液控单向阀应用及动态仿真韩国瑞

煤矿机械Coal Mine Machinery Vol.34No.01 Jan.2013

第34卷第01期2013年01月

0引言

单向阀作为必备的液压元件被广泛应用于各种液压系统中，主要是应用了它的反向截止功能，使液流只能单向流动，如闭式系统的补油回路、与节流阀并联组成的调速回路等。还希望它能够反向流动，而且这种反向流动是可控的，故出现了液控单向阀。

1典型应用举例

（1）用于锁紧回路

对于某些工程机械，为了增加整机稳定性而设置了支腿机构，来扩大它的作业范围。而这些支腿机构往往是用液压缸直接支撑的，工作过程中要求液压缸工作在某个固定位置一定时间，所以为了防止在作业过程中发生“软退”现象，需要控制液压缸内液体的泄漏。一般情况下靠换向阀的中位机能来锁住这种液压缸的位置很困难，这就要加入液控单向阀。液控单向阀成对并联使用，即双向液压锁，锁紧回路如图1（a）所示。

对于一些提升机械，提升中的重物存在重力势能，如果在空中由于机械故障或者实际需要，要求马上锁紧回路，防止重物自然下落造成事故，经常使用图1（b）所示锁紧回路的系统。

（a）（b）

图1锁紧回路

对于锁紧回路来说为了防止换向阀在中位时控制油压不能立即消失而造成误开锁或油缸窜动，一般选择H形或者Y形的中位机能，使液控单向阀锁紧时控制油回油箱。

（2）用于平衡回路

在图2回路中，假设不加入单向节流阀，则当负载下降时即方向控制阀在右位工作时，液压缸上腔进高压油，液控单向阀打开，液压缸下腔油液迅速回油箱。当回油速度过快，将会使液压缸上腔油液供给不足，压力迅速下降，则液控单向阀关闭，负载下降停止。当上腔达到液控单向阀的开启压力时，又开始重复上述过程，从而造成液压冲击和振动。所以在回路中加入了单向节流阀，使负载下降过程中速度能够稳定，构成负载下降过程中的平衡回路。

图2平衡回路

（3）用于旁通回路

这种回路主要用于液压缸的活塞杆和活塞的直径相差较大，在活塞回缩过程中回油流量会比进油量大很多，这不仅可能造成振动和噪声，而且对于能量也是一种浪费。如图3所示，在回路中加入液控单向阀，使活塞回缩过程中的回油可以一部分通过液控单向阀回油箱，这不仅减少了浪费，还可以增加液压缸的回缩速度，提高工作效率。

液控单向阀应用及动态仿真

韩国瑞1，李新平1，王大伟1，许怀安2

（1.山东科技大学，山东青岛266590；2.平顶山东联采掘机械制造有限公司，河南平顶山467021）

摘要：介绍了液控单向阀的原理和典型应用及其在应用中应注意问题。为了更好地应用液控单向阀，对其动态性能进行了仿真，为液控单向阀的参数优化提供了依据。

关键词：液控单向阀；典型应用；动态仿真；参数优化

中图分类号：TH137文献标志码：A文章编号：1003－0794（2013）01－0224－02 Application and Dynamic Simulation of Hydraulic Control Check Valve HAN Guo-rui1，LI Xin-ping1，WANG Da-wei1，XU Huai-an2

（1.Shandong University of Science and Technology,Qingdao266590,China;2.Pingdingshan Donglian Mining Machinery

Corporation,Pingdingshan467021,China）

Abstract:The working principle of hydraulic control check valve would be given,and its several typical applications and note would be listed.In order to better understand the hydraulic control check valve,and provides a basis for the use and optimization of parameters of the hydraulic control check valve,its dynamic performance simulation would be given too.

Key words:hydraulic control check valve;typical applications;dynamic simulation;optimization of parameters

A B P O

A B

P O

W

A B

P O

W

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第34卷第01期Vol.34No.01

液控单向阀应用及动态仿真———韩国瑞，等图3旁通放油回路

（4）用于保压回路

当油缸夹紧工件或者顶起重物时，为了防止突然停电或者其他突发事故使得液压泵供油停止，这时可以用液控单向阀打开储能器回路，用储能器储存的能量保持其压力。如图4所示，当换向阀在左位时，液压油同时流向液压缸无杆腔和储能器，当供油突然停止，控制蓄能器的液控单向阀便会由液压缸无杆腔的压力油打开，蓄能器内的液压油就会进入液压缸以保持其压力。

在此应注意，控制蓄能器液控单向阀必须是带卸荷阀芯的而且是外泄式的。因为此处的液控单向阀的反向出口压力为液压缸的无杆腔，可能压力会很大，从而造成液控单向阀打不开。

图4保压回路

（5）用于高压释压回路

如图5（a ）所示，当三位四通换向阀换向至右位即3得电时，高压油进入液压缸B 腔，同时打开液控单向阀使A 腔回油，液压缸回缩。由于在刚开始A 腔闭锁，内部油液处于压缩状态，同时液压缸也有弹性变形，当液压单向阀突然打开，则A 腔内的液压油会迅速涌出液压缸而释压，造成对液压系统的冲击和整个机械系统的振动。所以在A 腔油路上加一带卸荷阀芯的液控单向阀，并用一个二位两通电磁换向阀对其控制，使三位四通换向阀转入右位工作前短时间内先对电磁阀1通电，释放A 腔部分压力，使压力逐渐降低，从而减小对液压系统的冲击。

由于要一段保压时间，为防止液压缸的突然释压，加入了一个单向节流阀来控制单向液控阀开口的大小，从而控制上腔油压的缓慢释放。

（a ）（b ）图5高压释压回路

2液控单向阀动态仿真为了更好地应用，用matlab 提供的Simulink 动

态仿真工具对液控单向阀做了动态仿真。Simulink 动态仿真不仅可以直观地看出液控单向阀的动态

特性，而且还可以利用Simulink 提供的子系统封装技术，对此系统进行封装，可以很方便地改变系统参数值便可用于其他同类型阀，也为阀的优化提供了便利。

由文献[3]建立的液控单向阀的结构框图可得到其Simulink 仿真结构图并进行封装,封装后的图形如图6，具体过程在此不做详述。在图6的子系统模块中可以设置好参数并保存，对于计算好的参数可以很方便地修改。还可以通过改变某个参数观察这个参数对液控单向阀动态性能的影响。对于某种型号的液控单阀反向开启的流量、压力、阀芯位移的动态仿真结果如图7。由图可看出，在液控单向阀打开瞬间有强烈的振荡而后稳定。

图6

封装系统结构图

（a ）液控单向阀反向开启流量变化（b ）液控单向阀反向开启压力变化

（c ）液控单向阀反向开启阀芯位移变化

图7液控单向阀仿真结果

3结语

本文对液控单向阀的典型应用做了一些总

结，并且可以看出，利用Simulink 提供的子系统封装技术，把建好的系统的数学模型进行参数化封装，经过对系统的仿真，并对其进行参数优化是十分有利的。

参考文献：

［1］陈俞,沈关耿,徐国俊,等.液压阀［M ］.北京：中国铁道出版社，1982.［2］孙伟,孙志朋.液压系统中液控单向阀的合理使用［J ］.机床与液

压,2011（12）：127－129.

作者简介：韩国瑞（1988-），山东济宁人，山东科技大学在读硕士研究生，主要研究方向：机电液一体化，电子信箱：guoruihan1999@.

责任编辑：马宝玲收稿日期：2012－07－2

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