壓機(jī)液壓基礎(chǔ)知識：常用液壓元件簡介

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[tr][td]  分類： 機(jī)械液壓 舉報(bào) 

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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(yùn)動，實(shí)現(xiàn)油路換接，或者是接通、關(guān)斷，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件的啟動、停止或改變運(yùn)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?；y式換向閥用的多，有如下優(yōu)點(diǎn):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(shí)現(xiàn)多種控制功能。按操作方式分有手動、機(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)，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(gè)工作位置：中位、右位、左位，稱為三位。具有四個(gè)連接油口稱為四通。閥芯在不同工作位置時(shí)油路的接通關(guān)系不同，稱之為閥的機(jī)能。圖11是前述閥的機(jī)能符號。對這種機(jī)能符號應(yīng)很好地理解和熟記。三個(gè)方塊表示滑閥的三個(gè)工作位置，字母P. A. B. T表示四個(gè)油口。
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    圖中之中間位置P、A.、B、T油口都畫了一個(gè)《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(shí)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(shí)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(shí)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(jī)能。在分析和選擇換向閥的中位機(jī)能時(shí)，通?？蓮囊韵聨c(diǎn)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(shí)(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(shí)，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(shí)，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(shí)，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(shí)，液壓缸某腔如通油箱，則啟動時(shí)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(shí)，臥式液壓缸呈“浮動”狀態(tài)，可利用其它機(jī)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(jī)能時(shí)，還應(yīng)很好地考慮閥芯在由一個(gè)位置向另一個(gè)工作位置移動時(shí)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(jī)能也不同，圖13中所畫虛線方塊表示過渡位置時(shí)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(diǎn)是啟動電流大，當(dāng)電壓為額定電壓85%時(shí),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(shí)，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(gè)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(yùn)動，所以電磁閥的相對運(yùn)動件之間就不需要設(shè)置密封裝置，減少了閥芯的運(yùn)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(yùn)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(jī)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(yùn)動實(shí)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(jī)能符號，它表示液壓操縱換向，彈簧復(fù)位，閥的機(jī)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(diǎn)，又具有液動閥適合大流量的優(yōu)點(diǎn)。 
     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(gè)(對于2位閥)或二個(gè)復(fù)位彈簧(3)和一個(gè)或二個(gè)電磁鐵的小通徑先導(dǎo)閥組成。

     主閥芯(2)是靠兩個(gè)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(jī)能接通。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，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(jī)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(jī)能a. b口都同時(shí)回油箱的閥（J型閥)，只有這樣才能保證先導(dǎo)閥兩個(gè)電磁鐵斷電時(shí)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(jī)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(dú)開一個(gè)泄漏油單獨(dú)回油箱的L口。 
     圖19是這種閥的機(jī)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(jī)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(shí)，主閥芯兩側(cè)同時(shí)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(shí)，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(shí)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(shí)，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(jī)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(shí)，彈簧與油壓力將鋼球壓在左閥座上，這時(shí)P口通A口，T口關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，通過杠桿作用將鋼球壓在右閥座上，這時(shí)P口封閉，A口通T口。其機(jī)能符號表示在圖23中。
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     座閥式換向閥的優(yōu)點(diǎn)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(shí)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(jī)能符號。 這種閥由于采用了鋼球作為閥芯，閥芯在切換時(shí)，從一個(gè)閥口打開到另一個(gè)閥口關(guān)閉過程中，有一個(gè)全部油口溝通的瞬間，這可能引起系統(tǒng)失壓，雖然時(shí)間很短，在設(shè)計(jì)油路時(shí)也應(yīng)考慮其影響。 

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