二位四通水液压换向阀的设计与试验研究

　　引言

　　以矿物油为传动介质的液压换向阀中，滑阀结构很普遍，这种结构能够容易地实现多种换向控制。但是由于水介质具有黏度低、润滑性差、导电性强、汽化压力高等特点，采用滑阀结构存在着泄漏大、抗污染能力差、阀芯容易卡死、控制边易产生拉丝侵蚀等问题。球阀、锥阀和平板阀等结构对水介质有较好的适应性，德国Hauhinco公司的二位三通水液压换向球阀，采用线密封结构，获得较好的密封性和响应性，但只能用于小流量场合，通常被用作先导控制阀。弓永军博士提出了一种无泄漏平面型纯水换向阀，该设计融合了座阀的特点，采用滑阀端面的平面或锥面来实现各通流腔间的密封，换向切换既不会出现卡死问题又能保证切换过程中压力稳定，适用于二位二通或二位三通换向控制。丹麦Danfoss、美国ELWOODFluid的三位四通插装式水液压换向阀，每个插装单元都由单独的电磁铁来驱动插装单元的先导结构来控制阀芯的启闭，通过四组电磁铁得失电配合来实现换向切换。德国Tiefenbach公司的三位四通插装式水液压换向阀，主阀使用了两个二位三通先导阀对四个插装单元的阀芯的启闭进行控制，同步性有所改善，控制结构也有明显简化。英国Midland-ACS公司的二位四通水液压换向阀，由两个二位三通换向主阀并联组合而成，并由一个二位三通先导控制阀驱动两个主阀芯切换来实现换向。

　　本研究提出一种适用于大流量系统的新型插装式二位四通水液压换向阀，旨在进一步简化阀的结构，减轻其体积重量，改善同步性，提高工作的可靠性。以下简要介绍该阀的工作原理，并通过实验研究其静动态性能。

　　1 工作原理

　　新型二位四通插装阀工作原理图见图1。它主要由两个个结构相同的常开式插装阀单元、两个结构相同的常闭式插装阀单元、盖板、主阀体和一个二位三通先导电磁球阀组成。其中两个常开式插装阀单元为卸荷开启型，即当控制腔接通先导阀的低压水路，控制腔无控制压力时，插装阀的主阀口开启，当控制腔接通先导阀的高压水路，控制腔有控制压力时，插装阀的主阀口关闭；两个常闭式插装阀单元为加压开启型，即当控制腔接通先导阀的低压油路，控制腔无控制压力时，插装阀的主阀口关闭，当控制腔接通先导阀的高压水路，控制腔有控制压力时，插装阀的主阀口开启。

　　这种结构可避免二位四通滑阀在水压传动中泄漏大，容易卡死，阀口腐蚀等问题，也可避免传统插装阀结构必须用两个二位三通先导电磁球阀造成的结构复杂、可靠性低、控制的同步精度引起的换向冲击等问题。具有通流能力大，密封性、响应性好，抗污染能力强，结构紧凑等特点。特别适合于大流量、以海水、淡水及高水基低黏度液体为传动介质的液压系统中。