新型电磁多路组合阀的开发及其应用

第 4 期
张守年 等 : 新型电磁多路组合阀的开发及其应用
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力油路与控制油路开通。压力油经先导阀的控制油 腔和阀体上的油道进入主阀的上腔 , 从而使压力油 作用在主阀阀芯两端的轴向力相等 , 弹簧的弹性力 推动主阀阀芯向下运动, 主阀关闭 , 系统压力回升。 其先导阀的切换条件为 切换 F d+ p t ( A p - A t ) ≥F t + p aA p + F v 复位 p aA p + F t ≥p t ( A p - A t ) + F sc + F v ( 1) ( 2)
p
升降机构的油缸由三位六通电液动、 手动阀控 制。 ( 见图 2) 。 而控制其主阀的先导阀有 2 个。 因为 组合阀中所有的先导阀都相同, 所以其切换复位条 件都可用式( 1) 、 ( 2) 计算。 本阀适用于有特殊要求的 工程机械 , 如高空作业车等, 一但电器出现故障时, 也能用手动完成紧急作业。 1. 1. 3 带定位装置的二位三( 四 ) 通电液动阀片 本阀片由 2 个先导阀和 1 个带定位装置的二位 三 ( 四) 通主阀构成。二位三通和二位四通电液动阀 片的原理及机能符号见图 3 和图 4。本阀主要用于 控制马达开关 , 尤其适用于长时间运转的马达。 1. 1. 4 三位四通带锁球阀换向阀片 本阀片由 2 个二位三通电液球阀和 2 个液控单
20 05年4 月
农 业 机 械 学 报
第 36 卷 第 4 期
新型电磁多路组合阀的开发及其应用
张守年 白立群
【 摘要】 针对室外条件 下行走机械的运 动控制特 点 , 结合 国情 , 开发研制了 抗污染能 力强 , 能 量损失少 , 反应 灵敏 , 操作方便的新 型电磁多路组合阀。其 集成组件的 工作可靠 性 , 阀的 优良结构 性能等均在 实际应用 中得到验 证。 关键词 : 组合阀 组件 集成 中图分类号 : T H 137. 52 文献标识码 : A
图 3 二位三通带定位装置阀片 F ig . 3 T w o po sitio ns and three w ays v alv e w ith po sitio n dev ice
( a ) 原理图 ( b ) 机能符号
向阀构成。 其原理及符号见图 5 。 本阀片适用于控制 小流量油缸或油马达。 1. 1. 5 三位四通电液动换向阀片 常规三位四通液动换向阀配以 2 个电磁先导阀 构成。具有各种滑阀机能供具体机械选用。此阀适 用于各种油缸、 油马达换向开关的常规控制( 图略 ) 。 1. 2 结构和性能 1. 2. 1 整体式和分片集成式 从阀体结构看 , 现已设计和生产了分片集成式
序 号 1 2 3 4 5 6 7 8
电磁铁号 ( + 表示通电 ) + + + + + + + + + + + + + + + + ( b)
油缸与马达协调动作
W DT 1 DT 2 DT3 DT 4 DT 5 DT 6 DT 7 DT 8 油缸活塞
马达
a 上升 a 下降 b 下降 b 上升 c 下降 c 上升 d 上升 d 下降
图 5 带锁钢球换向阀 Fig . 5 Steel g lo be dir ectio nal contr ol va lv e with lo ck
( a) 原理图 ( b) 机能符号
安全溢流阀组成。 阀组控制一个单作用油缸、 2 个油 马达、 3 个双作用单杆液压缸的动作。 其集尘箱的倾翻卸料动作由图 6a 中单作用油 缸 a 完成。 此油缸由三位六通换向阀控制 , 2 个油马 达 M 1, M 2 分别驱动扫路车两侧的旋转扫盘, 扫盘 的伸缩动作由 2 个双作用油缸 b 和 c 承担。其协调 动作则由 1 个二位三通换向阀和 1 个二位四通换向 阀控制, 油缸 d 控制 1 个扫刷。 注意它的液压系统的 几个特点 : ( 1) 控制油马达和双作用油缸的电液阀的主阀 芯都带有定位装置。该装置使马达油缸开停后当即 断电。因此, 阀组全部电磁铁都是短时间通电 , 这既 节约了电能又不会发生过载烧线圈的现象。 ( 2) 二位四通换向阀控制着马达 M 1 并通过液
