液压液力HYDRODYNAMICS & HYDROSTATICS 张红军，冯书亮，祖国栋，李 艳
（郑州新大方重工科技有限公司，河南 郑州 450064）
［摘要］针对重型平板车上多种悬挂液压系统管路防爆阀的基本结构、工作原理以及典型运用进行分析，对不同类型的管路防爆阀的功能进行比较，指出在液压系统设计选型时应注意的问题，为正确使用 提供了切实可行的方法，提高了平板车悬挂系统的可靠性。
［关键词］防爆阀；原理分析；工况应用；液压悬挂系统
［中图分类号］U173.4 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2015）09-0101-04
Principle analysis and application of explosion-proof valve for hydraulic system pipe ZHANG Hong-jun，FENG Shu-liang，ZU Guo-dong，LI Yan
悬挂液压系统是重型平板运输车的关键组成
部分，本文结合重型平板运输车的使用工况，对应
用于悬挂液压系统的各类型防爆阀的结构原理进行
分析，为防爆阀的选型和悬挂液压系统的设计提供
参考。
1 防爆阀原理
防爆阀的基本原理是利用进出口两端的压差
与弹簧力的不平衡，当管路中流量超过设定值时，
两油口之间压差增大，克服弹簧力推动阀芯运动，
切断油路，从而防止发生事故，直到恢复正常压力
后，防爆阀方能开启。防爆阀的基本工作原理如图
1所示。
图1 防爆阀原理图
当液压油由B流向A时，由于阀芯与阀套间流
道的节流作用，压力从p2降为p1，阀芯受到与流动
方向相同的压差作用力，正常工作状态下，压差不
超过弹簧力，阀口开启，即
Δp=p2-p1<F/A
其中p2、p1为防爆阀的进出口压力；F为弹簧力，
F=KΔx；K为弹簧刚度；A为阀芯有效作用面积。
当一侧管路发生破裂时，经过节流口的流量
急剧增加，根据常用的节流口流量公式
*
v
q A
P
式中 q v——通过阀芯节流口流量；
μ——阀口流量系数；
A——过流面积；
Δp——孔口前后压差；
ρ——油液密度。
可知在不考虑阀芯孔口形状及油液参数的影
响时，压差与通过流量是平方关系。流量的增加
引起压差增大，能够克服弹簧力，即Δp=p2-p1>F/
A。推动阀芯移动，迅速关闭阀口。
DOI:10.1981.2015.09.011
［收稿日期］2015-06-15
［通讯地址］张红军，河南省郑州市二七区马寨工业园区
明晖南路1号
液压液力
HYDRODYNAMICS & HYDROSTATICS
2 Ⅰ型管路防爆安全阀
频偏Ⅰ型管路防爆安全阀能够防止由于管路破裂、管路接头脱落等情况引起的执行机构下降失控，其结构及原理如图2所示。
图2 Ⅰ型管路防爆阀原理及结构图
防爆阀的B口直接连接执行机构，F口连接危险管路。在正常情况下，阀芯在弹簧力的作用下离开阀座，维持一定的开度。液压油从F到B可以正常通过，从B到F由于节流作用会产生一个压差，在管路工作正常的情况下，从B到F产生的压差不会超过弹簧力，阀芯维持一定的开度，液压油可以正常流通。如果F端连接的危险管路（如胶管）出现泄漏，从B到F的流量会大大增加，当压差超过弹簧力时，阀芯立刻关闭，负载能够停留在管路破裂瞬间的行程位置上。当F端恢复正常压力后，防爆阀再次开启［1］。
机器人搬运
此类防爆阀的安装如图3所示，防爆阀直接装在油缸上，F口通过胶管接主管路。出现故障时，只能保持单个油缸内部的油量不泄漏过多，从而避免柱塞缸在外载荷作用下回缩，引起事故。如果用于双作用活塞缸，更需注意油缸速比引起的变化。而在某些特殊场合，不是将液压油封在油缸内，而是允许油液缓慢泄漏，使负载稳定下落。缺点：（1）Ⅰ型管路防爆安全阀不适用多个油缸并联的 回路上，只能保持单个油缸正常工作；（2）如果不是直接安装在油缸上而是安装在管路中，防爆阀与油缸之间的管路出现破损时则起不到保护作用。
3 Ⅱ型管路防爆安全阀
在重型载重车辆上，由于悬挂油缸安装位置所限，无法直接安装I型管路安全阀，只能通过胶管连接。此时往往有多个悬挂油缸并接到1根主管路上，形成共点供油，同一供油点内悬挂油缸的压
