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二通插装阀及其集成系统2004年11月2日目录1、 概术2、 二通插装阀的结构及工作原理：（1）、插入元件（2）、先导元件（3）控制盖板（4）、插装阀体3、 插入元件的结构及工作原理31基本结构32、几种最常用的插入元件主要用途介绍321、方向插入元件322、压力插入元件4、 控制部分4.1、二通插装阀常用的先导元件42、二通插装阀控制盖板：4.2.1、方向阀控制盖板：图84.2.2、压力控制盖板：图94.23、节流控制盖板。图105、二通插装阀组合能力强的重要特性介绍6、二通插装阀集成系统：二通插装阀及其集成系统1、 概术：1.1、液压系统类型：滑阀式管式连接系统、滑阀式板式集成系统、叠加阀集成系统、二通插装阀集成系统以及它们组成的混合系统。12液压系统组成：液压传动系统主要由三部组成：1、能量转换装置：泵、马达和油缸等组成(将原动机的机械能转变成液压能再通过液压系统的执行机构将液压能转变成机械的旋转运动或直线运动)。2、液压控制系统：即由联接起来的各种阀（包括各种方向阀、压力阀和流量等组成），通过他们控制液压系统的压力、油液的流量和流向，以满足机器所规定的工艺循环和动作要求；3、辅助动系：包括油箱、滤油器、油温水冷装置、空气滤清器以及各种仪表等。液压控制系统好坏直接影响液压机的性能（系统的可靠性、密封性、经济性、安装维修方便性等），没有先进的液压控制系统就不会有先进的液压系统；而二通插装阀的集成系统是当今比较先进的液压控制系统，它的主要特点：1、通流能力大、流阻损失小、内泄漏少。2、大大简化了安装管道，结构紧凑，安装维修方便。3、标准化程度高（插入元件、先导元件、控制盖板，JK块体等都已标准化），工艺性能好。4、开关响应速度快、动作可靠。5、结构简单，抗污染能力强。2、二通插装阀的结构及工作原理：一个二通插装阀通常是由插入元件、先导元件、控制盖板和插装阀体四个部分组成的；如图1图1（1）、插入元件:插入元件是二通插装阀的主级或功率元件，插装在阀体或集成块中，通过它的开启动作和开启量大小来控制油流的通断，压力的高低，以及流量的大小，即实现对液压执行机构的方向，压力和速度的控制。（2）、先导元件:插入元件的工作状态是通过各种先导元件控制的，所以先导元件是二通插装阀的控制级。先导元件除了以板式连接或叠加式连接安装在控制盖板上以外，还经常以插入式连接安装在控制盖板内部，有的也固定在阀体上。（3）控制盖板:控制盖板不仅起盖住和固定插入元件的作用 ，还起着连接插入元件与先导元件的桥梁作用，更重要的是它本身还具有各种控制机能，它与先导元件一起共同构成二通插装阀的先导部分，是控制级的一个重要组成部分，在控制盖板上除了按需要加工有相应的控制流道和安装连接孔口外，内部还经常插装有一些先导元件。（4）、插装阀体: 插装阀体上加工有插入元件和控制盖板等的安装连接孔口和各种流道。由于二通插装阀主要采用集成安装，一块阀体中一般带都有多个元件，所以有时也称为集成块体。根据工作要求选择一定形式的插入元件，配上相应的先导元件和控制盖板，便可组成一个具有某种或多种工作机能的液压控制阀块或集成块。（例如下图2为主缸集成块原理图，共有9个插入元件，加上相应的先导元件并由它进行控制，即可实现主缸的快下、慢下、加压、压泄及液压双保险支撑、回程等多种工作机能）图23、插入元件的结构及工作原理31基本结构：插入元件的基本结构形式见图3图3其形式与通用的单向阀相似，它是由阀心、阀套、弹簧,以及相应的密封圈组成的。它具有两个工作腔A和B，一个控制腔C。阀心在阀套中滑动，其间的配合间隙很小，以减少B腔与C腔之间的泄漏。