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讨论一下液压系统中,平衡阀、抗衡阀、counterbalance valve的作用

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概述

 今天在学习的时候,看到了平衡阀(抗衡阀、counterbalance valve)的介绍,就想拿来讨论一下,其实在我的工作中,使用平衡阀的工况非常少,但在起重机系统,悬吊重物的时候,平衡阀几乎就是必选元件了。
 它解决两个问题:
 1.重物引自身重量,会产生一个很大的向下作用力,执行器向下运动时,速度自然就会被迫加速,所以要考虑限制速度的功能。
 2.重物悬吊在半空,不允许突然掉落的现象,对被起吊物体或下方的人员,都是极大的安全隐患。比如,泵忽然试压,停电因素,系统泄漏,元件故障等因素。

平衡阀的符号

pinghengvalve.jpg
 原理符号比较直观,它允许油液经过单向阀从2口流向1口,但从1口流向2口的时候,就要经过溢流阀,3口是遥控口,会抵消其中一部分弹簧设定力,剩下的力,就应该由重物产生的力来抵消。

平衡阀的工作原理

平衡阀动画

平衡阀的功能

 在概述中提到了平衡阀的两个功能,那平衡阀到底是为了调速还是还是为了抗衡失重意外?
 我一直在思考一个问题,如果把上图中的平衡阀替换为单向节流阀,是否也可以达到同样的目的?
 以下只是我个人的见解:
 如果是单向节流阀是可以调速,可以防止重物瞬间掉落,但不会停止重物,而且调速受到重物重量的影响,使用非常不便,
 平衡阀的功能当然是优先安全因素,防止重物意外掉落,只是在平衡重物的重量时,阀前后的压差减小,使得对应的流速减小,流量降低,最终执行器的速度也会降低。

导压比

 在选择平衡阀的时候,一般厂家都会给出平衡阀的各种导压比。
daoyabi.jpg
 那什么是导压比呢?
 不懂,咱就搜,善用利用网络:看解释
 先导比=【溢流压力设置-负载压力】/先导压力
 更准确的来说,平衡阀先导比是先导面积和溢流面积之比。
 当先导油口没有压力油时 ,平衡的开启压力就是弹簧设定值 .
 若没有先导供油 ,平衡阀由负载 打开,压降随流量增大会剧烈增加.若不考虑出口压力影响的话先 导压力=(设定值-负载)/面积比。对于平衡阀,假如其导压比为 3:1,由于先导油与进油口打开阀芯对应的受力面积不同存在 3:1 的比例关系,所以打开阀芯需要的控制压力要低,控制压力与进油口打开阀芯的压力比例近似为 1:3
 不同的导压比
 3∶1 (标准) 适用于负载变化较大的状况及工程机械负载的稳定。
 8∶1 适用于负载要求保持恒定的状态。

为啥要设定先导这个功能?

 上面其实已经说了:“若没有先导供油 ,平衡阀由负载 打开,压降随流量增大会剧烈增加”增加先导功能,可以使阀的开度随负载的速度变化和调整,最终达到平稳运行速度的目的,同时也可以对先导阀预先泄掉一部分弹簧压力,防止平衡阀的进油口压力过高。(纯属我个人理解)

平衡阀选用注意事项:

1、流量可以略高于额定流量工作;
2、尽可能用低先导比的阀,更稳定;
3、平衡阀是用来控制压力,非速度;
4、所有的设定压力都是开启压力;
5、不能用作溢流阀;
6、尽可能靠近执行器,防止软管爆裂。
7、一般来说,弹簧力的设定值至少应为重物产生力的1.3倍。

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