方向控制阀 授课教师：梁 斌

方向控制阀 授课教师 梁斌 方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向 它包括单向阀和换向阀 单向阀有普通单向阀和液控单向阀 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动 机动 电磁动 液动 电液动等 普通单向阀 普通单向阀是只允许液流一个方向流动 反向则被截止的方向阀 又称为逆止阀或止回阀 要求正向液流通过时压力损失小 反向截止时密封性能好 图形符号 工作原理左端进油 压力油作用在阀芯左端 克服右端弹簧力使阀芯右移 阀口开启 油液从右端流出 若右端进油 压力油与弹簧同向作用 将阀芯紧压在阀座孔上 阀口关闭 油液被截止不能通过 正向开启压力只需 0 03 0 05 MPa 反向截止时为线密封 且密封力随压力增高而增大 密封性能良好 开启后进出口压力差 压力损失 为 0 2 0 3 MPa 普通单向阀的应用 常被安装在泵的出口 一方面防止压力冲击影响泵的正常工作 另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱 被用来分隔油路以防止高低压干扰 与其他的阀组成单向节流阀 单向减压阀 单向顺序阀等 使油液一个方向流经单向阀 另一个方向流经节流阀等 安装在执行元件的回油路上 使回油具有一定背压 作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧 其正向开启压力为 0 3 0 5 MPa 使执行元件运动平稳 防止液压系统停机时空气进入系统 但回油阻力增大 液控单向阀 工作原理当控制油口不通压力油时 油液只能从p1 p2 当控制油口通压力油时 正 反向的油液均可自由通过 根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式 解决措施 打开阀芯前减小进出口压力差复式结构液控单向阀 单向阀芯内装有卸载小阀芯 控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压 再顶开单向阀阀芯 其控制压力仅为工作压力的4 5 没有卸载小阀芯的液控单向阀的控制压力为工作压力的40 50 普通型液控单向阀存在的问题 反向导通时 打开阀芯需要很高的控制压力 液控单向阀的应用 用于保压回路 用于锁紧回路 控制压力油油口不工作时 应使其通回油箱 否则控制活塞难以复位 单向阀反向不能截止液流 换向阀 换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动 使油路接通或切断而改变油流方向的阀 换向阀的分类 滑阀式换向阀的结构 阀芯与阀体孔配合处为台肩 阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽 阀体在沉割槽处有对外连接油口 阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽 也可以是三台肩五沉割槽 当阀芯运动时 通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽 接通或关闭与沉割槽相通的油口 位 通及图形符号 用方框表示阀的工作位置 方框数即 位 数 箭头表示两油口连通 并不表示流向 或 T 表示此油口不通流 在一个方框内 箭头或 符号与方框的交点数为油口的通路数 即 通 数 图形符号表示的含义 P表示压力油的进口 T表示与油箱连通的回油口 A和B表示连接其他工作油路的油口 三位阀的中位及二位阀侧面画有弹簧的那一方框为常态位 在液压原理图中 换向阀的油路连接一般应画在常态位上 二位二通阀有常开型 常态位置两油口连通 和常闭型 常态位置两油口不连通 一个换向阀完整的图形符号还应表示出操纵方式 复位方式和定位方式等 1 两位两通 图形符号 作用 控制油路的通与断 2 两位三通 图形符号 作用 控制液流方向 3 两位四通 图形符号 作用 控制执行元件换向 P 压力油口O 回油口A B 分别接执行元件的两腔 4 三位四通 图形符号 作用 换向 停止 5 两位五通 图形符号 作用 换向 两种回油方式 6 三位五通 图形符号 作用 换向 停止 回油不同 手动 机动 换向阀 阀芯运动是藉助于机械外力实现的 根据阀芯的定位方式分为弹簧钢球定位式弹簧自动复位式 由于手动换向阀需要人力操纵 故只适用于间歇动作且要求人工控制的小流量场合 使用中须注意 定位装置或弹簧腔的泄漏油需单独用油管接入油箱 否则漏油积聚会产生阻力 以至于不能换向 甚至造成事故 其他换向阀也有同样问题 在使用换向阀必须予以注意 机动换向阀又称行程换向阀 它依靠安装在运动部件上的挡块或凸轮 推动阀芯移动实现换向 机动换向阀通常是弹簧复位式的二位阀 它的结构简单 动作可靠 换向位置精度高 改变挡块的迎角或凸轮外形 可使阀芯获得合适的移动速度 进而控制换向时间 减小液压执行元件的换向冲击 但这种阀只能安装在工作部件附近 因而连接管路较长 使整个液压装置不紧凑 电磁换向阀 阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用 电磁铁不得电 阀芯在右端弹簧的作用下 处于左极端位置 右位 油口p与A通 B不通 电磁铁得电产生一个电磁吸力 通过推杆推动阀芯右移 则阀左位工作 油口p与B通 A不通 如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合 又可组成三位的电磁换向阀 电磁铁得电分别为左右位 不得电为中位 常位 电磁吸力有限 电磁换向阀最大通流量小于100L min 对液动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀 电磁铁按所接电源的不同 分交流和直流两种基本类型 交流电磁阀使用方便 启动力大 但换向时间短 约0 03 0 05s 换向冲击大 噪声大 换向频率低 而且当阀芯被卡住或由于电压低等原因吸合不上时 线圈易烧坏 