力士樂 Z2S 系列液控單向閥:為何稱作液壓鎖、原理及行業(yè)應(yīng)用
在液壓控制系統(tǒng)中,執(zhí)行元件的位置保持、負(fù)載鎖定與安全防護(hù)是回路設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。力士樂 Z2S 系列屬于疊加式液控單向閥,行業(yè)內(nèi)普遍將其稱為液壓鎖,是液壓鎖緊回路當(dāng)中應(yīng)用較為廣泛的基礎(chǔ)閥件,依靠錐閥密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)油缸雙向鎖止保壓,廣泛適配各類需要位置鎖定的液壓設(shè)備。


一、Z2S 系列為何被叫做液壓鎖
普通單向閥僅可以實(shí)現(xiàn)單方向通油、反向截止,只能夠阻斷一條油路,無法對(duì)雙作用液壓缸兩腔同時(shí)封閉。而力士樂 Z2S 系列集成兩組獨(dú)立的液控單向單元,可同時(shí)對(duì)液壓缸 A、B 兩個(gè)工作油口實(shí)現(xiàn)密封閉鎖。
當(dāng)換向閥回到中位,控制壓力卸除之后,閥內(nèi)部?jī)山M錐閥芯在彈簧力與負(fù)載背壓共同作用下壓緊閥座,把液壓缸兩腔油液封閉在缸體內(nèi)。即便油缸承受自重或者外部負(fù)載,油液也難以發(fā)生回流泄漏,液壓缸可以穩(wěn)定停留在任意位置,如同機(jī)械鎖扣一般把執(zhí)行機(jī)構(gòu) “鎖住",因此工程領(lǐng)域俗稱其為液壓鎖。
需要區(qū)分,液壓鎖并非機(jī)械鎖止,依靠液壓密封實(shí)現(xiàn)位置保持;只有當(dāng)系統(tǒng)重新提供先導(dǎo)控制壓力,鎖口才可以被強(qiáng)制打開,油缸才能夠再次動(dòng)作。Z2S 采用疊加板式結(jié)構(gòu),直接疊裝在電磁換向閥和油路塊之間,無需額外增加安裝底板,簡(jiǎn)化管路布局,減少管路泄漏點(diǎn)。
二、Z2S 液控單向閥工作原理
Z2S 主要由閥體、兩組錐閥閥芯、控制活塞、復(fù)位彈簧、密封組件構(gòu)成,分為正向通油、先導(dǎo)解鎖、中位鎖止三種工作狀態(tài),部分型號(hào)帶有預(yù)開口結(jié)構(gòu),緩解換向過程當(dāng)中的液壓沖擊。
正向自由通油壓力油從 A 口流入,壓力油直接推開 A 側(cè)錐閥芯,油液順利流向油缸無桿腔 A1,推動(dòng)油缸活塞桿伸出。此時(shí) B 側(cè)錐閥處于關(guān)閉狀態(tài)。油液正向流動(dòng)時(shí)壓力損失較小,不會(huì)干擾油缸正常動(dòng)作速度。同理壓力油從 B 口進(jìn)油時(shí),B 側(cè)單向閥開啟,油液流向油缸 B1 腔,油缸執(zhí)行縮回動(dòng)作。
先導(dǎo)控制反向解鎖當(dāng)換向閥換向,壓力油進(jìn)入 B 側(cè)油路,一路油液通向油缸 B1 腔驅(qū)動(dòng)油缸縮回;另一路壓力油作為先導(dǎo)控制油推動(dòng)內(nèi)部控制活塞,活塞機(jī)械頂開 A 側(cè)錐閥芯。此時(shí)油缸 A1 腔內(nèi)部油液就可以反向回流,完成油缸回油。
簡(jiǎn)單來說,一側(cè)油路進(jìn)壓力油執(zhí)行動(dòng)作的同時(shí),同步輸出控制油打開另外一側(cè)的鎖止閥口,實(shí)現(xiàn)油缸換向。閥件存在固定的面積比,需要達(dá)到對(duì)應(yīng)先導(dǎo)壓力,才可以可靠打開錐閥完成回油。
中位鎖止保壓狀態(tài)電磁換向閥切換至中位,A、B 兩路壓力同步卸荷,控制活塞失去先導(dǎo)壓力。兩側(cè)錐閥芯在復(fù)位彈簧與油缸負(fù)載壓力的共同作用下緊緊貼合閥座,雙向切斷油缸兩腔的回油通路。依靠錐面硬密封,靜態(tài)泄漏量低,油缸可以長(zhǎng)時(shí)間保持當(dāng)前位置,避免負(fù)載下墜、工件松動(dòng)、工位偏移等問題。
回路使用注意:搭配 Z2S 液壓鎖的換向閥,優(yōu)先選用 Y 型或者 H 型中位機(jī)能,保證換向閥中位時(shí) A、B 油口能夠順利卸壓,保障液壓鎖可以可靠關(guān)閉。如果換向閥中位不能卸荷,鎖閥閥芯無法落座,會(huì)出現(xiàn)油缸緩慢沉降的現(xiàn)象。
部分 Z2S 版本帶有預(yù)開口功能,解鎖瞬間會(huì)先做微量泄壓,降低高壓直接釋放帶來的沖擊、振動(dòng)與噪音,延長(zhǎng)閥件與管路使用壽命BuyRexroth。
三、主要應(yīng)用行業(yè)與工況場(chǎng)景
