二通插装阀控制技术

二通插装阀控制技术
一、二通插装阀特点
二通插装阀及其控制技术就是70年代初发展起来的一项新技术,由于这种新型的液压阀具有流阻小、通流能力大,密封性好、适用于水介质、响应快、抗污能力强、具有多机能、可以高度集成等优点。

因此,这种阀的出现很大程度上满足了液压技术向高压、大流量、集成化发展的要求,得到了世界各国的普遍重视,发展异常迅速。

二、二通插装阀的基本结构与工作原理
1、二通插装阀的基本结构
一个二通插装阀主要有插入元件、先导元件、控制盖板与插装块体四个部分组成,如下图所示:
插入元件阀芯的受力分析
在忽略阀芯重量与摩擦阻力时,阀芯的受力平衡式为:
F合=PcAc-PaAa-PbAb+F1+F2
Pc__控制腔C的压力
Pa__工作腔A的压力
Pb__工作腔B的压力
Aa__工作腔A的面积
Ab__工作腔B的面积
Ac__控制腔C的面积(Ac=Aa+Ab)
F1__弹簧力
F2__稳态液动力
当F 合＞0时,阀芯关闭;当F 合＜0时,阀芯开启;当F 合=0时,阀芯停在某一平衡位置。

由此可以瞧出插入元件的工作状态由三个腔的工作压力决定。

工作腔的压力由工作负荷等条件决定,不能任意改变,所以只能通过改变控制腔的压力来实现对二通控制阀的控制
三、几种常用插装阀
1、方向流量控制插入元件
1)A 型方向阀插入元件,结构形式如图一所
特征就是具有
较大的面积比(α=Aa/Ac),一般为1:1、1左右。

B腔面积很小,B→A流动时开启压力很高,所以一般只允许A →B的单向流动。

A腔作用面积大,流动阻力小,具有较大通流能力,开启压力一般与选用的弹簧有关, A →B时开启压力一般为(0、03-0、28)MPa。

2)B型方向阀插入元件结构与A型相似,特征就是具有较小的面积比,一般为1:2或1:1、5,由于B腔面积的增加, B→A流动时的开启压力下降,允许B→A与A→B的双向流动。

由于A腔的作用面积较小,阀口直径也相应减小,同样的流量下,其压降将比A型的略又增加。

开启压力也取决于选用的弹簧,一般为(0、05-0、5)MPa。

以上两种形式的插入元件在启闭过程中的一个共同特点就就是启闭快,只要阀芯从阀座上稍一抬起便马上接通油路,并且阀口流道截面增加很快。

能实现快速换向的要求,缺点就是,容易造成换向时回路液压冲击与振动。

也不能对流量进行较精细的调节。

3)方向流量阀插入元件,特征就是阀芯头部带有一个节流塞,也叫缓冲凸头(有圆锥形与带三角槽的圆柱形两种形式),面积比一般较小,与B型方向插入元件相同,允许双向流动。

带节流塞后,阀芯的启闭主要分为两个阶段,第一个阶段,节流塞还没有进入阀口前,这时与普通的阀芯没有区别,第二个阶段,节流塞进入阀口,这时阀口流道截面的变化变得比较平缓,有利于消除换向时的液压冲击。

也可
以实现小流量范围内比较细致的流量调节。

由于带节流塞压降增加,启闭时间延长。

三种方向控制插入元件选用原则:
a、要求A→B单向流动与快速换向的场合,选用A型方向阀插入元件
b、要求B→A单向流动或双向流动,并要求快速换向的场合选用B型方向阀插入元件
c、要求换向无冲击的场合,或者要求用作节流元件实现流量控制的场合选择方向流量阀插入元件。

2、压力控制插入元件
1)A型压力插入元件结构如图二所示,
特征就是具有最大的面积比1:1,阀芯上无阻尼孔,组成先导式压力阀时必须旁置阻尼塞,工作油流方向A→B。

2)B型压力插入元件结构如图3所示,
特征就是具有很大的面积比,一般为1:1、05～1:1、1,阀芯上带有阻尼螺塞,沟通A腔与腔,组成先导式溢流阀时不需再旁置阻尼塞。

应用比较方便,A腔通过C腔与B腔有泄漏。

调压工作油流方向A→B,由于B腔作用面积虽小但不等于零,再加上A腔与C腔联通,所以始终存在B →A反向流动的可能性。

主要也就是用来组成各种压力阀。

3)减压阀压力插入元件,结构如图四所示。

特征就是滑阀式结构,面积比1:1,常开型。

减压工作油流方向B →A。

阀芯中带有一个单向元件,允许A →C单向流动,可保持插入元件的常开状态,也可防止A腔压力超过C腔压力,也就就是说防止二次压力超过控制压力,使减压阀失控。

主要用途构成减压阀。

三、控制单元
1、先导元件
二通阀几种常用的先导元件
1)电磁换向阀
这种阀就是一般液压传动中广泛应用的通用元件,用于二通插装阀先导阀的电磁换向阀主要有两种形式,一种就是传统的滑阀式的,一种就是比较新的电磁球阀。

