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摘 要：就平衡阀的结构原理和常见的故障成因进行了较细致的分析和探讨。
关键词：平衡阀；液控单向节流阀；外控顺序阀
中图分类号：TD422.4+7 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(2008)08—0180—01
1 平衡阀及其分类
为了防止油缸、马达等液压执行元件在受重力或特定外力作用时产生滑动，常常在该执行元件上安装一种依靠自身背压限制这种运动的阀，这种阀就是我们所说的平衡阀。平衡阀是吊车的变幅油缸、伸缩油缸及卷扬马达上必备的重要安全装置。平衡阀的作用，一是为了能使油缸在受特定方向上外力作用时产生背压并阻止这个方向上的运动；二是为了防止油缸活塞超速下降并有效地控制下降速度。由此看来，在活塞下降过程中油压受节流阻尼是必要的，这种“刹车”性质的能量损耗是有益的，但是在活塞顶升过程中这个单向阀被异化成顺序阀的强阻尼作用，必然会造成工作油压力的衰减，形成液压油的高温和动力消耗。为了克服这
个不足所以在该阀上又同向地并联了一个单向阀，这样在油缸顶升中液油就可以通过这个单向阀轻松地跨越这个阻尼作用了。这就是在许多吊车液压图上我们看到其在平衡阀一旁再并联一个单向阀的原因。从图纸上看这样两个单向阀并联似乎很是没有必要，但是如果真的没有了这个并联的单向阀，吊车的工作是仍然可以进行，但是对于提高吊车效率、增加动作速度以及防止液压油高温是很有必要的。
平衡阀就其结构和工作原理不同又可分为若干种。目前在吊车上运用最广、经常能见到的平衡阀一般有单向节流式的和单向顺序式的两种。
2 两种平衡阀的结构与工作原理分析
2.1 单向节流形式的平衡阀
单向节流形式的平衡阀是指该阀在形式上是由单向阀和节流阀组成，但它又不同于普通单向节流阀。普通单向节流阀的三角节流槽贯穿阀芯上的密封环线，切断了密封环线,所以它没有完全关闭油流的结构，而且阀芯的弹簧很软，液流正向流动时可轻松打开单向阀而通过，但在反向来油时，单向阀回到关闭位置，油液只能慢慢通过阀芯上的节流槽，使其在反方向上受节流而降低运动速度。可见它在正反两个方向上都能不同程度地使油通过；单向节流形式的平衡阀与之是不相同的：首先这个节流阀的节流槽开设位置不同，这里的节流槽并未穿过阀芯的密封环线，所以它有完整的密封环，可以在一定情况下完全地切断流油。其次阀芯上的弹簧刚度大大加强，使单向阀的单向通过功能几乎被异化成了顺序阀功能。常态下单向阀芯被弹簧压紧而完全处于关闭状态，可实现背压，并阻止油缸在反方向上的运动。在阀芯对面又增加了一个导控活塞，可以在外来控制压力作用下推动单向阀芯开启，实现油液反向导通，并可根据外控压力改变其开度实现节流口大小的调节，以达到控制油缸或马达运动速度的目的，从这一点上说把它叫做“液控单向、节流阀”会更形象、更好理解一些。
2.2 单向顺序式的平衡阀
单向顺序式的平衡阀和单向节流式的平衡阀功效几乎是一样的。单向顺序式的平衡阀其结构上是由一个单向阀和一个顺序阀并联组成的；而刚才提到的单向节流式平衡阀中的单向阀，由于其弹簧刚度的加强它已被几乎异化成了顺序阀了，再加上它后来又并上去的单向阀，这样二者就已是殊途同归了。前面的平衡阀由于原有单向阀功能被异化了，所以它才额外地需要再并联一个单向阀。而这种单向顺序式的平衡阀中单向阀未经异化，所以一般它就不需要再并联单向阀了。这就是我们经常看到德国设备的图纸中的平衡阀总是并一个单向阀，而美国设备图纸中平衡阀无单向阀并联的原因（注：德国设备中一般采用单向节流式的平衡阀，
