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分類： 機械液壓 舉報
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[tr][td] 二、換向閥
換向閥是利用閥芯相對于閥體的相對運動，實現(xiàn)油路換接，或者是接通、關(guān)斷，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運動方向。
對換向閥的基本要求是，液流通過閥的壓力損失要小，泄漏要小，換向要求平穩(wěn)可靠。
換向閥的種類很多，按閥芯的結(jié)構(gòu)分，有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種。滑閥式換向閥用的多，有如下優(yōu)點:較為簡單的結(jié)構(gòu)，有高度的換效能，閥芯徑向力均衡，操作力低，摩擦小，易于實現(xiàn)多種控制功能。按操作方式分有手動、機動、電動、液動、電液動等多種。按閥芯工
作在閥體內(nèi)所處的位置區(qū)分有二位和三位閥。按換向閥的接口分有二通、三通、四通和五通四種。
1、滑閥式換向閥的工作原理和機能
我們以力士樂公司W(wǎng)E型三位四通電磁換向閥為例來說明。圖10是結(jié)構(gòu)圖，主要由閥體(1)、電磁鐵(2)、滑閥(3)及復(fù)位彈簧(4)等組成。電磁鐵不通電時，滑閥即閥芯由復(fù)位彈簧保持在中間位置或初始位置(對于二位閥)。在此位置，所有油口 P. T. A. B靠閥芯上的肩和閥體上的環(huán)形槽的結(jié)構(gòu)關(guān)系都是相互隔開的。
當(dāng)左電磁通電時，靠電磁鐵推力通過推桿(5)，使滑閥(3)右移到上作位置上(終端位置)，由此改變了液流的接通關(guān)系為P、T、A、B。如果右電磁通電，滑閥左移則形成P->A. B->T的接通關(guān)系。閥芯有二個工作位置：中位、右位、左位，稱為三位。具有四個連接油口稱為四通。閥芯在不同工作位置時油路的接通關(guān)系不同，稱之為閥的機能。圖11是前述閥的機能符號。對這種機能符號應(yīng)很好地理解和熟記。三個方塊表示滑閥的三個工作位置，字母P. A. B. T表示四個油口。
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圖中之中間位置P、A.、B、T油口都畫了一個《T》，表示各油口封住互不相通，左位和右位畫的交叉箭頭和平行箭頭表示在相應(yīng)位置時油路的接通關(guān)系。左右兩側(cè)的彈簧表示閥芯靠彈簧復(fù)位對中，彈簧下面的符號表示電磁鐵。可見該符號只表示功能而不表示結(jié)構(gòu)，即實現(xiàn)上述功能閥的結(jié)構(gòu)可以有幾種?？扛淖兓y的結(jié)構(gòu)，可以構(gòu)成不同的控制功能，一般有50種之多，這在液壓手冊中都有說明，下面圖12所列幾種是最常用的。這里要特別注意三位換向閥的閥芯在中間位置時各種油口的接通關(guān)系不同、這可滿足不同的使用要求，這稱之為三位閥的中位機能。在分析和選擇換向閥的中位機能時，通?？蓮囊韵聨c進(jìn)行分析確定：
(1)系統(tǒng)保壓：當(dāng)P口被封住，系統(tǒng)用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P口不太通暢地與T接通時(如V型)系統(tǒng)保持一定的壓力供控制油路使用。
(2)系統(tǒng)卸荷：P口通暢地與T口接通時，系統(tǒng)卸荷。
(3)換向平穩(wěn)性和精度：當(dāng)通液壓缸的A. B兩口都封住時，換向過程易產(chǎn)生液壓沖擊，換向不平穩(wěn)，但換向精度高。反之，A. B兩口都通T口時，換向過程中工作部件不易制動，換向精度低，但液壓沖擊小。
(4)啟動平穩(wěn)性：閥在中位時，液壓缸某腔如通油箱，則啟動時該腔內(nèi)因無油液引起前沖現(xiàn)象，啟動不太平穩(wěn)。