阀心头部的锥面紧贴在阀套孔内的阀座上形成一个可靠的座阀式密封，保证A腔与B腔之间没有泄漏。阀套上的三个密封圈防止了A、 B 、C三腔之间沿阀套外缘的泄漏。 二通插装阀的液压原理符号已经标准化，它形象地表明了插入元件的结构与工作原理。 图4插入元件的工作状态是由作用在阀芯上的合力的方向和大小所决定的。当不计阀芯重量和摩擦阻力后得到的阀芯上的力平衡式为：F= PcAc PaAa PbAb +F1 +F2 图5式中：Pc - 控制腔c处的压力；Pa -工作腔A的压力；Pb -工作腔B的压力；Aa _工作腔A的作用面积 Ab_工作腔B的作用面积 Ac _控制腔c的作用面积 Ac=Aa+AbF1 -弹簧力；F2 液动力，它与通过的流量开口大小有关，在开口较小时起作用，作用力方向向下。当合力为正，即F0时，阀芯关闭；当合力为负，即F0时，阀芯开启；当合力为零，既F=0时，阀芯停在该平衡位置上。在这里，三个腔的压力关系是主要的，在很大程度上它决定了插入元件的工作状态。由于工作腔的压力是由工作负荷等条件决定的，不能任意改变，所以只能通过对控制腔的压力的控制来实现对二通插装阀的控制。在二通插装阀系统中，按照先导油的来源不同，控制腔压力主要有下列四种情况，与之对应可以得到插入元件的四种不同工作状况，见表1及图6表1控制压力情况元件工作状态1PcPAPcPBAB不通BA不通2Pc=PAPcPBAB不通BA 通3Pc=PBPcPAAB 通BA 不通4PcPA PcPBAB 通BA 通图6从表1图6可以看出控制压力必需大于或等于A腔和B腔中任何一个的压力，才能保证插入元件作为二位二通换向阀使用时可靠的切断油路，不受系统工作变化的影响。在第2种和第3种情况下，控制压力只等于A腔和B腔中某一个的压力时，则成为一个允个许单向流动的单向阀。由此可见，这个插入元件具有二位二通换向阀和单向阀的机能。可以实现方向控制的功能；在工作中，如果设定了控制腔压力，则当工作腔压力超过一定值后阀便开启，实现压力控制的功能，如果在控制腔上采取相应的行程调节措施来限制阀芯的开启高度，亦即开口大小，则可作为一个节流元件，实现流量控制的功能，所以这个简单元件包含了方向、压力、流量的复合控制机能。这是二通插装阀的多机能的特点。阀芯启闭过程速度和时间是由阀芯上作用力的合力大小来决定的, 合力越大，启闭时间越短，反之越长。其中起主要作用的仍是三个腔的压力关系，当上下压力相差较大时，启闭时间就短；当上下压力基本平衡时，主要靠弹簧力进行关闭，则关闭时间就长；液动力一般仅在开启高度很小时起加速关闭的作用。在这基本结构形式的基础上，根具不同的使用条件，插入元件在结构形式和尺寸参数上还有许多的变化，例如在结构形式上除以上的锥阀式结构以外，还有滑阀形式的（滑阀式又有常开式的、常闭式的等）、阀芯上带缓冲凸台、阀芯上装有阻尼塞的、阀芯阀套滑动配合面上带密封圈的等等；在尺寸参数上可具有不同的面积比-Aa/Ac有：（A/1：1.2，B/1：1.5, C/1:1.0, D/1:1.07,E/1:2.0）;不同的开启压力Mpa (a/0.05，b/0.1, c/0.2, d/0.4, e/0.5, f/0.8),不同的锥角等等。32、几种最常用的插入元件主要用途介绍：图7321、方向插入元件（1）、面积比1：1.2的A型基本插件（Z1A-Hb*Z-5）：它是锥阀式结构,一般用于AB工作流向的方向控制;Z1A-Hb*Z-5-代号的意义：其中Z表示二通插装阀的组件：包括阀心、阀套、弹簧,以及相应的密封圈。1表示插装组件机能代号：（如下图）A表示阀芯的面积比为1：1.2.H表示级代号：H-31.5MPab表示阀芯的开启压力为0.1MPa*表示通经:有16、25、32、40、50、63、80、100、125、160。