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泄漏量都很少。 同时 , 这种球阀先导阀具有极强的抗 污染能力, 即使油液洁净度不高也不会发生堵塞现 象。 1. 2. 3 泄荷功能 将常开型先导式二位二通电液泄荷阀[ 1] 装于阀 组的进口。使其泄荷油路缩短 , 泄荷压力降低 , 从而 减少了泄荷能量损失。 1. 2. 4 电磁铁自动断电装置 二位三( 四 ) 通电液换向阀的主阀 [ 2] 芯带有定位 装置。该装置使阀组控制的执行机构只有在其开停 瞬间电磁铁通电 , 主阀换向后自动定位, 电磁铁自 动断电, 因而达到既省电又不会出现过载烧线圈的 效果。 1. 2. 5 锁紧配置
和整体式两种结构。对于有些厂家的定型设备以整 体式多路阀批量供应。整体式的优势在于其结构紧 凑 , 压力损失小, 没有叠装变形等弊病 , 成本相对较 低。 对于更新换代较快的设备, 则根据厂家的要求可 提供分片集成式多路阀组。 厂家可随时更换 , 只要作 相应更改, 即可满足用户对阀组的机能要求。 1. 2. 2 球阀先导阀结构 对于通径大于或等于 10 mm 的多路阀全部采 用二位三通球阀先导阀来控制主阀换向。使换向的 可靠性、 灵敏度、 过流能力得以保证。压力损失和内
图 4 二位四通带定位装置阀片 Fig. 4 T wo po sitions and four wa ys valve w it h posit ion device
( a) 原理图 ( b) 机能符号
Leabharlann Baidu
许多环卫机械的执行机构要求液压系统在某种 状态下锁紧。组合阀按要求配以锁紧回 路并获专 利[ 3] 。 采用球阀结构使其密封效果良好 , 从而增强了 换向锁紧的可靠性, 确保设备运行平稳。 1. 2. 6 控制与布局 各种通径, 各种机能的液压阀都集成在一个阀 组上 , 便于实现所有执行机构的自动控制。 由于组合 阀体积较小, 可布置在系统的任何位置。 既可便于安 装操作, 又可压缩管路线板, 降低成本, 提高效率。
( a ) 原理图 ( b ) 机能符号
图 1 泄荷阀片 Fig. 1 U nload valve
( a) 原理图 ( b) 机能符号
公式忽略了重力及液动力的影响。结构中使面 积 A 大于 A t 是为了加大高压状态下的切换力和低 压状态下的复位能力。 1. 1. 2 三位六通电液动、 手动阀片
Development of New Electromagnetic Multiple Combination Valves and Their Application
Z hang Sho unian Bai L iqun ( L iaod ong Univer si ty ) Abstract Considering t he sit uation of our co unt ry and f ocusing on t he cont rol charact eristics of out door m obil e machines in t he fields of ag ricult ure , env ir onm ent al pro tect ion and ar chitecture , new elect rom ag net ic m ult ipl e combinat ion valves w ere resear ched and developed. T he valves have st ro ng capability of r esist ing cont aminat ion, lit tl e energ y loss, sensitive f eedback and oper at ing co nvenience . T he r eliabilit y o f each co mponent and st ruct ur e per for mance was approved by actual applicat ion. Key words Mult iple com bination valves, Component , Int eg ratio n 先介绍构成电磁多路组合阀的集成组件。 