Z2S 系列擁有 NG6、NG10、NG16、NG22 等多個(gè)通徑規(guī)格,最高工作壓力可達(dá) 31.5MPa,適配礦物油、合成液壓油、水乙二醇等多種介質(zhì),覆蓋中小流量到大流量不同工況,應(yīng)用行業(yè)如下:
1、工程機(jī)械行業(yè)
工程機(jī)械是液壓鎖使用較為集中的領(lǐng)域。汽車起重機(jī)、泵車、高空作業(yè)平臺(tái)、剪叉升降平臺(tái)、越野叉車等設(shè)備,多用于支腿油缸、舉升油缸回路。設(shè)備作業(yè)時(shí),支腿伸出之后依靠 Z2S 鎖住油缸,防止支腿受負(fù)載收縮下沉;高空作業(yè)平臺(tái)可以鎖定舉升油缸,避免平臺(tái)自行下墜,提升設(shè)備作業(yè)安全系數(shù)。
2、機(jī)床與鍛壓設(shè)備
折彎?rùn)C(jī)、液壓機(jī)、加工中心液壓夾具大量使用該閥。液壓夾具夾緊工件之后,換向閥中位卸壓,液壓鎖鎖住夾緊油缸,維持夾緊力,防止加工震動(dòng)造成工件松脫;液壓機(jī)滑塊回路,停機(jī)時(shí)鎖住滑塊油缸,避免滑塊依靠自重下滑,保障操作人員安全,保障加工尺寸穩(wěn)定性。
3、注塑與橡塑機(jī)械
注塑機(jī)模具夾緊油缸回路,模具合模鎖緊之后,Z2S 鎖閉油缸兩腔,在保壓、冷卻周期內(nèi)維持合模壓力,減少壓力波動(dòng),降低產(chǎn)品成型缺陷。也用于射膠座進(jìn)退油缸的位置鎖定,穩(wěn)定工位位置。
4、冶金行業(yè)
冶金生產(chǎn)線各類夾緊油缸、升降油缸、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),現(xiàn)場(chǎng)工況溫度變化大,設(shè)備連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。Z2S 疊加閥緊湊的結(jié)構(gòu),適配集成閥組,對(duì)升降、壓緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)位置鎖止,抵抗外部沖擊載荷帶來的壓力波動(dòng),維持設(shè)備工位穩(wěn)定。
5、船舶、港口機(jī)械
甲板機(jī)械、港口小型起重設(shè)備、艙門液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),海上工況震動(dòng)大,對(duì)閥件密封可靠性要求較高。液壓鎖用于鎖止執(zhí)行油缸,規(guī)避停機(jī)、油路壓力波動(dòng)引發(fā)機(jī)構(gòu)誤動(dòng)作,保障設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。
6、自動(dòng)化非標(biāo)設(shè)備
各類自動(dòng)化產(chǎn)線定位油缸、升降移栽機(jī)構(gòu)、工裝壓緊油缸,設(shè)備間歇工作,油缸需要長(zhǎng)時(shí)間停在固定工位。Z2S 可以在油泵卸荷停機(jī)之后,維持油缸位置,不需要系統(tǒng)持續(xù)保壓,降低系統(tǒng)能耗。
四、使用要點(diǎn)簡(jiǎn)述
根據(jù)系統(tǒng)流量選擇對(duì)應(yīng)通徑規(guī)格,通徑過小會(huì)造成壓降偏大,通徑過大不利于閥件響應(yīng);
合理匹配彈簧開啟壓力,自重負(fù)載較大場(chǎng)景,選用開啟壓力更高規(guī)格彈簧;
重視換向閥中位機(jī)能選型,保障控制油可以充分卸壓;
根據(jù)液壓介質(zhì)選型密封件,普通礦物油選用 NBR 密封,水乙二醇、合成介質(zhì)選擇 FKM 氟橡膠密封版本;
液壓鎖用于安全防護(hù)場(chǎng)景,僅作為回路防護(hù)元件,重要安全機(jī)構(gòu)需要增加多重安全防護(hù)設(shè)計(jì),不能單一依靠閥件完成安全保護(hù)。
結(jié)語
力士樂 Z2S 系列疊加式液控單向閥之所以被稱作液壓鎖,核心就是依靠?jī)山M液控單向閥組合,實(shí)現(xiàn)雙作用液壓缸雙向密封,解決負(fù)載沉降、壓力保持、工位定位的工程需求。其疊加式模塊化安裝,適配集成化液壓閥組,憑借穩(wěn)定的密封性能,廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械、機(jī)床鍛壓、橡塑、冶金船舶等諸多工業(yè)液壓領(lǐng)域,是鎖緊回路當(dāng)中十分成熟的控制元件。