二通插装阀组成方向阀的一般原则及仿真分析

　　引 言

　　二通插装阀是 20 世纪 70 年代发展起来的一种新型的液压元件。这种元件的主阀口是锥阀口，故通流阻力小、通流能力大、密封性好、泄漏少、适用于高压、大流量系统[1]。二通插装阀采用插入式结构，主阀接受不同形式的先导控制，能组成具有多种功能的集成块，易于实现标准化、通用化、系列化，也便于实现集成化。本文介绍了二通插装阀组成方向阀的一般原则，并在 AMESim 下建立 3 位 4 通中位机能为 Y（J）型的插装方向阀模型，进行动态仿真分析。

　　1 插装阀组成方向阀的原则

　　1.1 二通插装阀的工作原理[3]

　　二通插装阀的基本结构如图 1 所示。

　　1.2 组成方向阀的一般原则

　　（1）插装阀和各种先导阀组合，可以组成各种形式的方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

　　（2）若系统额定流量较小，可采用插装阀体和 3位 4 通电磁换向阀组合实现换向功能。 若系统额定流量范围较大，可采用插装阀体和 2 位 4 通或 2位 3 通电磁阀组合实现换向功能。

　　（3）一般来讲，一个插装阀体可以实现两通换向功能；两个插装阀体组合可以实现 3 通换向功能；4个插装阀体组合可以实现除了 M 型和 U 型以外的3 位 4 通换向机能。对于 M 型和 U 型的 3 位 4 通换向机能，必须另外增设插装阀油路及控制。

　　（4）用一个电磁先导阀控件不能实现的中位机能，一般可以通过增加适当数目的 2 位 3 通阀来实现。

　　（5）不能使用中位机能为 A 或 B 口封闭形式的先导阀。当 A 口和 B 口封闭，插装阀的控制腔也处于封闭状态，如果控制腔能够保持封闭，则插装阀不能打开，各口处于关闭状态；但实际控制腔会存在泄，长时间处于这一位置，控制腔会逐渐失压，主阀芯会逐渐打开，插装阀工作状态不稳定。

　　（6）要实现各种中位机能的 3 位 4 通换向功能，需要至少四个插装阀体。①四个插装阀和 1 个 3 位4 通电磁阀组合就可以实现中位机能是 O，H 型的 3位 4 通换向功能。②4 个插装阀和 1 个 3 位 4 通阀、2 个 2 位 3 通电磁阀可以设计中位机能是 Y，P 型的3 位 4 通换向功能。③5 个插装阀体和 1 个 3 位 4 通电磁阀、1 个 2 位 3 通电磁阀组合，可以实现中位机能为 M 的 3 位 4 通换向功能。

　　2 AMESim 仿真模型及仿真结果

　　2.1 液压系统及工作原理

　　图 2 为采用液控单向阀的双速回路：

　　液压缸快速运动回路：当 2 位 3 通阀 Y5 得电时（且电磁铁 Y1，Y2,Y3 同时得电），来自液压泵（进油路）的油液经插装阀的 P 口流向 B 口进入液压缸的无杆腔，同时控制油路经 3 位 4 通阀的右位接通液控单向阀使单向阀打开，从而使液压缸的活塞向左运动，其油液经单向阀和插装阀的 A 口流回油箱。