(5)液壓缸“浮動”和在任意位置上的停止：閥在中位，當(dāng)A、B兩口互通時，臥式液壓缸呈“浮動”狀態(tài)，可利用其它機構(gòu)移動工作臺，調(diào)整其位置。當(dāng)A、B兩口堵塞或與P 口連接(在非差動情況下)，則可使液壓缸在任意位置處停下來。
此外在考慮閥的機能時，還應(yīng)很好地考慮閥芯在由一個位置向另一個工作位置移動時過渡位置的情況對系統(tǒng)帶來的影響。由于滑閥的結(jié)構(gòu)不同，過渡狀態(tài)的機能也不同，圖13中所畫虛線方塊表示過渡位置時油路的接通關(guān)系。
2、滑閥式換向閥的操作方式
1)電磁閥：是依靠電磁鐵的推力來使閥芯移動的換向閥。電磁閥按使用的電源不同有交流和直流兩種。交流電磁鐵起動力很大，約在0.01-0.075S內(nèi)可換向一次，不用專門的電源。其缺點是啟動電流大，當(dāng)電壓為額定電壓85%時,則電磁鐵推力太小，鐵芯可能不動作，或者當(dāng)閥芯被卡住時，電磁鐵線圈會在10-15min后燒毀。換向閥頻率不能太高，沖擊和噪聲都較大。直流電磁鐵不論吸合與否，其電流基本不變，因此不會因閥芯被卡住而燒壞線圈，工作可靠，沖擊小，換向頻率較高(允許120次/min,高的可達(dá)240次/min以上)。接照電磁鐵的銜鐵是否浸在油里，電磁鐵又有干式和濕式之分。干式電磁鐵不允許油液進(jìn)入電磁鐵內(nèi)部，因此推動閥芯的推桿處要有可靠的密封，密封處較大，影響了可靠性，也易產(chǎn)生泄漏。圖14為濕式電磁鐵情況，左側(cè)為直流，右側(cè)為交流。從圖中看出濕式電磁鐵具有一個用非磁材料制成的導(dǎo)套，油液被封在導(dǎo)套內(nèi)。在線圈磁場的作用下，街鐵在導(dǎo)套內(nèi)運動，所以電磁閥的相對運動件之間就不需要設(shè)置密封裝置，減少了閥芯的運動阻力，提高了滑閥換向的可靠性，并且沒有外泄漏。另外，套內(nèi)的油液對銜鐵的運動產(chǎn)生阻尼作用，有利于減小換向沖擊和噪聲，循環(huán)油液還可帶走線圈產(chǎn)生的部分熱量，延長了電磁鐵的工作壽命。干式電磁鐵一般只能工作50-60萬次，而濕式電磁鐵則可工1000萬次以上，一般壓磚機都采用濕式電磁閥。
受電磁鐵推力限制，電磁閥的通徑最大到10mm,采用先導(dǎo)式控制。表4為士樂公司電磁閥的主要技術(shù)規(guī)格。
2)液動式換向閥:依靠液體壓力推動閥芯運動實現(xiàn)油路換向的閥，因此它適合于大通徑大流量的閥。
圖15是液動閥的機能符號，它表示液壓操縱換向，彈簧復(fù)位，閥的機能圖中未有畫出，可根據(jù)情況選用。表6是力士樂公司的液動閥的主要技術(shù)規(guī)格。
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表 4
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表5
3)電液動換向閥:是將小通徑電磁閥和大通徑的液動閥組合在一起，以前者作為先導(dǎo)閥控制后者的換向。這種閥具有電磁閥控制方便的優(yōu)點，又具有液動閥適合大流量的優(yōu)點。
圖16是力士樂彈簧對中三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)圖。換向閥是由主閥體(1)、主閥芯(2)、一個(對于2位閥)或二個復(fù)位彈簧(3)和一個或二個電磁鐵的小通徑先導(dǎo)閥組成。
主閥芯(2)是靠兩個彈簧(3)保持在中間位置，兩彈簧腔與先導(dǎo)閥T腔相通(無背壓)?？刂朴蛷耐ǖ?7)引入供給先導(dǎo)閥(4)，當(dāng)先導(dǎo)閥換向后控制油作用在主閥芯(2)兩端中的一端上，推動主閥芯換向，從而使各油口按滑閥機能接通。當(dāng)電磁鐵斷電時，導(dǎo)閥閥芯回到初始位置，兩彈簧腔(6)通過導(dǎo)閥T腔與油箱接通，在彈簧力的作用下，主閥芯回到中間位置。彈簧腔內(nèi)的控制油經(jīng)先導(dǎo)閥T腔或外排口Y排出。
