B: 包括控制单元和执行单元。
控制单元与油泵动力单元的距离可近可远,这取决于实际现场工况。所以,中间需要考虑管路连接。控制单元与执行单元的连接方式比较多样,有的控制单元是独立的,与执行单元采用管路连接;有的控制单元集成在执行单元中,例如带液压缸旁块的油缸、马达或者伺服阀控制系统。
一个完整的控制单元与执行单元示意如下。
B.1 控制单元
其功能主要决定了它分为四大类,分别是截止阀、方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。
两张截图均来自力士乐英/中样本。力士乐关于压力控制阀的翻译是不正确的。大家在看力士乐中文版样本时,经常会发现一些翻译错误或值得商榷之处,所以不要迷信。
由各种功能阀组成的典型液压系统示意如下。
二通插装阀,也就是逻辑阀被单独列出来。之所以如此,是因为其安装方式与其他插装阀不同,它属于滑入式插装阀系列,而前面的那些属于板式安装或螺纹式安装。然而,二通插装阀的阀芯与盖板能够进行不同的组合,通过这种方式可以实现诸如方向、压力、流量等方面的控制等不同功能,并且它主要被应用于大流量的场合。
如下所示就是阀芯与盖板实现方向和流量控制的一些示例。
B.1.1 截止阀
截止阀主要包含单向阀。截止阀还包含液控单向阀。截止阀也包含平衡阀,并且平衡阀可归属于压力控制阀。
单向阀的主要作用是控制液体的单向流动,以防止倒流。例如,在泵出口以及回油管 T 上,通常都会考虑安装单向阀。
液控单向阀即大家常提及的液压锁,可参考原理图。左边的为外控外泄型,采用板式或螺纹式安装;右边的是内控内泄型,以叠加式安装。液压锁的功能在于,当所有电磁阀失电时,它能将油缸内的油封住,以实现保压,从而确保设备静止不动且安全。平衡阀的功能除了能实现上述那些功能以外,还能够平衡负载。尤其是在垂直工况下,有了平衡阀的存在,负载就不会出现快速下滑的情况。
B.1.2 方向控制阀
方向控制分类方式多种多样。
根据控制方式,有手动、气动、液动、电动等之分。
依据工作位置的数量,有两位、三位等情况。查看原理图可知,左边的图是两位电磁阀,右边的图是三位电磁阀。
方向控制阀都有一个默认的中位机能。在失电的工况下,阀会回到某个初始位置。对于三位阀而言,中位机能的选择非常重要,因为它涉及到系统工作的可靠性以及安全性等方面。以下给出了一些中位机能的示例。每种机能都有其特定的使用特点。例如对于 E 机能,在断电时,P 以及 A、B、T 这四个有口都不通。在定位要求不高的场合,就可以不使用液压锁了。对于 H 机能,P 以及 A、B、T 四个有口均相通,并且四个油口的压力都卸荷。对于 J 机能,P 被封死,A、B、T 这三个油口泄压。
有先导级和无先导级这两种情况,方向阀据此分为直动式和先导式。NG6 能够做成直动式的电磁阀,NG10 也可以做成直动式的电磁阀。要是通径增加了,那就是先导式的了,先导部分采用 NG6 的电磁换向阀,其中位机能通常为 J,这样能保证主阀的两个弹簧腔及时回油,不会留下背压。当下,NG10、NG16、NG25 以及比它们更大通径的都是先导式电液控制的。
直动式电磁阀如下示意,由电磁铁提供的推力直接驱动阀芯运动。
先导式电液换向阀的情况如下。先导级是直动式电磁阀,它的 A 口和 B 口分别对主阀芯的两端产生作用,这种作用属于液动力驱动。
B.1.3 压力控制阀
压力阀主要分为三种:溢流阀、减压阀、顺序阀。
溢流阀,有时也被称作安全阀,它是依据其功能来进行定义的。主要用来限定系统或者局部回路的压力,以防止压力出现过载的情况,从而起到保护泵或者回路中油缸的作用。所以,溢流阀的入口是高压的,而出口应当是零压回油的。并且它还分为直动式和先导式这两种类型。
下图是先导式电磁溢流阀,先导级设定了阀的设定压力。电磁阀得失电能够决定系统是加载还是卸载。