Z表示连接方式为插装式.5表示经5次改进设计.（2）、面积比1：1.5的B型基本插件（Z1B-Hb*Z-5）：它也是锥阀式结构,可用于工作流向AB或BA的方向控制;由于A口的直径较小因而其流通阻力亦较大.322、压力插入元件（1）、面积比1：1.07的D型带阻尼的插件（Z2D-Hd*Z-5）：它也是锥阀式结构,可用于工作流向AB的压力控制; 2表示插装组件机能代号：（如下图）工作原理:当上腔封闭时，若A腔进油，由于阻尼孔的作用，则阀芯上下腔的压强相等，但由于上下腔面积不等，加上弹簧力的作用，阀芯被压在法座上，A B不通；若上腔与油箱相连，上腔压力下降，由于阻尼孔的作用，上下腔产生压差，使PA.FA.PC.FC+PT； A B通，所以它起二通阀的作用。这种阀有一部分压力油经阻尼孔流回油箱，在高压回路中会造成较大的压力损失，所以只作放油阀用。（4）、面积比1：1.5的B型带缓冲的插件（Z3B-Hd*Z-5）：它也是锥阀式结构, 阀芯头部带缓冲凸头,可用于工作流向AB或BA的要求换向冲击小的方向控制; 但由于带缓冲凸头, 流通阻力较B型捎大.3表示插装组件机能代号：（如下图）4、控制部分：先导元件与控制盖板一起构成二通插装阀的先导控制部分，共同构成控制级。4.1、二通插装阀常用的先导元件：411、电磁换向阀:用作二通插装阀的先导元件的电磁换向阀有二类，一种是通用的电磁滑阀，一种是电磁球阀，电磁滑阀品种很多，机能全，使用灵活范围广，在一般的二通插装系统中得到最广泛的应用，其缺点存在一定的泄漏，容易卡住。球阀的特点是泄漏很少，适合于要求工作可靠、无泄漏的场合以及低粘度水基工作介质；但其缺点是品种少，机能少，使用范围窄，价格较贵。使用一般只能采取单独的控制形式，即一个二通插装阀配一个电磁球阀。 使用电磁阀的规格为6mm.的和10mm的两种。电磁阀都是板式连接的，一般都安装在控制盖板的顶面上。（为简化结构，缩小尺寸和降低成本，已发展了小型的二位三通插装式电磁阀，直接插装在控制盖板内对插入元件实行单独控制。）412、 单向元件、梭阀元件和液控单向元件 这三种元件的基本结构形式都是一样的。液控单向元件去掉左侧的控制活塞便是一个单向元件。它们都是无泄漏的，经常插装在控制盖板中使用。单向元件用来限制先导油的流动方向，阻止反向流动，梭阀元件用于来实现压力选择和比较，它们经常在先导回路中用来实现压力选择和防止压力干扰的机能。液压单向元件用来控制反向流动。它经常用来在要求反向可靠关闭的情况下实现反向流动的开关机能，用来组成闭锁阀或保压阀。413、 先导调压阀: 先导调压阀的结构与传统的先导式溢流阀上的先导调压阀的结构是一样的，只是在安装连接形式上有所不同。在二通插装阀中常用的先导调压阀有两种形式，一种是插装式，它直接插装在控制盖板中，一般单级调压是均采用这种形式，但现在在双级调压时也开始采用它组成双级调压盖板以提高结构紧凑性；另种是叠加式，它安装在控制盖板上与先导电磁阀之间，一般动用作第二级或第三级调压控制。4.1.4、阻尼塞 这只是一个中间钻有阻尼孔的螺钉，一般都拧在控制盖板的流道中以提高先导回路的液阻。它被大量用来调节阀的启闭速度，改变压力阀的静动特性和减少液压冲击。阻尼孔的直径范围一般为0.82.5mm。阻力孔可用来调节插装阀的改变时间.42、二通插装阀控制盖板：二通插装阀的控制盖板也都已经标准化了，形式有二种：既方形和圆形。通径16-63为方形；80-160为圆形；而且其连接螺钉，控制油口X、Y、Z1、Z2和定位销孔也都作了相应的规定。控制盖板的底面与阀体连接；其顶面作为先导阀的安装连接面，内部还装有各种先导元件和钻有各种流道；在二通插装阀系统中，控制盖板变化最大，品种最多，使用方便（共22类54种）。