本書以多個世界知名公司的各類平衡閥為例，包括近年推出的新產(chǎn)品，如美國升旭公司的負(fù)載匹配型平衡閥、負(fù)載適應(yīng)型平衡閥、德國布赫公司的Cindy型平衡閥和德國力士樂公司的先導(dǎo)控制節(jié)流下降閥（綠閥）等等，介紹分析它們的結(jié)構(gòu)、工作原理、功能、特點及應(yīng)用，比較差異與特點。重點分析了正確運(yùn)用平衡閥必須掌握的穩(wěn)態(tài)特性、瞬態(tài)特性及測試。
平衡閥主要是為了控制負(fù)載下降，但控制負(fù)載下降也可以不用平衡閥，特別是現(xiàn)在為了節(jié)能，出現(xiàn)了一些新的控制閥、控制回路，本書也一并介紹。
本書介紹了平衡閥的多種應(yīng)用回路，從不同角度分析了含平衡閥系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題和應(yīng)對措施。同時，還介紹了負(fù)負(fù)載的能量回收與應(yīng)用。
附錄部分對附贈資源中的“液壓元件設(shè)計估算表格2016.xlsx”和“液壓系統(tǒng)設(shè)計估算表格2016.xlsx”進(jìn)行了說明。附贈資源還包括作者發(fā)表的部分文章和各章的插圖。
本書中大量采用了圖解法，展示了平衡閥系統(tǒng)中的壓力關(guān)系，直觀清晰，易于掌握。
本書可供液壓工程技術(shù)、液壓維修人員閱讀，也可供相關(guān)院校有關(guān)專業(yè)師生參考。
在供水系統(tǒng)中也有平衡閥，本書專注于應(yīng)用在液壓技術(shù)中的平衡閥。
平衡閥，其實與保持物體平衡無關(guān)。英語中被稱為Counterbalance Valve，指的是抵消（重力影響）閥，也被稱為Load Control Valve(負(fù)載控制閥)、Motion ControlValve（運(yùn)動控制閥）、Overcentre Valve（過中心閥）、Boom Lock Valve（上升鎖住閥）。倒是其德文名稱Lasthaltensventil（負(fù)載保持閥），或Senkbremsventil（下降減速閥）更貼近其關(guān)鍵功能。在中國臺灣也被稱為抗衡閥，考慮到中國大陸讀者習(xí)慣，本書還是稱其為平衡閥。
平衡閥，可用于控制負(fù)負(fù)載，特別是重物下降的速度，因此在機(jī)械設(shè)備，尤其是工程機(jī)械、起重機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械等的液壓系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，是一個特別重要的閥種。世界上很多液壓元件廠都提供不同形式的平衡閥。但平衡閥又是一個多功能的組合閥，結(jié)構(gòu)與工作原理是所有液壓閥種中最為復(fù)雜的。因此，如何正確選擇應(yīng)用平衡閥，以及了解在節(jié)能減排呼聲日益高漲趨勢下平衡閥的發(fā)展前景及應(yīng)用，是每個液壓工程師、液壓維修人員都要關(guān)心的。
掌握了平衡閥的結(jié)構(gòu)與工作原理，對掌握了解其他閥種也大有裨益。
關(guān)于平衡閥，在作者的前兩本書“液壓螺紋插裝閥”“液壓速度控制技術(shù)”中已有所涉及，但當(dāng)時限于篇幅，取材不廣，分析也不夠深入，有些提法不夠精確。現(xiàn)在，應(yīng)一些讀者的要求，專門撰寫關(guān)于一本平衡閥書籍，這樣可以系統(tǒng)地梳理，補(bǔ)充一些新型的閥和回路，更全面深入地剖析平衡閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及其應(yīng)用。
作者的一位同學(xué)，前香港聯(lián)合出版集團(tuán)董事長，組織出版圖書無數(shù)，曾淳淳告誡作者，“我們國家在各個研究領(lǐng)域內(nèi)都還沒有走出‘大題小做’的陰影。原因部分來自評價系統(tǒng)與學(xué)風(fēng)。太多人想做那些大而無當(dāng)?shù)念}目。我一直認(rèn)為，什么時候我們的學(xué)術(shù)研究與教學(xué)走上了小題大做的道路，中國學(xué)術(shù)的春天也就到了。”作者希望能以本書為推動“小題大做”的風(fēng)氣做出微薄的貢獻(xiàn)。
不怕不識貨。本書以多個世界知名公司的各類平衡閥為例，包括它們近年推出的新產(chǎn)品，如美國升旭公司的負(fù)載匹配型平衡閥、負(fù)載適應(yīng)型平衡閥、德國布赫公司的Cindy型平衡閥和德國力士樂公司的先導(dǎo)控制節(jié)流下降閥（綠閥）等等，介紹分析它們的結(jié)構(gòu)，工作原理，比較它們的差異與特點，冀望讀者可通過比較，深入了解平衡閥，并在此基礎(chǔ)上更上一層樓——創(chuàng)新。
