行程控制单向阀及其在组合机床液压系统中的应用

Travel Control Single Direction Valve and Its Application in
Hydraulic System of Modular Machine Tool

Wang Dapeng　Chen Chen

Abstract　This paper briefly introduces structure,principle,application and feature of a new element named travel control single direction valve.
Key words:travel control; single direction valve; modular machine tool; hydraulic system

1　行程控制单向阀的结构原理

1.1　结构一――常态单向式行程控制单向阀

　　用行程阀中的顶杆和滚轮取代液控单向阀中的控制活塞等液控装置部分，就可构成行程控制单向阀，如图1所示。

　　　图1　　　　　　　　　　　　　图2

1.2　结构二――常开式行程控制单向阀
　　除上述常态时，当阀芯被压下后，双向导通类型行程控制单向阀外，还可以做成常态时双向导通，当阀芯被压下后，则正向导通、反向截止类型的行程控制单向阀。具有该功能的行程控制单向阀称之为常开式行程控制单向阀，用图3所示符号表示其功能。图4～图7为其三种结构原理图。
 

图3　　　　　　　　　　图4　　　　　　　　　　　　图5　　　
 

图6　　　　　　　　　　　　　　　图7

　　图4和图5所示为同一种结构的行程控制单向阀的两种不同的工作状态。图4所示为阀芯被压下前的常态，油口A与P双向导通；图5所示为阀芯被压下后的工作状态，压力油可从油口A，推开单向阀阀芯，通向油口P，而不能从油口P反向流向油口A，行程控制单向阀处于单向导通状态。其结构主要特点就是在常开式行程阀阀芯中制作一个单向阀，其体积小巧紧凑，外油路连接简化。
　　图6和图7所示为锥阀芯结构，阀芯被压下后，阀口关闭紧密，密封性良好。当阀芯压下前，油口A与B双向导通；当阀芯被压下后，压力油可从油口A流入，推开锥阀芯，从油口B流出；而不能反向流入，行程控制单向阀此时处于单向导通状态。图6结构有外泄油口Y，图7所示阀芯上有径向油孔，两种结构各有特点，可酌情选用。
1.3　结构三――行程控制与液控(复合式)单向阀
　　把原有液控单向阀中的控制活塞由单杆改变成双杆，或在控制活塞无杆腔一侧增加行程阀的顶杆和滚轮结构，就可形成行程、液压复合式控制单向阀。其结构仍很简单，仅比液控单向阀多了一根活塞杆或顶杆滚轮，而应用则更灵活机动。可酌情选用行程控制式或液压控制式。

2　行程控制单向阀在组合机床动力滑台液压系统中的应用

2.1　组合机床动力滑台原有一种液压系统
　　图8所示，为组合机床动力滑台原有的一种液压系统，适用于钻和镗等的二次进给工作循环。
 

图8

　　如果用两个(仅两个)行程控制单向阀取代图8系统中的行程开关C1和C2、二位三通电磁换向阀5及10、液控单向阀6与9共六个元件，完全可以实现图8所示液压系统的工作原理，如图9和图10所示。

