液压阀的安装连接方式.pdf

第2期 总期51期 2012年3月Fluid Power Transmission and Control No 2 Serial No 51 Mar 2012 从安装连接方式来分 液压阀大致可分为管式 板式 片式 叠加式和插装式等几类 1管 式 管式阀 Line mount valve 的进出油口都带有内 螺纹 通过相连接的管接头与管道 和其他元件相 连 有二通口 三通口 或更多 见图1 图2 图1 管式阀示例 Hydac 图2 管式阀示例 BOSCH 管式阀是历史最悠久的一种安装连接方式的阀 收稿日期 2011 09 30 作者简介 张海平 1947 男 博士工程师 长期从事车载液压系统及 专用微机控制系统的研发工作 上世纪初起就普遍使用 至今还继续有使用 管式阀是各种安装连接方式中唯一的一种独立 完整的阀 接上管接头和管道就能用 不需要其他任 何配件 随着液压系统日益复杂 这种安装方式的弱点就 日益凸显 元件分散布置 占地大 可能泄漏的部位 多 装拆不便 图3为一个安装在卡车上的液压系统 由多个管 式阀通过管道连接组装而成 由于受安装部位面积 限制 管道不得不三层安排 其组装与拆卸之不便 可想而知 图3 由管式阀组成的液压系统实例 德Zoeller Kipper 2片 式 片式阀 Sectional valves multiple section direc tional valve multiple flow valve 国内普遍称为多路 阀 它是从管式的手动换向阀发展而来的 一个控制 片含一个换向阀阀芯 控制一组执行器 液压缸或液 压马达 几乎所有的控制功能都集中在这一片上 见 图4 液压阀的安装连接方式 张海平 上海 hpzhang856 摘要 液压阀从安装连接方式来分 大致可分为管式 板式 片式 叠加式和插装式这几类 在概述了管式 板式 片 式 叠加式之后 重点介绍了插装式的分类和特点 指出插装式是今后发展的大趋势 关键词 流体技术 液压阀 螺纹插装阀 安装连接 中图分类号 TH137 3文献标志码 A文章编号 1672 8904 2012 02 0049 005 专题讲座 万方数据 A 手动换向阀 B 电磁换向阀 C 带应急手动和控制器的电比例换向阀 图4 一些不同控制方式的多路阀片 BOSCH 把各片的进油口P和回油口T的位置做得相同 就可集合在一起 共用P T 见图5 图5 多路阀回路图 Parker 多路阀一般都有一通用控制块 油源块 也称主 控块 或头块 一般还有一个尾块 然后通过螺栓紧 固在一起 见图6 图6 多路阀组装示例 PK 这种安装连接方式的最大特点就是灵活 需要控 制几组执行器就选几片 因为共用油源块 结构也比 较紧凑 阀体大多用铸铁 也有钢制的 多路阀从最早的手动发展到今天 已有液控 电 磁阀控 比例阀控 总线控制等多种控制形式 见图 7 如果电控的可靠性和性价比极大地提高了 附加 的作为应急手动就没有必要了 图7 带应急手动 可通过区域总线控制的 电磁驱动多路阀 Rexroth 多路阀在行走机械的液压系统中广泛使用 如图 8 考虑到操作习惯 这种组装方式还会存在相当长 的时间 图8 多路阀用在行走机械中 Rexroth 多路阀的弱点 片与片之间可能会泄漏 因为管道固定在阀体上 因此 要更换某一片阀时 不 仅必须松开紧固螺栓 还要拆卸管道 因此传用不 便 这种安装连接方式开始受到集成块方式的排 挤 有些生产商针对一些大批量的主机 采用一个专 门设计的大集成块来代替多片的组合 见图9 这就 2012年第2期 页第 50 万方数据 大大减少了可能的泄漏部位 而且总的外形尺寸也可 减少 但是 这种技术需要突破以下几个薄弱环节 1 作为集成块体的铸件的质量要高 因为只要 某一阀孔出现铸造砂眼 整个集成块就报废了 2 机加工的稳定性要高 因为只要某一个部位 加工超差 同样必须废弃整个集成块 3 集成块的硬度与耐磨性要好 现在集成块大 多采用铸铁 而阀杆采用低合金钢 热处理后 阀杆 一般都比阀块硬 结果 在使用中 由于污染而引起 损伤时 常常是阀块先于阀杆损伤 而更换整个集成 块的代价 显然要比更换单片阀贵得多 图9 集成式多路阀 KYB 3板 式 板式阀 Subplate valve 连接管道的油口不是直 接做在阀上 而是做在底板上 见图10 阀通过螺栓 被固定在底板上 因此 更换阀时不必拆卸管道 较 之管式或片式要方便得多 可以大大缩短维修时间和 费用 1 板式阀 2 底板 3 管道 4 固定螺栓 图10 板式连接示意图 BOSCH 板式连接的标准化进展比较顺利 如ISO4401 GB T2514 被广泛接受 见图11 图11 板式连接的标准连接孔 