本書介紹了平衡閥的多種應(yīng)用回路，從不同角度分析了含平衡閥系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題和應(yīng)對措施，因為液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性的問題牽涉面甚廣，原因非常復(fù)雜，而又是幾乎必然會出現(xiàn)的問題。
平衡閥主要是為了控制負(fù)載下降，但控制負(fù)載下降也可以不用平衡閥，特別是現(xiàn)在為了節(jié)能，出現(xiàn)了一些新的控制閥、控制回路，本書也一并介紹。
受到升旭公司介紹新產(chǎn)品特性的啟發(fā)，本書中大量采用了圖解法，展示了平衡閥系統(tǒng)中的壓力關(guān)系，更直觀清晰，易于掌握。
作者認(rèn)為，對于液壓技術(shù)人員：
1)能掌握揭示液壓技術(shù)內(nèi)在規(guī)律的數(shù)學(xué)公式，肯定是好事。但公式推導(dǎo)要為分析實際工況服務(wù)，定性分析的實用性優(yōu)于定量分析。本書嘗試做了少量定性的理論分析，盡可能地還是把一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)推導(dǎo)放在附錄中，以提高本書的易讀性。
2)盡管液壓技術(shù)中準(zhǔn)確計算是不可能的，但還是應(yīng)該盡可能地做一些估算，以減少盲目性。為此，作者把一些常用的設(shè)計計算公式轉(zhuǎn)化成EXCEL計算表格，分成兩類：液壓系統(tǒng)設(shè)計、液壓元件設(shè)計，放在本書的附贈資源中，以便利讀者應(yīng)用檢驗。
由于國內(nèi)的液壓技術(shù)術(shù)語大多是舶來貨，多人各自翻譯，很不統(tǒng)一，有些直譯未反映本意，似是而非，容易引起誤解。本書盡可能列舉各種同義詞，嘗試正名，以便利初學(xué)液壓者。
作者查閱了歐美所有世界知名的液壓公司的產(chǎn)品樣本，壓力單位全都使用bar，沒有一家公司的產(chǎn)品樣本中出現(xiàn)過MPa，在國際液壓標(biāo)準(zhǔn)中也很少出現(xiàn)MPa。甚至在GB/T 17491-2011和GB/T 20421.3-2006的附錄中都推薦使用bar。但為了執(zhí)行我國關(guān)于法定計量單位的規(guī)定，作者不得不花很多精力，把所引用的許多材料中的bar改為MPa。希望讀者還是能非常熟悉bar: lbaFO.lMPa。這樣，在閱讀國外產(chǎn)品樣本時才不會有困難。
根據(jù)GB 3102.3-199~《力學(xué)的量和單位》，質(zhì)量流量的符號為gm，體積流量的代號為q礦。鑒于在液壓技術(shù)中，幾乎只使用體積流量，行業(yè)內(nèi)也普遍采用Q或g，為簡潔起見，本書中用g表示體積流量，簡稱流量。
目前，在液壓系統(tǒng)中使用的壓力（工作）介質(zhì)，雖說主要還是礦物油(約占85%～95%)，然而，為了安全、環(huán)保等各種因素，也逐漸采用其他液體，如難燃油、油包水和水包油懸浮液、可生物快速降解的合成酯、植物油等。但為敘述簡潔起見，本書中仍使用液壓油或壓力油代表所有壓力介質(zhì)。
全面地來說，輸送液體的泵有兩大類：容積式和動力式。因為液壓技術(shù)中幾乎不使用動力式泵，所以本書中略去“容積式”，簡稱其為液壓泵或泵。
為縮減篇幅，本書使用了下列簡稱。
IFAS-Institut fflr fluidtechnische Antriebe und Steuerungen, RWTH Aachen德國亞琛工業(yè)大學(xué)流體傳動與控制技術(shù)研究所。
伊頓——美Eaton-Vickers公司。
派克——美Parker Hannifin公司。
布赫——德Bucher Hydraulik公司。
哈威——德HAWE Hydraulik SE公司。
升旭——美Sun Hydraulics公司。
力士樂——德Bosch-Rexroth AG公司。
海德福斯——美HydraForce，Inc.公司。
本書中平衡閥的剖面圖全部源自各公司公開提供的產(chǎn)品樣本，由作者加了彩色，以便利讀者理解其結(jié)構(gòu)與工作原理，不一定反映全部細(xì)節(jié)，還是應(yīng)以實物為準(zhǔn)。
盡管反復(fù)檢查多次修改，但難免還有錯誤。作者衷心歡迎讀者提出意見和建議。作者電子信箱：hpzhang856@sina.cn。讀者也可通過作者的博客http:/blog.sina.com.cn/lwczf，反映意見，查閱不斷更新的勘誤表。
本書的附贈資源放在百度網(wǎng)盤中。讀者只要掃描本書末的二維碼，即可從網(wǎng)上下載。其中有下述內(nèi)容。
——全書所有插圖，可以幫助讀者閱讀，也可供企業(yè)技術(shù)培訓(xùn)、大學(xué)教師教學(xué)選用。
