作[[4]]。

结语

综上所述，探究液压系统中平衡阀与液压锁的选用策略极具现实价值和意义。若想充分保障低压系统能够稳定精准控制和运行，需要采用合理的方式选择液压锁和平衡阀，结合其特定的选用准则、功能标准及结构原理，综合性分析其运行需求，由此，才可以充分保障液压锁与平衡阀使用的合理性及科学性，有利于液压系统稳定运行。

参考文献：

[1]马彬锋,贺平均,蔡军党,辛向华,焦丽聪.浅谈大型翻转平台液压系统的设计开发[J].中国设备工程,2021(15):97-98.

[2]石家庆,张建新,张震.阀控缸液压系统变负载工况速度稳定性研究[J].液压与气动,2020(04):153-159.

[3]林壮.平衡阀在掘进机机载临时支护装置液压系统中的应用[J].煤矿机械,2016,37(06):153-154.

[4]张毅.液压系统中平衡阀与液压锁的选用[J].煤矿机械,2016,37(02):128-130.