减压阀的作用是改变二次回路的压力,能让二次回路在低于系统压力的工况下工作。减压阀有直动式和先导式这两种类型。这里有板式安装先导式减压阀。
减压阀有一个泄油口 Y,它必须零压回油箱,否则无法实现减压。从下图可以看出,利用减压阀的这种特性,能够实现两种压力控制。电磁阀失电时,Y 口零压回油箱,减压阀按照其正常原理工作,从而实现减压;减压阀得电时,Y 口被堵死,此时减压阀不减压,二次回路压力将等于一次回路压力。
顺序阀主要在顺序回路中被使用,例如在机床等需要实现顺序控制的场合。顺序阀与溢流阀存在不同之处,其中溢流阀的出口是通向回油箱的,而顺序阀的出口则是连接到下一个元件或回路。图示展示的是板式安装先导式顺序阀的结构。
B.1.4 流量控制阀
流量控制阀是一个统称范畴,包括节流阀和调速阀。
节流阀可用于对速度控制精度要求不高的场合。它受温度和负载的影响比较大。所以,通过它调节的速度不一定是稳定的。节流阀有管式、板式、叠加式、螺纹插装式等不同的类型。
调速阀带有压力补偿功能,所以节流口前后的压差是固定的。当把固定节流口的大小调节好之后,即便负载发生变化,经过该阀的流量依然不会改变。从理论上来说,其调节控制的精度要高很多。
结构与符号示意如下。
上面谈到,方向控制阀、压力控制阀以及流量控制阀,它们都是开关式的控制,并且不能实现连续的调节,这种连续调节需要人工来进行调节。如果这些阀在调节方式上发生改变,变成比例控制信号,那么就能够实现比例方向阀/伺服阀、比例压力阀以及比例流量控制阀。
系统图工作原理说明
带单电磁铁的两位 N 通阀失电处于右位时,左边一组阀的情况如下:比例/伺服阀前后的液压锁 X 口连通 T 口并泄油,液压锁锁定,油液不能逆向流动。当该电磁阀得电处于左位状态后,高压油与 X 口接通,两个液压锁打开,此时比例/伺服阀便可工作。比例阀或伺服阀依据油缸的位移或者压力信号,来对阀芯开度进行改变,以此实现连续调节。比例阀或伺服阀的给定信号类型较为多样,其中可以有±10mA 的电流信号,也可以有 4 至 20mA 的电流信号,还可以有±10V 的电压信号等。比例阀或伺服阀前面的减压阀回路是用来进行压力选择的。参考之前所提到的内容。
右边一组常规回路与左边比例/伺服阀回路并联,此回路包含:三位 N 通换向阀、液压锁和节流阀。当电磁阀失电时,阀芯处于中位,液压锁的控制油会回油箱,并且能够可靠锁定。在液压锁之后是节流阀,通过出口节流,使得油缸动作回程时有背压,所以动作更平稳。对于某些回路,如果想要油缸启动平缓,还可以采用进口节流的方式。该回路是用于自动化面板上的手动慢速操作的。它与比例/伺服阀回路是相互独立的。
B.2 执行单元
执行单元根据执行器的运动方式来区分,若执行器是直线运动方式,就有液压缸;若执行器是回转运动方式,就有液压马达。
液压缸依据结构可分为单作用缸和双作用缸。其中,单作用缸意味着油缸仅有一个腔与液压油相通,而另一个腔则通过弹簧或者重力等方式来达成控制。双作用缸则是指油缸的活塞杆两腔都需要接通液压油,以此分别实现伸出以及缩回的控制。
按照有无活塞杆来划分,可分为柱塞缸和活塞缸。柱塞缸的特点是油缸活塞大小与杆相同,只有一个腔进行工作。并且其回程通常需要依靠重力。而活塞缸是指带有活塞杆的油缸,它又能够分为单活塞杆和双活塞杆。
可分为单级缸与多级缸。单级缸具有一个活塞杆。多级缸则是在活塞杆内部还存在活塞杆。
液压马达主要用在一些回转运动如一些设备行走控制等。
下面示出的是部分执行元件符号与结构,供参考。
结语
今天的介绍不能涵盖液压知识的所有方面,更多且更深的知识需要我们持续进行积累。
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