直流电磁阀需直流电源或整流装置 但换向时间长 约0 1 0 3s 换向冲击小 换向频率允许较高 而且有恒电流特性 当电磁铁吸合不上时 线圈不会被烧坏 故工作可靠性高 还有一种整型 本机整流型 电磁铁 其上附有二极管整流线路和冲击电压吸收装置 能把接入的交流电整流后自用 因而兼具了前述两者的优点 液动换向阀 液动换向阀利用控制油路的压力油推动阀芯实现换向 因此它可以制造成流量较大的换向阀 图所示为三位四通液动换向阀 当其两端控制油口K1和K2均不通入压力油时 阀芯在两端弹簧的作用下处于中位 当K1进压力油 K2接油箱时 阀芯移至右端 P通A B通T 反之 K2进压力油 K1接油箱时 阀芯移至左端 P通B A通T 右图为三位四通液动换向阀的图形符号 液动换向阀对阀芯的操纵推力很大 因此适用于压力高 流量大 阀芯移动行程长的场合 这种阀通过一些简单的装置可使阀芯的运动速度得到调节 电液换向阀 电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成 液动换向阀实现主油路的换向 称为主阀 电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向 称为先导阀 当1YA通电 2YA断电时 电磁阀芯移至右端 电磁阀左位工作 控制压力油经过P A 单向阀 主阀芯左端油腔 而回油经主阀芯右端油腔 节流阀 B T 油箱 于是 主阀芯在左端液压推力的作用下移至右端 即主阀左位工作 主油路P通A B通T 电液换向阀工作原理要点 为保证液动阀回复中位 电磁阀的中位必须是A B T油口互通 控制油可以取自主油路的p口 内控 也可以另设独立油源 外控 采用内控时 主油路必须保证最低控制压力 0 3 0 5MPa 采用外控时 独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的15 以保证换向时间要求 电磁阀的回油可以单独引出 外排 也可以在阀体内与主阀回油口沟通 一起排回油箱 内排 液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度 在电液换向阀中 控制主油路的主阀芯不是靠电磁铁的吸力直接推动的 而是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的 因此推力可以很大 操纵也很方便 此外 主阀芯向左或向右的运动速度可分别由左节流阀或右节流阀来调节 这使系统中的执行元件能够得到平稳无冲击的换向 所以 这种操纵形式的换向性能比较好 它适用于高压 大流量的液压传动系统 滑阀的中位机能 三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能 称之为滑阀的中位机能 不同滑阀机能的滑阀 阀体是通用的 仅阀芯台肩的尺寸和形状不同 滑阀机能的应用 使泵卸载的有H K M型 使执行元件停止的有O M型 使执行元件浮动的有H Y型 使液压缸实现差动的有P型 液压缸快进 中位 P 型 如图所示 当换向阀于中位时 因P A B相通 故可用作差动回路 中位机能应用 系统卸荷 中位 M 型 如图所示 当方向阀于中位时 因P T口相通 泵输出的油液不经溢流阀即可流回油箱 由于直接接油箱 所以泵的输出压力近似为零 也称泵卸荷 减少功率损失 中位机能应用 系统保压 中位为 O 型 如图所示 P口被堵塞时 此时油需从溢流阀流回油箱 增加功率消耗 但是液压泵能用于多缸系统 中位机能应用 由换向阀和液控单向阀所组成的锁紧回路见图 锁紧回路的功能是使液压执行元件不工作时切断其进 出油液通路 使液压执行元件能在任意位置上停留 并且不会在外力的作用下移动其位置 在图中 当换向阀处于左位或右位时 液控单向阀控制油口X2或X1通入压力油 液压缸的回油便可反向流过单向阀口 这时的活塞可向右或向左运动 到了该停留的位置时 只要使换向阀处于中位 因为换向阀的中位机能是H型 控制油直接通油箱 所以控制压力立即消失 Y型中位机能亦可 液控单向阀不再双向导通 液压缸因两腔油液被封死便被锁紧 由于液控单向阀中的单向阀采用座阀结构 密封性好 泄漏极小 故有液压锁之称 当换向阀的中位机能为O或M等型时 从原理上讲不需要液控单向阀也能使液压缸锁紧 但由于换向阀多为滑动式结构 存在较大的泄漏 锁紧功能较差 只能用于锁紧时间短且要求不高处 液压锁和中位机能的锁紧回路区别 换向阀的性能 换向可靠性 换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置 换向信号撤除后阀芯能自动复位 同一通径的电磁阀 机能不同 可靠换向的压力流量范围不同 一般用工作极限曲线表示 压力损失 包括阀口压力损失和流道压力损失 换向阀的压力损失除与通流量有关 还与阀的机能 阀口流动方向有关 一般不超过1MPa 内泄漏量 滑阀式换向阀为环形间隙密封 工作压力越高 内泄漏越大 泄漏不仅带来功率损失 而且引起油液发热 因此阀芯与阀体要同心 并要有足够的封油长度 换向平稳性 就是要求换向时压力冲击要小 手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击 换向时间和换向频率 交流电磁铁的换向时间约为0 03 0 15s 直流电磁铁的换向时间约为0 1 0 3s 换行频率为60 240次 min 多路换向阀是一种集中布置的组合式手动换向阀 常用于工程机械等要求集中操纵多个执行元件的液压设备中 多路阀的组合方式有并联式 串联式和顺序单动式三种 符号如图所示 多路换向阀 当多路阀如图 a 所示并联组合时 液压泵可以同时对三个或其中任意一个执行元件供油 在对三个执行元件同时供油的情况下 由于负载不同 三者将先后动作 当多路阀如图 b 所示串联式组合时 液压泵依次向各执行元件供油 第一个阀的回油口与第二个阀的压力油口相连 各执行元件可单独动作 也可同时动作 在三个执行元件同时动作的情况下 三个负载压力之和不应超过液压泵压力 当多路阀如图 c 所示顺序单动式组合时 液压泵按顺序向各执行元件供油 操作前一个阀时 就切断了后面