1. 1. 1 常开型先导式二位二通电液泄荷阀片 阀组采用了如图 1 所示的常开型先导式二位二 通电液泄荷阀以控制整个液压系统。这是一种专用 于多路换向阀组的电液卸荷阀。它的主阀为常开型 二位二通锥阀, 控制它的先导阀为二位三通球阀式 电磁阀。当电磁铁断电时 , 从 P 腔进入的压力油直 接作用在先导阀的钢球上, 而复位弹簧的弹性力也 同向作用在钢球上, 使先导阀左阀口关闭, 右阀口打 开, 因而使压力油路与控制油路阻断, 回油路与控制 油路开通。 在这种状态下 , 当压力油作用在锥阀上的 压力大于弹簧的作用力时 , 锥阀被开启 , 压力油通过 回油腔 T 流回油箱, 实现卸荷; 当电磁铁通电时, 顶 杆推动右钢球向左移动 , 右阀口关闭 , 左阀口打开 , 因而阻断了控制油路与回油路的通道, 与此同时压
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压锁同时控制着油缸 b; 二位三通换向阀则控制着 马达 M 2 并通过液压锁同时控制着油缸 c 。 由原理图 和操作图表可以看出 , 按动一个电钮可使扫盘转动 伸出或停转缩回的动作同时进行。 两阀为串联连接 , 两个油马达可同时转动, 也可单独转动。 这种油路设 计使机车工作效率大为提高。 ( 3) 所有双作用油缸都受双向液压锁控制。液 压锁的球阀结构使其密封性效果好。油缸动作完成 后不会发生漂移现象。 ( 4) 所有电磁先导阀都是球阀结构, 抗污染能 力强。 ( 5) 当阀 W 电磁铁 通电时, 则 油泵输出压 力 油, 其压力由安全溢流阀调定 ; 当阀 W 电磁铁断电 时, 则油泵输出的油通过泄荷阀流回油箱。
式中 F d ——电磁铁推力 F t ——复位弹簧力 F sc —— 电磁铁剩磁阻力 F v ——电磁铁衔铁运动摩擦阻力 p t , p a ——相应腔油液压力 A p , A t ——相应腔阀芯面积
图 2 电液动 、 手动阀片 F ig . 2 Electr o-hydraulic dr iv ing and manual driving valve
引言 随着工程机械的发展 , 液压传动技术的应用日 益广泛 , 液压产品市场需求旺盛 , 国外厂商纷纷登陆 中国市场。 为了振兴相关民族工业, 减少农业、 环保、 建筑等室外条件下行走作业机械运动控制中的常见 故障率以及促进相关领域的技术进步 , 开发研制了 系列新型电磁多路组合阀, 并获多项专利。 经许多厂 家多年使用, 普遍反映效果良好。
1 电磁多路组合阀的设计
1. 1 集成组件 行走作业机械具有多种运动方式 , 需要多个执 行机构和多套液压系统共同完成。故液压执行机构 的动作需要多个不同机能的液压阀来控制。下面首
收稿日期 : 2004 08 30
张守年 辽东学院装备与材料学院 副教授 , 118000 丹东市 白立群 辽东学院信息技术学院 教授
2 电磁多路阀在扫路车上的应用
扫路车是一种较典型的行走作业机械 , 而液压 系统则是它的控制中枢。将新型电磁多路组合阀应 用于该系统, 大大提高了机车的品质和竞争力。 图6 是应用于天津扫地王专用汽车有限公司“ 纯扫式扫 路车” L D SDW Ⅱ 12 6 型液压系统电磁多路组合 阀的原理图和操作图表。整个阀组由 9 个电磁先导 阀, 3 个液控换向阀 , 3 套液压锁, 1 个泄荷阀和 1 个
M1 转 M1 停 M2 转 M2 停
3 结束语
新型电磁多路组合阀组件新颖 , 构造别致 , 安装 操作方便 , 反应灵敏 , 能量损失小, 抗污染能力强, 工 作性能稳定, 可靠性高。 是行走作业机械以及其他工 程机械替代进口同类产品的理想液压件。