用二通插装式控制阀实现液压传动系统的集成

　　1 引言

　　以滑阀式结构为主的液压控制阀组成的传统液压控制系统,要满足大型设备对流量的要求时,对现有的标准阀需设多个阀并联或设计大通径的非标准件。因阀芯尺寸大、质量大、行程长,所以响应慢、换向时间长。同时由于受结构形式的限制,流动阻力大、通流能力小、泄漏量大,换向冲击大、阀芯易卡死、抗污染能力差、元件集成度低等,而插装阀可避免上述缺点。

　　2 二通插装阀工作原理

　　二通插装阀的主阀单元的基本结构形式如图1所示。

　　式中F--阀芯上的合力,N;

　　pC,pA,pB--工作腔A,B,C的压力,Pa;

　　AC、AA、AB--工作腔A,B,C有效作用面积,m²;

　　Fs--弹簧力,N;

　　Fd--稳态液动力,N。

　　当2F>0时,阀芯关闭,当2F<0时,阀芯开启。当2F=0时,阀芯工作在某一平衡位置,从而实现方向的断通控制。根据先导油液的来源及三腔工作压力大小的不同,可实现液流流向的控制。在系统中若设定控制腔压力,当工作腔压力超过一定值后阀开启,可实现压力控制。如在控制腔设置行程调节,限制阀芯开启高度即调节阀口的面积,可实现流量控制。

　　3 插装阀的特点

　　插装阀是以二通型单向元件为主体,采用先导控制和插装式连接的一种新型控制元件,主要应用于高压、大流量液压系统中。它由插入元件、先导元件、控制盖板和插装块体4部分组成,插入元件插装在插块体中。通过开启、关闭和开启量的大小来控制液流的通断和流向、压力的高低、流量的大小,以实现对执行机构的方向、压力和速度的控制。根据安装方式的不同,分为滑入式(直接插入式)和拧入式(螺纹式)2种。根据控制形式可分为普通的方向、流量和压力控制和先导的比例控制2种。

　　它具有许多优点:(1)由于主阀口是锥阀,密封性好、泄漏量少、流动阻力小、通流能力大,适用于高压、大流量液压系统中;(2)主阀芯质量小、结构紧凑、升程短,所以动作迅速、响应快、冲击小;(3)主阀用逻辑信号控制,使主阀易于接受先导控制,方便组成各种调压、调速功能的阀,易于实现逻辑控制、比例控制以及计算机的数字控制;(4)插装形式易实现集成化,并通过采用整体式、块式和叠加式使其集成度高,实现的功能更多样。因此,在大流量、多机能和高集成方面得到迅速的发展,广泛应用于大型的机械设备中。例如,大型装载机的多路换向阀多采用叠加阀,为实现压力控制及与换向阀集成所使用的溢流阀为插装式溢流阀。

　　4 用二通插装阀实现液压系统实例

　　实现液压缸的往复调速,溢流阀调定压力,普通液压系统原理如图2所示。调速形式为进口节流调速,采用电磁换向阀只能应用于低压小流量系统。用插装式的方向阀、节流阀实现同样功能的系统原理如图3所示。该系统可应用于高压大流量场合,1、4为插装式二通换向阀,2、3为插装式节流阀,5为插装式溢流阀,6为先导式三位四通电磁换向阀。