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)部兩組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，延長閥件與管路使用壽命BuyRexroth。
三、主要應(yīng)用行業(yè)與工況場景
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、剪叉升降平臺、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)平臺可以鎖定舉升油缸，避免平臺自行下墜，提升設(shè)備作業(yè)安全系數(shù)。
2、機(jī)床與鍛壓設(shè)備
折彎機(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)簡述
根據(jù)系統(tǒng)流量選擇對應(yīng)通徑規(guī)格，通徑過小會造成壓降偏大，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，核心就是依靠兩組液控單向閥組合，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。