图9　采用常态单向式行程控制单向阀液压系统
 

图10　采用常开式行程控制单向阀的液压系统

2.2　常态单向式行程控制单向阀液压系统原理
　　图9所示的动力滑台液压系统采用了常态单向式行程控制单向阀。滑台在工作循环过程中，各电磁铁及行程控制单向阀的动作顺序见表1。适用于钻和精镗等的二次进给工作循环。
　　(1)快进　1DT通电，行程控制单向阀5的阀芯被压下，液压缸12差动连接。油路为：
　　进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→换向阀4→液压缸12左腔。
　　回油路：液压缸12右腔→行程控制单向阀5→换向阀4→液压缸12左腔，形成差动连接。
　　(2)第一次工作进给　1DT通电，行程控制单向阀5和6的阀芯分别被松开复位与压下，阀5处于单向导通状态、阀6则处于双向导通状态。其油路为：
　　进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→换向阀4→液压缸12左腔。
　　回油路：液压缸12右腔→精滤油器→温度补偿调速阀7→行程控制单向阀6→油箱。
　　(3)第二次工作进给　1DT通电，行程控制单向阀5和6的阀芯均被松开复位，处于单向导通状态。其油路为：
　　进油路：与第一次工作进给时相同。
　　回油路：液压缸12右腔→精滤油器→温度补偿调速阀7→温度补偿调速阀8→油箱。
　　(4)死挡铁停留　液压缸二次工进终了碰死挡铁后，液压缸右腔的压力下降到压力继电器DP的调整值时，发出信号，并通过时间继电器延时，以控制停留时间。与图8所示系统中死挡铁停留阶段的原理相同。
　　(5)快退　时间继电器延时完后发出信号，使电磁铁1DT断电，2DT通电，则滑台同样快速退回。其油路为：
　　进油路：滤油器1→变量泵2→单向阀3→换向阀4→行程控制单向阀5→液压缸12右腔。
　　回油路：液压缸12左腔→换向阀4→背压阀11→油箱。
　　(6)原位停止　液压缸回到原位时，滑台上的撞块压下行程开关C3，使电磁铁2DT断电，至此全部电磁铁断电，行程控制单向阀5和6的阀芯分别处于被压下与松开状态，换向阀4中位接入系统工作，变量泵2输出油液仍经背压阀11流回油箱，液压缸静止不动，实现了图8所示液压系统的工作循环。
　　控制压块可设置两块，错开排列在与运动方向平行的滑台的两条平行线上，分别用来控制阀5和阀6阀芯的动作。压块错开排列是因为考虑调整时能更机动和灵活方便，避免相互干扰。
2.3　常开式行程控制单向阀液压系统原理
　　图10所示的动力滑台液压系统采用的是常开式行程控制单向阀，该系统的工作原理与图9所示系统的原理雷同，读者可以根据其电磁铁及行程控制单向阀动作顺序表2自行分析。该系统也适用于钻和精镗等的二次进给工作循环。
　　图9与图10所示系统中的阀5及阀6，也可以一个为常开式、另一个为常态单向式行程控制单向阀。其动作原理亦不难分析。

3　行程控制单向阀的特点

　　行程控制单向阀系一种新型控制元件。如单向阀采用锥阀芯，具有良好的反向密封性能，同时也具有行程阀的一些特点，如结构简单紧凑、动作可靠、换向位置精度高，改变挡压块的迎角或凸轮外形，可使阀芯获得合适的换位速度，以减小换位冲击。
　　此外，应用于如图9和图10所示油路中，仅采用了两个行程控制单向阀，就可以取代图8油路系统中六个元件，使回路元件减少、连接简化、造价降低。
　　同时，由于元件数目减少，使系统反应加快，动作转换更灵敏。以快进结束转换成一工进为例，如图8所示系统，须等工作台上撞块压下行程开关C1，C1发出信号给3DT和4DT电磁铁，其间需时若为t1，t1后，电磁换向阀5和10动作，其换位时间假定为t2，（t1＋t2)后，液控单向阀6和9才开始动作，其动作时间假定为t3；则至少须经过（t1＋t2＋t3）时间后，工作台才可能由快进转换为一工进。由于控制元件多，控制链长，动作转换需时累计亦就长。而在图9与图10系统中，因控制元件减少，控制路线缩短，故动作转换时间也就短。只需压块松开或压下行程控制单向阀5和6后，动作就可马上转换，需时仅为t3，故变换加快、反应灵敏、换接位置准确。
　　另外，因行程控制单向阀依靠装在工作部件一侧的压块或凸轮移到预定位置压下或松开阀芯来工作的，因此它如同行程阀一样不能安装在液压站上，须安装在液压缸附近，所以连接管路较长，整个液压装置不够紧凑。

作者简介　汪大鹏　男，1949年生。副教授。邮编：410008
作者单位：长沙大学

参考文献

1　俞启荣主编.机床液压传动.北京：机械工业出版社，1984
2　丁树模，姚如一主编.液压传动.北京：机械工业出版社，1992

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