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圖17是機能符號， a)是詳細(xì)符號，b)是簡化符號。對于彈簧對中式電液換向閥的先導(dǎo)閥一定要采用中位機能a. b口都同時回油箱的閥（J型閥)，只有這樣才能保證先導(dǎo)閥兩個電磁鐵斷電時主閥芯復(fù)位。先導(dǎo)閥的控制油的輸入與輸出根據(jù)情況可選用內(nèi)控或外控方式。簡化符號表示的是主閥的機能，圖中未有畫出，可自行選用。
圖18是壓力對中的三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)圖。在這種結(jié)構(gòu)中是通過壓力油作用在主閥芯(2)的兩側(cè)端面上，由閥體內(nèi)的定位套（9)使主閥芯保持在中間位置上。如果通過先導(dǎo)電磁閥(4)的換向使主閥芯一端卸荷，一端通壓力油，則主閥芯移動換向。使相應(yīng)的油口接通。此卸荷端的油經(jīng)先導(dǎo)閥由Y口排出。為了減少主閥芯與定位套之間的空間壓力，需要單獨開一個泄漏油單獨回油箱的L口。
圖19是這種閥的機能符號，a)是詳細(xì)符號，b)是簡化符號，對于液壓對中的電液換向閥的先導(dǎo)閥一定要采用中位機能為P、a、b都接通的關(guān)系(M型閥)。這樣才能保證當(dāng)先導(dǎo)閥處于中位時，主閥芯兩側(cè)同時通壓力油，由于左右兩側(cè)的有效面積不等，在壓差的作用下，主閥芯復(fù)由定位套(9)定位。先導(dǎo)閥的控制油的輸入與輸出根據(jù)情況可選內(nèi)控或外控方式。簡化符號表示的是主閥的機能、圖中未畫出，可自行選用。表6是電液換向閥的主要技術(shù)規(guī)格(含液動閥)
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4)手動換向閥：是靠人手操杠桿使閥芯換向。圖20是其一種符號。 5)機動式換向閥:別稱行程閥。它是利用行程擋塊或凸輪使閥芯移動換向。機動閥換向可靠。利用改變擋塊斜面的角度便可控制閥芯的移動速度，因而可調(diào)節(jié)換向過程的快慢，減少沖擊。圖21是力士樂公司的WMR(U)10型機動換向閥的結(jié)構(gòu)圖，閥的組成包括閥體(1)，滾子/推桿(2)，控制閥芯(3)和復(fù)位彈簧(4) 。
滾子沒有被壓時，控制閥芯(3)由復(fù)位彈簧(4)保持在起始位置。當(dāng)滾子被壓時控制閥芯(3)由滾子/推桿(2)操縱，徑小桿(5)直接控制閥芯，閥芯便移動到所要求的位置。
當(dāng)作用在滾子/推桿(2)上的力減小時，控制閥芯(3)被復(fù)位彈簧(4)推回到起始位置。
表6是力士樂機動閥的技術(shù)參數(shù)。
3、座閥式換向閥
圖22為座閥式換向閥的結(jié)構(gòu)圖，它是以鋼球(1)作為閥芯，與閥座(3)間采用接觸式密封，避免了滑閥式換向閥中閥孔與閥芯配合面間隙的內(nèi)泄漏。用電磁鐵操縱的座閥式換向閥稱鋼球式電磁換向閥(簡稱球閥)。電磁鐵未通電時，彈簧與油壓力將鋼球壓在左閥座上，這時P口通A口，T口關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵通電時，通過杠桿作用將鋼球壓在右閥座上，這時P口封閉，A口通T口。其機能符號表示在圖23中。
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座閥式換向閥的優(yōu)點是不易卡死，動作可靠，無泄漏可在較高的壓力下工作。又因閥芯無密封長度，動作靈敏，允許的換向頻率較高。
一般都作為先導(dǎo)控制閥使用，尤其適用于二通插裝閥系統(tǒng)中使用，以實現(xiàn)無泄漏的先導(dǎo)控制。在小流量的系統(tǒng)中，也可直接作為控制元件使用。圖24是另外一種座閥式換向閥的機能符號。 這種閥由于采用了鋼球作為閥芯，閥芯在切換時，從一個閥口打開到另一個閥口關(guān)閉過程中，有一個全部油口溝通的瞬間，這可能引起系統(tǒng)失壓，雖然時間很短，在設(shè)計油路時也應(yīng)考慮其影響。
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