第一章 换向阀的概述

第一章换向阀的概述

一、尽管液压控制系统的种类繁多，且各种阀的功能和结构形式也有较大的差别，但他们均具有以下的特点：

1）、在结构上，所有的液压控制元件都是由阀体、阀芯、弹簧、和驱动阀芯动作的零部件组成。

2）在工作原理上，所有液压控制元件都是利用弹簧力和控制元部件的控制力相互作用来改变工作状态；所有液压控制元件的开口大小、进出口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量特性公式，只是各种阀控制的参数各不相同而已。液压系统中所使用的液压控制元件均应满足以下基本要求：

1.动作灵敏，使用可靠，工作时冲击、振动和噪声小。

2.油液流过时，压力损失小。

3.无泄漏、密封性能好。

4.结构简单、紧凑、体积小、安装与调整、维护与保养方便，成本低廉，通用性能好，使用寿命长。

二、方向控制阀是控制液压系统中液流流动方向的液压元件，用来对液压系统中各个回路的液流方向进行通、断的切换，以适应工作的需要。方向控制阀按用途可分为单向阀和换向阀两大类，液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。换向阀安通路分类：二通，三通，四通，五通......安其结构分类：滑阀、锥阀、转阀等。按工作位置分类：二位、三位、四位.......按控制方式分类：电磁换向阀、电液换向阀、液控换向阀、机动换向阀、气动换向阀、手动换向阀。

换向阀是借助于改变阀芯的位置，实现与阀体相连的几个油路之间的接通或断开的阀类，从而控制液压执行机构的启动、停止、或换向。

滑阀式换向阀是目前应用比较广泛的换向阀。对换向阀的主要性能要求是：油路导通时，压力损失小；油路断开时泄漏量小换向平稳、可靠、快速、操纵力小等。

（1）滑阀式换向阀图1所示为换向阀的结构简图。在阀体上有一个圆柱形孔，孔里面有若干个环形槽，成为沉割槽，每一个沉割槽都与相应的油口相通。阀芯上同样也有若干个环形槽，阀芯环形槽之间的凸肩称为台肩。台肩将沉割槽遮盖时，此槽所有的通路被切断。带沉割槽的阀体是固定的，而带台肩的阀芯是可沿轴向移动的。图2为换向阀的工作原理图，当阀芯处于图2a位置时，压力油从P口经B口流向液压缸右腔，活塞左移，液压缸左腔回油从A口经T口流向油箱；当阀芯右移处于图2b时，p口和A口接通，B口和T口接通，活塞右移。这种换向阀的阀芯和阀体是相对直线运动的，所以叫滑阀；如阀芯和阀体的相对运动是回转运动，则称为转阀。换向阀的功能主要由它控制的通路数和工作位置决定。所谓“位”是指阀芯在阀体内停留的工作位置数量，“通”是指与阀体连接的主油路的通道数量，不包括控制油路数量，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通，在图2中有P、A、B、T四个通路，是一个二位四通阀。

图一换向阀的结构简图1—阀芯2—阀体

图2 换向阀的工作原理图 a 活塞左移 b 活塞右移

滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。滑阀机能直接影响执行元件的工作状态，不同的滑阀机能可能满足系统的不同要求。

在分析和选择阀的中位机能时，通常考虑一下几点：

1)、工作系统保压：当P口封闭，系统保压，液压泵能用于多缸系统。当P口与T口在半开启状态下接通时（如X型），系统能保持一定的压力控制油路使用。

2）、系统卸载：P口通畅地与T口接通时，系统卸载。

3）、换向平稳性和精度：当通液压缸的A、B两口都封闭时，换向时易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高；当A、B两口都接通T口时，换向时工作部件不易制动，换向精度

低，但液压冲击小。

4）、液压缸“浮动”和在任意位置上的停止：阀在中位，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态；当A、B两口封闭或P口连接（在非差动情况下），则可使液压缸在任意位置处停下。

5）、启动平稳性：阀在中位时，液压缸某腔如通油箱，则启动时，该腔内油液无压力，启动不平稳，易冲击。

（2）手动换向阀是依靠人力实现换向的方向控制阀，主要有弹簧复位和钢球定位两种形式。该阀适用于动作频繁、工作持续时间短的场合，操作安全，常用于起重机和工程机械的液压传动控制系统中。

（3）机动换向阀又称行程阀，它主要用来控制机械运动部件的行程，借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来使阀芯移动，从而控制油液的流动方向，有二通，三通，四通和五通几种。（4）电磁换向阀是利用电磁铁吸力操纵阀芯换位的控制阀；阀用电磁铁根据所用电源的不同，有交流电磁铁，直流电磁铁和本整电磁铁三种。

交流电磁铁一般使用220V交流电，启动力较大，换向时间短（约0.01~0.07s）,但换向冲击大，工作时温升高（故其外壳设有散热筋），噪声大，换向频率低（约30次|min）,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。所以交流电磁铁的可靠性较差，使用寿命较短。

直流电磁铁一般使用24V直流电。优点是不会因阀芯卡住而烧坏线圈，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次|min，换向冲击小，使用寿命较长。但起动力比交流电磁铁小，换向时间长（约0.1~0.15s）。

本整流型指交流型，这种电磁铁上附有二级管整流线路和冲击电压吸收装置，具有半波整流功能，可以直接使用交流电源供电，具有直流电磁铁的结构和特性。

无论是直流电磁铁还是交流电磁铁，均可作成干式、油浸式和湿式等结构形式。

干式电磁铁的线圈、铁芯与呃铁处于空气中不和油接触，电磁铁与阀连接时，在推杆的外周有密封圈。由于回油有可能参入对中弹簧腔中，所以阀的回油压力不能太高。此类电磁铁附有手动推杆，一旦电磁铁发生故障时，可手动使阀芯换位。常用于简单液压系统中。

油浸式电磁铁的线圈和铁芯都浸在无压油液中。推杆和衔铁端部均装有密封圈。油可帮助线圈散热，且可改善推杆的润滑条件，所以使用寿命远比干式电磁铁长。因有多处密封，此种电磁铁的灵敏性较差，造价较高。

湿式电磁铁也叫耐压式电磁铁，它和油浸式电磁铁不同之处是推杆处无密封圈。线圈和衔铁都浸在有压油液中，所以散热好，摩擦小。而且因油液的阻尼作用会减少切换时的冲击和噪声。所以湿式电磁铁具有噪声小、使用寿命长、温升低等优点，时目前应用最广的一种电磁铁。

由于电磁铁的吸力有限（120N），因此电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。当流量较大时，需采用液动或液压对中型两种。

（5）电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起的一种组合式换向阀。在电液换向阀中，电磁阀起先导控制作用（称先导阀），控制液动换向阀的动作和工作位置；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件/电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀额定流量的液压系统中。

电液换向阀的工作原理：常态时，先导阀和主阀处于中位，控制油路和主油路都不进油。当右电磁铁通电时，先导阀处于右位工作，控制油经先导阀到主阀芯右端油腔，推动主阀芯换向，使主阀切换到右位工作，主阀芯左端油腔回油经先导阀及泄油口流回油箱，此时主油路油口P和A、B、T通，当先导阀右电磁铁断电、左电磁铁通电时，则主油路油口换接，P和B、A、T相通实现液流的换向。换向阀中的先导阀（电磁阀）一般是三位四通阀