力相同，而由于路面不平引起的油缸伸缩导致同一供油点的油缸之间存在液压油的流动。此时需要采用Ⅱ型管路防爆安全阀［2］，其原理及结构如图4所示。
图4 Ⅱ型管路防爆安全阀原理及结构图
安装时，P 1口通过胶管接到油缸上，P口通过硬管接到主管路上。如图5所示。
图5 Ⅱ型管路防爆阀安装图
正常工作时，在弹簧力的作用下，阀芯处在
右位，液压油经过P到P 1口，克服载荷动作。一旦
图3 Ⅰ型管路防爆阀安装图
P 1口连接的胶管发生泄漏，P口的压力通过阻尼孔作用在阀芯左侧，推动阀芯右移，将液压油封闭在管路中，从而使其余油缸保持正常的工作状态，避免发生更大的事故。
Ⅱ型管路防爆阀适用于多组油缸并接为一点的场合，一旦1个油缸连接的胶管发生故障泄漏，能维持其余油缸的压力恒定。
4 Ⅲ型管路防爆安全阀
Ⅱ型管路防爆安全阀虽然适应多个油缸并接为一点的系统，但仍有一定缺点，即用硬管连接P 口与主管路，管路布置难度大、灵活性差。Ⅲ型管路防爆安全阀对此进行了改进，其原理及结构如图6所示。
C
C 图6 Ⅲ型管路防爆安全阀原理及结构图
Ⅲ型管路防爆安全阀可任意安装（如图7），当双向防爆阀B口与悬挂油缸之间的管路损坏时，液压系统中的液压油迅速进入A口，通过双向防爆阀从B口大量泄漏，使作用在阀芯上的液压作用力大于弹簧力，在压差作用下阀芯左移，封闭液压系统的液压油，使发生故障的液压悬挂油缸与整车隔离，防止系统中的液压油大量外泄，保证车辆运行安全；当双向防爆阀A口与液压系统之间的管路损坏时，悬挂油缸里的液压油迅速进入双向防爆阀B口，从A口大量泄出，在压差作用下阀芯右行，封闭发生故障的液压悬挂油缸，防止车辆发生倾
覆［2］扑克牌纸
［4］
。图7 Ⅲ型管路防爆安全阀安装图
5 双管路防爆阀
双管路防爆阀分A型和B型两种，成对安装，用2根胶管连接。该防爆阀也是利用压差原理和并联冗余
设计，利用2根液压软管将单个悬挂油缸与悬挂主管路连接，悬挂液压软管的两端均安装防爆阀，其原理、结构及安装图如图8、9、10所示。两
种防爆阀内部阀芯结构相同，只是阀体不同，其中A型为管式结构，布置在管路上，B型为板式安装，安装在油缸底板上，油口处用O形圈密封。
A
B
端盖壳体阀芯阀芯
图8 A型双管路防爆阀原理及结构图
图9 B型双管路防爆阀结构图
A型双管路防爆阀用来封闭悬挂液压系统的一侧，B型双管路防爆阀用来封闭悬挂油缸，2个双管路防爆阀之间用胶管连接。液压油从A型双管路防爆阀的中部进油口进入，通过阀芯两端的节流孔和胶管分别到达B型双管路防爆阀的两端，再通过
液压液力
球墨铸铁管qiumogg
HYDRODYNAMICS & HYDROSTATICS
项目
1000t级履带起重机
XGW1100溜尾机
运营成本
人员需求（设备拆装）/人
10
4
服务起重设备1台150t履带起重机+1台50t履带起重机1台50t履带起重机
安全及节能降耗
安全便利性挂钩需高空作业
在地面操作节能降耗
节约大量钢材、燃油等
续表
XGW1100溜尾机的成功研制和应用，是在大型设备吊装领域的一个重大突破，用吊装业内人士的话说“是吊装机具设计的一次技术革命”。透平式压缩机
［参考文献］
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［5］ 杨文柱. 重型设备吊装工艺与计算［M］. 北京：中
国建筑工业出版社，2000.
B型双管路防爆阀的中部油口进入悬挂油缸。正常工作状态下，由于阀芯加工的对称性，液压力和两端的弹簧力平衡，将阀芯限制在中位，当某一端管路出现泄油故障时，悬挂主系统一侧的液压油大量泄出，压差克服弹簧力，使阀芯向泄漏一侧移动，迅速关闭系统中的液压油，而另1根胶管保持正常
通路；同样，悬挂油缸一侧的B型双管路防爆阀也在压差作用下封闭泄油侧，将液压油封闭在悬挂油
图10 双管路防爆阀安装图
缸内部。系统由原来的2根管路联通变为1根管路联通，可继续保持正常有效工作状态。该防爆阀经过本公司数百台平板车的安装应用，未发生过一起由于胶管泄漏而引起的车辆倾覆事故，其可靠性完全满足要求。
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