但控制盖板大体可分三大类：即1、方向控制盖板，2、压力控制盖板，3、节流控制盖板。现就几种常用控制盖板作一简单介绍：4.2.1、方向阀控制盖板：图81为单向阀控制盖板：F01A-H25F-5 基本控制盖板A型通径25，法兰连接。.控制盖板型号中各代号的逸意义：F-HF-5F-控制盖板代号；(01)基本机能代号； (A)-基本机能变型号；H压力级代号，H=31.5Mpa, (25)- 通径; F连接方式为法兰连接5-设计序号；表示第五次改进设计；机能符号：1 (F01A-H25F-5 ) 2为梭阀控制盖板；(F03A-H25-5梭阀内装式控制盖板)F03A-H25-5 梭阀内装式控制盖板3为滑阀控制盖板：F02A-H25-5 图为组件(二通插件+滑阀控制盖板+电磁阀组件)4、为滑阀梭阀控制盖板F04A-H25F-5 4.1梭阀位于电磁阀上游，4.2梭阀位于电磁阀下游。梭阀能实现压力选择，确保PcPA，PcPB，可随电磁阀的切换，主阀能可靠的开关。当梭阀位于电磁阀下游时，不论电磁阀切换与否，控制腔压力始终不会低于B口压力。B A始终不通。 F05A-H25F-5电磁阀梭阀内装式控制盖板 4.1梭阀位于电磁阀上游 4.2梭阀位于电磁阀下游(二通插件+梭阀控制盖板+电磁阀组件) (二通插件+梭阀控制盖板+电磁阀组件)4.2.2、压力控制盖板：1、调压控制盖板F21A-Hd25F-5(a、b、c、d调压范围代号) a0.6-8Mpa b4-16Mpa c8-21Mpa d16-31.5MPa(1)调压盖板 (2) 二通插装溢流阀阀组件二通插装溢流阀组件是由一个压力插入元件和一个调压控制盖板组合成的，如图2.二通插装溢流阀的先导回路上再加上一个电磁阀控制其卸荷，便构成一个电磁卸荷溢流阀。如下图3图3磁卸荷溢流阀 图4双调压电磁溢流阀（阻尼塞内置）4.23、节流控制盖板。图10(1)、图10（1）节流盖板; 图10（2）带换向节流控制盖板图10（3）（2）、图10（3）为带换向节流控制盖板上再加上一个电磁阀控制其卸荷，便构成方向流量复合控制组件，它具有二位二通开关机能、单向机能和节流机能。( 电磁阀不动 A B不通，B A通，具有单向节流机能；电磁阀动作A B通， B A通，只具有节流机能)5、 二通插装阀组合能力强的重要特性介绍：用一个插入元件只能组成一个二位二通阀，它只具有通断机能；要构成具有三通、四通换向阀换向机能就必须将二个或数个插入元件组合起来使用。(1)、用二个插入元件组合起来再加上一个二位四通电磁阀控制其卸荷，便构成二位三通方向阀机能，如图11（2）；如若用一个三位四通电磁阀控制其卸荷，便构成三位三通方向阀机能。如图11（3）（2）、四个插入元件组合起来，再加上一个三位四通电磁阀控制其卸荷，便构成三位四通方向阀机能。如图11（4）在图11（4）的基础上，改左右二个方向阀插入元件改为二个压力阀插入元件；这二个压力阀插入元件，既起放油阀作用，又可起溢流阀作用；其中二个单向阀作用是来限制先导油的流动方向，阻止反向流动。此阀即为A、B口带调压功能的三位四通方向阀，如图11（5）。图11（5）如果二个方向阀插入元件分别由二个二位四通电磁阀控制，则该集成块即可完成液压垫的全部功能：液压垫顶出、退回、强制下拉、调压、液压垫支承等等，如图11（6）。图11（6）（3）、四个插入元件组合起来，分别用一个二位四通电磁阀控制其卸荷，便可以获得许多不同机能四通方向阀。如图11（7）图11（7）1- Y2,Y4动作；2-Y1,Y2,Y3,Y4不动作；3-Y1，Y3动作；4-Y3动作；5- Y2动作；6- Y4动作；7- Y1，Y4动作；8- Y2,Y3动作；9- Y1,Y2动作；10- Y3,Y4动作；11- Y1