板式连接方式更重要的特点是为采用集成块连 接奠定了基石 多个板式阀共用一个连接块 集成块 Manifold 相互间的连接通道做在块内 见图12 总体积就较管式连接小得多 适于较复杂的液压系 统 图12 板式阀集成块内部连接通道示意图 3 1 集成块的优点 除了继承了板式阀的优点 阀通过螺栓固定在集 成块上 因此更换时不必拆卸管道之外 还由于集成 块减少了连接管道和相应的管接头 使得潜在的外泄 漏危险减少了 系统所占据的空间和重量降低了 管 路的压力损失减少了 发热也随之下降 系统的抗振 性增加了 系统工作的可靠性也随之增加 系统的响 应时间可以显著缩短 装配时间和费用减少了 集成 块可以不在现场组装 故障率也可以大大下降 由于 使用了集成块 控制阀相对集中在一起了 这也有利 于维修 近十年来 由于3D设计软件和数控加工中心的 普遍应用 为复杂集成块的设计和加工创造了极有利 的条件 突破了集成块设计制造技术的瓶颈 缩短了 交货期 降低了造价 现在已出现了一些规模甚大的集成块专业制造 厂 年产量达几千吨 他们在接到用户提供的回路图 张海平 液压阀的安装连接方式2012年3月 页第 51 万方数据 4 3 2 6 及技术要求后 可以在几天内完成集成块的设计 从 制造 一直到组装 调试的全部过程只要几个星期 这种交钥匙的方式大大减少了主机厂的设计费用 因此 使用集成块的安装连接方式已成为现代液压系 统设计师的首选 3 2 纯板式阀集成块的弱点 板式阀集成块利用集成块的表面安装阀 集成块 内有连接通道 这在复杂系统 有很多阀时 就会遇到 两个问题 1 集成块的表面积是随长度的平方增加的 而 块体的质量却是随长度的立方增加 2 集成块越大 内部的联通孔就越长 而钻深 孔的代价也是随着孔深 不是线性而是抛物线增加 的 4叠加式 叠加阀 Sandwich valve 是板式阀向高度的延 伸 扩展和集成 参见图13 14 图13 叠加阀 BOSCH 图14 使用叠加阀的集成块 一般 一叠控制一组执行器 可以实现复杂的功 能 又非常灵活 易于更换改变 使用叠加阀 可以在一定程度上缓解纯板式阀集 成块遇到的体积大 要加工深孔的问题 但其潜在的 泄漏危险却增加了 5插装式 插装式阀可以看做不穿外衣的阀 因为它们都不 带外壳 必须安装在一个阀块或集成块内 才能工作 由于不穿外衣 功能部分都进入集成块体内 因 此 许多插装阀可以挤在一个集成块里 所以非常紧 凑 系统越复杂 这个优点就越突出 相对其它安装 连接方式 插装阀组成的系统是最紧凑的 使用插装阀的集成块继承了板式阀集成块的所 有优点 而且由于紧凑 集成块的体积和重量 压力 的沿程损失都可进一步下降 由于紧凑 集成块的体积和重量低 集成度高 就 降低了系统的初始成本 而由于泄漏可能性小 压力 损失小 发热少 可靠性高 整个系统的运营成本也可 降低 因此 管式阀 板式阀和叠加阀的应用受到了插 装阀很大的排挤 特别是管式阀和叠加阀 插装式 Cartridge 主要有二通盖板式和螺纹连 接式 Screw in 这两类 其中 螺纹连接式也有了去 掉螺纹而用螺钉连接的变化 5 1 二通盖板式 二通盖板式即通常所称的盖板式插装阀 见图 15 也被称为二通插装阀或逻辑阀 它一般都还需 要附加先导控制阀才能工作 1 盖板 2 阀芯 3 阀套 4 阀套 6 弹簧 A B 进出通道 X 控制通道 图15 盖板式插装阀示意图 BR 2012年第2期 页第 52 万方数据 l l t lt J V 图16为25到160通径的盖板式二通插装阀 图16 25到160通径的二通插装阀 山东泰丰液压 盖板式插装阀一定要采用集成块方式成组应 用 图17为一用于1 600 t注塑机的使用盖板式插装 阀的集成块体 图17 使用盖板式插装阀的集成块体 山东泰丰液压 插装阀靠盖板压在集成块内 参见图18所示 图18 一个用于2500吨锻压机的插装阀集成块 汉诺威工展2007 盖板式插装阀由于功能单一 结构相对简单 容 易做得大 因此 在大流量 约大于1 000 L min 时 这种阀无可匹敌 图19为一个用于120 MN自由锻压机的集成块 体 它使用了125通径的盖板式插装阀 其外形尺寸 为1 540 1 400 995 mm 图19 一个使用125通径盖板式插装阀的集成块 PTCASIA2009 图20为一个通径250的二通插装阀 通过流量 为100 000 L min时的压差仅0 5 MPa左右 用于海 上钻井平台抗海浪时的升降 图20 一个250通径的二通插装阀及盖板 德Hydroment 盖板式二通插装阀的标准化进展比较顺利 只 花了三年 就在德国工业标准DIN24342 1979 的基础 上制定了ISO7368 GB2877 81 对阀孔和与