滑阀式电磁换向阀品种多,机能全,应用比较广泛,缺点就是存在一定的泄露,容易卡死。

球阀的特点就是泄露很少,不会卡死,缺点就是品种少,机能少,适用范围窄,价格较贵,一般用于要求泄露少,可靠性高的场合。

一般只能单独使用,即一个二通插装阀配用一个电磁球阀。

电磁一般都就是板式连接的,一般都连接在控制盖板的顶部。

2)单向元件、梭阀元件、液控单向元件
单向元件就是用来限制先导压力油的
流动方向,阻止反向流动。

梭阀元件就是用来实现压力选择的或非元件。

通常在先导回路中用来实现压力选择与防止压力干扰。

液控单向元件用来控制反向流动,通常用于在反向可靠关闭的情况下实现反向流动的开关机能,用来组成闭锁阀或保压阀。

3)先导压力控制元件
先导调压阀的结构形式与传统的先导式溢流阀上的先导调压阀就是一样的,只就是在安装形式上有所不同,在二通插装阀中常用两种形式,一种就是直接插装在控制盖板中,一种就是安装在控制盖板与电磁阀之间,作为二级或三级调压控制。

4)阻尼塞
这只就是一个中间钻有阻尼孔的螺钉,一般
都拧在控制盖板的流道中调节先导回路的液阻,可以用来调节阀的启闭速度,减小液压冲击。

阻尼孔的直径范围一般为0、8-2、5mm。

5)单向节流阀
主要用来调节二通插装阀的启闭速度,一般都就是两个单向节流阀集成在一个阀体上,与一个四通电磁阀配合使用,分别控制先导油路A口与B口的流量。

6)行程调节器
装在节流控制盖板上,调节主阀芯行程
四、插装阀基本回路
1、插装阀方向控制回路
图五所示就是二通插装阀方向控制基本回路
a)图中控制油路C与B口连接,组成A→B的单向阀;反向流动时不通
b)图中控制油路C与A口连接,组成B→A 的单向阀;这种单向阀的面积比A A:A C=1:2,从B口来的压力油才能打开阀芯导通油路。

c)图中为液控单向阀回路,控制油路C有压力时,推动先导阀,使阀芯控制腔与回油相通,阀芯抬起,可使B口反向与A口导通,控制油路C失压时,A口只能向B口单向导通。

d)图为两位两通方向控制回路。

一个插件只能控制两个油口的通断,当先导电磁阀通电时,控制油腔C通油箱,A与B相通;当电磁铁断电时,压力油作用于阀芯控制腔,A与B不通。

e)图为两位三通换向回路。

当电磁阀失电时,插装阀1控制腔有压,插装阀2控制腔通油箱,A与T相通,P口关死;电磁铁通电, Ｐ与Ａ相通,Ｔ口关死
２、插装阀压力控制回路
作为压力阀用的二通插装组件的阀芯上多一个阻尼孔或在控制油路前接一个外阻尼孔,阀芯锥座的半锥角已不就是左方向阀时的45°,而就是20°,面积比取1:1至1:1、1以适应压力阀控制原理需要。

如图六所示,
依次为插装阀用作溢流阀、顺序阀、减压阀。

a)图中A口的压力油经阀芯上的阻尼孔进入控制腔C,与先导压力阀相通,先到压力阀出口与B口一同接回油箱,由于A口压力经阻尼孔到先导压力阀,当压力升高到先导压力阀调定值时,先导压力阀打开溢流回油箱,阻尼孔中有油流产生压力降,在压差作用下,阀芯打开,A口压力油在先导压力阀调定的压力下溢流经B口回油箱,构成一先导式溢流
阀。

b)图用面积比1:1的阀芯与外接阻尼孔,先导压力阀出口接回油箱,B口接负载,构成顺序阀
c)图为常开的滑阀式插装阀芯。

B口为进油口,A口为出油口,A口压力经外接阻尼孔与控制腔C与先导压力阀相通,A口压力上升达到或超出先导压力阀调定压力时,先导压力阀开启,在阻尼孔压差作用下,阀芯哈上抬,关小常开式阀芯的通道,以控制A口出口压力值为一定值,这样就构成了一个先导式定值输出减压阀
3、插装阀流量控制回路
图七所示为二通插装阀流量控制回路原理图
a)图为插装式节流阀的符号,茶庄组建的阀芯带有尾椎伸入阀座内,尾锥上开有三角形、梯形或其她形状的节流槽,在控制盖板上俺有行程调节器,限制带节流槽阀芯的开度,在A 与B 的通路上构成一节流阀
b)图为插装式调速阀工作原理,在节流阀插装组件2前串联一个减压阀插装组件1,减压阀芯两端分别与节流阀进出口相通,用减压阀的压力补偿功能来保证节流阀两端压差
为定值,不随负载的变化而变化,就组成了一个调速阀。