美国设备中多采用单向益流式平衡阀）。
3 由平衡阀引起的吊车常见故障
3.1 吊臂颤抖
不管是那种形式的平衡阀，在吊车上它的控制油一般大多取自它所控制的油缸的上腔油道。当上腔来油后压力使液控阀（指平衡阀中的液控顺序阀或液控节流阀）开启，油缸活塞下腔就可实现回油，活塞在上腔压力油的推动下下行。若是由重力或外力造成的活塞下滑过快，液压缸上腔压力将迅速下降，导致液控阀重新关闭，活塞运动停止。稍后上腔压力又迅速上升，顺序阀又再次打开，活塞又开始向下运动，如此频繁切换油缸的起动和停止动作就形成了吊车的抖动。为了解决这一问题，在平衡阀的控制油路中经常装有一个阻尼器，使来油压力变得平稳，防止了系统压力波动和外界干扰时，平衡阀的液控动作过度灵敏而频繁切换油
缸的起停动作。尽管在设计中已经有了这种预防措施，但在实际使用中吊车这种抖动故障还是时有发生的，究其原因有二：第一 控制油路中阻尼器一般是一个可拆卸的小螺堵，其极细小的阻尼眼儿就开在这个螺堵的中心上，由于长时间经受压力冲击这个旋装在阀体油道中的螺堵就会出现松动和脱落，这样控制油就失去了阻尼，液控阀动作就会变得敏感而频动,造成了吊车大臂的晃动；第二, 就是平衡阀中弹簧调节螺钉位置发生了改变，弹簧预压缩力减小、工作稳定性下降，造成阀芯开启不稳定或开启量过大，失去了平衡阀的背压和节流调速功能，油缸或马达的工作状态在超速下降和制动之间震荡，产生了吊车的抖动。
3.2 油缸不降落或下降缓慢
平衡阀还经常出现的故障有：油缸（或马达）不降落或下降速度缓慢，这个故障的成因主要是平衡阀中节流或顺序功能的实现存在困难。造成这种情况的具体原因首先可能是控制油压太低或是主阀弹簧调整过硬，使顺序阀无法开启或是节流阀打开不足。这种情况一般出现在油缸（或马达）的换向阀上带安全保护阀的系统中。例如有一次一台长江QY20吊车出现了起臂正常而不能落臂的故障，当时就有很多人认为吊车能抬得起臂却落不下臂这肯定不是压力的问题。诊断故障时我们甩开平衡阀直接向变幅缸送油，结果大臂起落一切正常，检查平衡阀也未发现异常。后经检查在主换向阀给变幅油缸上腔供油路上发现有安全保护阀，打开这个阀发现里面的O形密封圈已断裂，更换新的密封圈后故障就解除了。究其根源就是因为安全阀的密封圈断裂后降臂时上腔压力偏低，造成平衡阀无法打开（平衡阀的控制油取自油缸上腔油道），至使变幅缸下腔回油被锁止，所以大臂就无法降落了。第二种可能就是平衡阀控制油路中的阻尼孔被杂质堵上了，控制油无法到达并推压阀芯造成阀芯未能开启，油缸无法正常回油所以不能动作。
3.3 油缸卸压、下沉
对于由平衡阀造成的油缸（马达）卸压、重物下沉的故障，现在许多吊车的平衡阀以插装阀形式安装在油缸或活塞杆尾端，这种阀总成在外形上多是带有一定锥度的，外部有若干道O形密封圈，在插装后依靠O形圈隔离油缸两腔的油道，这种阀若中间的O形圈损坏，油缸的两腔油道就会串通，也会产生油缸泄压、重物下沉问题。例如长江LT1040吊车和徐州QY20吊车的伸缩臂平衡阀就是典型的这种结构，类似的故障情况也偶有出现。另外，平衡阀本身泄压的情况一般是由平衡阀内单向阀关闭不严或是顺序阀、节流阀泄压造成的,由于平衡阀对吊车的安全至关重要，而且其结构精密，所以不建议对其部进行较大动作的修复，这种情况下更换新的平衡阀就应是最经济又安全的做法了。