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液控单向阀保压失效问题的研究

黄玉琴

（甘肃建筑职业技术学院 ，甘肃 兰州 730050）

摘 要 本文针对在工程实践中出现的液控单向阀保压失效问题，阐述了其工作原理，对液控单向阀保压失效问题进行了分析，并提出三种可行的解决方案。经实践证明，此三种方案均可有效的解决液控单向阀保压失效问题。
关键词 液控单向阀 保压 泄漏

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，导致液控单向阀的泄漏，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件2)：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χ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χ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χ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YA1得电、同时YA2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，YA1失电、同时YA2失电，换向阀工作在中位，A1口及χ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，YA2得电、同时YA1失电，压力油由P口经换向阀3至χ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]

图1液控单向阀的工作原理 图2蓄能器、液控单向阀构成的保压回路法

图3软密封法
1 液压缸 2 液控单向阀 3 J型三位四通电磁换向阀 4 蓄能器
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。

2． 液控单向阀的泄漏分析及常见的几种解决方案

液控单向阀一般采用金属锥面密封形式，在保压腔压力的作用下，依靠阀座内孔的尖角处被阀芯挤压出一圈窄窄的密封环带来获得较高的密封性能。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问题[5]，导致阀芯与阀座之间就会出现很小的缝隙，引起微量的泄漏。这微量的泄漏对泄漏量要求不高的液压系统来说是允许的，所以中外液控单向阀的这种结构一直沿用至今，但对于采用液控单向阀保压的系统来说就难以适用了。
在实践工作中，本人也遇到过液控单向阀保压失效的问题；根据其泄漏原因，在实践中总结出以下三种解决方案，在实际应用中都能有效地防止系统保压失效问题的出现。
2.1研磨法
研磨法即是采用人工研磨的方法，反复研磨，使阀座锥面与阀芯达到零泄漏的目的；在工程实际中，一般使用煤油来判断液控单向阀是否达到零泄漏。具体方法如下：先将阀座与阀芯垂直位置放置，用煤油滴在阀芯上腔即A2口，利用煤油的低粘度，观察阀芯下腔即A1口是否有煤油渗出，从而判断阀座锥面与阀芯间是否密封完好。但需要专业钳工配合作业，且维修时间较长。
此方法一般应用在以下液控单向阀保压失效的场合：
1）设备维修及调试。在这种场合，系统不宜作较大改动，故多采用研磨法。
2）特种实验设备中。如：在设计汽车刹车泵泵体高压实验台时，采用液控单向阀保压，通过精密压力表显示的压力是否降低来判断泵体有无砂眼等铸造缺陷；在这系统中遇到液控单向阀保压失效的问题时采用研磨法较为有效。
2.2蓄能器、液控单向阀构成的保压回路法
蓄能器、液控单向阀构成的保压回路法就是通过在A2口至液压缸无杆腔之间设置蓄能器来弥补液控单向阀的泄漏，从而解决液控单向阀保压失效的问题，如图2所示。但此方法增加系统的设计成
本，而且在系统工作时必须考虑蓄能器的充液及放液时间是否影响系统的工作循环。[6]
此方法一般应用在装卡设备及压制成型设备中的保压系统中。特别是通过保压压紧的工件有安全方面的考虑时，可在A2口至液压缸无杆腔之间再设置压力继电器，一旦保压失效时，压力继电器发讯，使系统停止工作。
2.3软密封法
软密封法就是在液控单向阀的阀座与阀芯之间采用O型密封圈密封，可保证液控单向阀零泄漏（见图3）。此种液控单向阀采用对标准液控单向阀进行改制的方法来实现的。其阀芯部分设计有O型密封圈的密封槽，用于安装O型密封圈；其阀座设计成锥面，锥度较阀芯大0.5°左右，且对锥面加工质量要求不高。阀关闭时，O型密封圈受压力油挤压作用，填充了阀座与阀芯之间的间隙，有效防止液控单向阀的泄漏，从而达到系统保压的目的。
软密封法在理论上可应用在大多数保压系统中，但由于O型密封圈容易损坏，致使液控单向阀的寿命较短，故在实际中只应用于一些特殊场合。随着密封材料的逐步改进，此种方法对液控单向阀
实现零泄漏具有很大的发展前景。

3． 结论

液控单向阀在系统保压的应用中，从理论上来看，采用锥面的密封效果较好；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因数的存在，在实际工程中经常出现系统保压失效的问题。针对这些问题，结合实践工作经验，总结出研磨法、蓄能器、液控单向阀构成的保压回路法及软密封法三种解决方案，前两种方案经过实践检验，具有一定的借鉴价值；后一种由于密封材料的寿命较短，还需要进一步研究，但也可为读者提供一种解决液控单向阀零泄漏问题的思路。
参考文献：
【1】刘哲.液压系统油液泄漏因素和防止措施的探讨,兰州工业高等专科学校学报,1999,(2):20-22
【2】王占林. 近代液压控制[M]，机械工业出版社，1997.

The Research of Keeping Pressure Expiration in Hydraulic Control Non-return Valve

HUANG Yu-qin
（ Gansu Construction Vocational Technical College，lanzhou730050）
Abstract This paper aims at the problem of keeping pressure expiration in hydraulic control non-return valve in engineering and introduces their operation principle in detail. We also analyze the causation of the keeping pressure expiration and present three feasible projects. According to the practice, the problem of the keeping pressure expiration can be solved availably when we use the three projects.
Key words hydraulic control non-return valve; keeping pressure; leakage