——些作者已公開發(fā)表的文章，以便讀者查閱。
——液壓元件估算表格軟件和液壓系統(tǒng)估算表格軟件。
感謝本書所引用的參考文獻(xiàn)的所有作者。由于本書寫作時間較長，有些引用文獻(xiàn)可能遺漏標(biāo)注，懇請有關(guān)作者諒解。
本書寫作期間得到了盾安集團(tuán)下屬浙江華益精密機(jī)械股份有限公司的支持，作者謹(jǐn)在此衷心感謝。
張海平
2016年11月
前言
第1章概述1
1.1負(fù)載的特性1
1.2控制負(fù)載需要的功能9
1.3負(fù)載控制閥的類型22
1.4負(fù)載對液壓缸兩腔壓力的影響27
第2章同向型非卸荷類平衡閥31
2.1同向型平衡閥的開啟通流工況31
2.2同向型平衡閥與液壓缸組合后的工況34
2.3升旭CB系列平衡閥36
2.4伊頓1CE系列平衡閥41
2.5派克E2*125型平衡閥42
2.6力士樂VBSN系列平衡閥43
2.7派克E2H060*548型帶附加阻尼平衡閥45
2.8哈威LHK帶附加阻尼可調(diào)型平衡閥46
2.9派克E3*60帶附加溢流閥型平衡閥48
第3章同向型卸荷類平衡閥50
3.1出口壓力的影響50
3.2伊頓1CER系列部分卸荷型平衡閥51
3.3力士樂VBSP系列部分卸荷型平衡閥53
3.4升旭CA系列外排氣型平衡閥54
3.5派克E6*060*409外排氣型平衡閥55
3.6力士樂VBST系列外排氣型平衡閥56
3.7伊頓1CEB系列外排油型平衡閥57
3.8升旭CW系列外排油型平衡閥58
3.9派克E9*1外排油型平衡閥59
第4章同向型非經(jīng)典類平衡閥61
4.1伊頓1CEL系列兩級開啟型平衡閥61
4.2升旭負(fù)載作用型平衡閥64
4.3升旭負(fù)載匹配型平衡閥68
4.4升旭負(fù)載適應(yīng)型平衡閥72
4.5同向型平衡閥的壓力設(shè)定75
第5章反向型平衡閥77
5.1反向型平衡閥的工況概述77
5.2液控單向閥的應(yīng)用工況分析80
5.3力士樂FD系列平衡閥82
5.4布赫BBV型平衡閥87
5.5布赫Cindy系列平衡閥“90
第6章運(yùn)動控制閥97
6.1概述97
6.2派克運(yùn)動控制閥98
6.3升旭運(yùn)動控制閥99
6.4伊頓運(yùn)動控制閥101
第7章含平衡閥回路的穩(wěn)定性問題與應(yīng)對措施103
7.1系統(tǒng)穩(wěn)定性問題103
7.2含平衡閥系統(tǒng)的分析105
7.3含平衡閥系統(tǒng)的數(shù)字仿真試驗110
7.4提高系統(tǒng)平穩(wěn)性的措施113
第8章平衡閥的應(yīng)用121
8.1可以不用平衡閥的場合121
8.2調(diào)節(jié)輸入流量的方法123
8.3雙平衡閥塊126
8.4用于控制馬達(dá)129
8.5用作出口旁路閥133
8.6提高回路安全性的措施134
8.7降低能耗的措施135
8.8應(yīng)用于成組液壓缸135
8.9用在差動回路中139
810平衡閥的選用144
第9章其他液控節(jié)流閥及回路149
9.1先導(dǎo)控制節(jié)流下降閥（綠閥）149
9.2控制單作用缸153
第10章負(fù)負(fù)載的能量回收與利用156
附錄161
附錄A液壓系統(tǒng)設(shè)計估算表格2016.xlsx說明161
A.l液壓缸的壓力、速度161
A2單作用液壓缸容腔慣量系統(tǒng)的固有頻率161
A3雙作用液壓缸容腔慣量系統(tǒng)的固有頻率164
A4流量脈動對壓力、速度的影響“166
A5液壓泵馬達(dá)的負(fù)載壓力、流量、轉(zhuǎn)速、功率168
A6轉(zhuǎn)動慣量、馬達(dá)-負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量系統(tǒng)169
A7管道壓降171
A8同向型平衡閥工作點171
A9液控單向閥工作點172
A.10容腔液容173
A.ll泵馬達(dá)耐久試驗并聯(lián)型能量回收回路173
A.12泵馬達(dá)耐久試驗串聯(lián)型能量回收回路176
附錄B液壓元件設(shè)計估算表格2016.xlsx說明177
B1彈簧剛度與彈簧力177
B2通過固定液阻的流量178
B3間隙泄漏、滑閥泄漏179
B4滑閥開口流量180
B5錐閥開口流量181
B6滑閥閥芯移動摩擦力182
B7滑閥穩(wěn)態(tài)液動力182
B8進(jìn)出節(jié)流口面積估算183
B9彈簧-慣量系統(tǒng)的固有頻率185
B.10元件簡諧運(yùn)動的加速度與慣性力186
附錄C附贈資源內(nèi)容186
參考文獻(xiàn)188
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