二通插装阀
插装阀通常需要安装在液压集成块中才能正常工作,它的种类也包括压力控制阀、方向控制阀和流量控制阀三大类。插装阀通常都是锥阀
,也可以是滑阀
。锥型插装阀往往是二通阀,而滑阀式插装阀可以有二通、三通或四通的设计。二通插装阀是一种液压单向阀,故又称二通锥阀或称逻辑阀;插装阀的安装方式有两种,一种是滑入式
,一种是螺旋式
,二通插装阀是滑入式的,所以又叫滑入式插装阀。
1.特点
- 结构简单、紧凑、工艺性好,流动流阻小;
- 同流能力大,适用于大流量场合;
- 阀芯动作灵敏,响应快;
- 密封性能好,泄漏少;
- 工作可靠,抗污染能力强,寿命长;
- 适用于各种液压介质:如液压油、乳化液、水质;
- 便于实现集成化,能高度集成,适与数字元件、比例元件及计算机组合使用,实现自动控制;
- 易于实现通用化、标准化、系统化。
2.基本结构
二通插装阀的主要结构包括插装件
、控制盖板
、先导控制阀
和集成块
四部分,如图所示:
插装件:由阀芯、阀套、弹簧、密封件组成, 可以是锥阀结构, 也可以是滑块结构。它的主要功能是控制主油路中油流方向, 压力和流量;等通常是直接将它插进阀块内,并通过顶部的盖板将其固定在阀块上,以实现密封。。
控制盖板:由盖板内嵌装各种微型先导控制元件 (如梭阀、插式调压阀等) 以及其它元件组成。主要功用是固定插装件, 内嵌的各种微型先导控制元件与先导控制阀结合可以控制插装阀的工作状态, 控制盖板可分为:方向控制盖板、压力控制盖板、流量控制盖板三大类。当具有两种以上功能时, 称为复合控制盖板。
先导控制阀:安装在控制盖板上 (可集成块上) , 对插装件动作进行控制的小通径控制阀。主要有6mm和10mm通径的电磁滑阀或球阀、比例阀、可调阻尼器、缓冲器以及液控先导阀等。
集成块体:用来安装插装件、控制盖板和其它控制阀、沟通主油路和控制路的块体。
3.工作原理
二通插装阀阀芯所受合力如上图所示,合力方程(不计阀芯自重和摩擦力)如下:
∑F=PxAx-PaA1-PbA2+F1+F2
式中F1——弹簧力,F2——液动力
由上式可知,当∑F>0,阀芯关闭;当∑F<0,阀芯开启;当∑F=0,阀芯处于平衡位置。
压降经验公式
Q=d2/2*√ΔP
式中 Q——通过的流量 L/min, d——小孔直径 mm , ΔP——压降 bar
常见应用
直接控制,单向阀作用
控制油可以来自A口也可以来自B口,来自A口时;A到B不通,B到A自由流动,反之亦然。
先导控制
先导控制,可以通过先导阀改变液流的通断方向,控制油可以来自A口、B口或者其他控制油路,需要注意的是先导阀的T口需要单独引回油箱。
方向阀,三位四通阀控制回路
油缸伸出,相当于三位四通阀右位,如下图
油缸缩回,相当于三位四通阀左位,如下图:
调整先导阀,可实现差动补油回路,如下图:
上述回路每个插装阀都与独立的先导控制阀,可以整合使用一个先导阀完成,但需要注意以下几点:
- 如果插装阀开启有特定的顺序,则需要考虑使用单独的先导阀;
- 优化系统主要靠改变阀开启、关闭的时间;
- 油液的粘度变化会对系统的特性有一定影响。
另外,阀芯有带减震尾部和不带减震尾部两种,有如下特点:
- 带减震的阀开启和关闭时间可能会略长,相同先导流量下动作会相对迟缓,因为带减震尾部的阀全开的行程要长一些,但有减震作用;
- 阀完全开启的时间越长,则开启过程越平稳;阀口关闭时,越接近关闭,压差就越大,这会使关闭加快,易对阀座产生很强的冲击。
可以通过在以下油道设置节流,达到影响阀动作时间的目的:
- 在1处进行节流,影响进入弹簧腔的流量,从而影响阀的关闭时间;
- 在2处进行节流,影响流出弹簧腔的流量,从而影响阀的开启时间;
- 在3处进行节流,影响流进入/出弹簧腔的流量,从而影响阀的开启/关闭时间;
流量控制阀
上图通过二通插装阀实现节流调速,通过调节二通插装阀弹簧腔弹簧的压缩量,进而改变阀芯开启的压力,即控制腔的压力,从而控制主油路流量,使一部分油液流回油箱,进而控制执行元件的速度。
压力阀
溢流阀
直动式溢流阀:手动比例控制的先导阀(4) 被集成于控制盖板(2)
中,或作为先导阀安裝在控制盖板( 2)上电磁卸荷溢流阀:
比例溢流阀:
减压阀
减压阀有两种形式,一种时常开型,一种是常闭型
常开型: 由一个面积比1:1的阀座(B口没有有效作用面积)和一个带溢流阀功能的控制盖板组成;当A口压力低于控制盖板上先导阀设定压力时,主阀上液压力处于平衡状态,弹簧力使主阀保持开启状态,油液可以自由的从B口流向A口;当A口压力达到导阀设定值后,导阀开启,主阀弹簧腔油液流动,产生压差,使主阀阀口关闭。
常闭型:由一个插装溢流阀(主阀)和一个带有减压阀的控制盖板作为先导阀组成;A口提供的控制油液通过进油节流孔和主阀弹簧腔的油液一起经过常开的先导减压阀流入B口,主阀上下产生压差,主阀开启,A到B自由流动;当B口压力达到先导减压阀的设定的压力时,先导阀趋向关闭,主阀弹簧腔油液停止流动,主阀上下无压差,主阀关闭。
带闭锁功能的常闭型:电磁铁不通电,插芯关闭,电磁铁通电,减压功能。(闭锁:油路断开)
常闭型比例可调减压阀:B压力由比例溢流阀调定
常闭型比例可调带闭锁减压阀:
常开型和常闭型比较:
- 常开型油液流向由B到A,常闭式相反;
- 常开型型阀上的作用力小,控制精度高,可作为压力补偿器;
- 常闭式启动平稳,关闭快,有闭锁功能,可有节流功能。
顺序阀
通过控制盖板中先导阀来设定所需的顺序压力,先导控制油可以是由内部A口经控制油口x(或Z2口),再经过节流孔提供;也可以是外部从X口经节流孔提供;当控制油压力达到先导阀弹簧设定压力,先导阀开启,主阀弹簧腔油液流向油箱,产生压差,主阀开启A到B流通(存在一点疑问,弹簧腔怎么补充油液)。
系统中的应用
液压缸需完成以下四个动作:
- 快速进给
- 压下
- 压下释放
- 回退
系统分解:
动力源系统
主要两个作用:
- 系统主压力控制(得电主溢流功能)
- 低压卸荷功能(失电卸荷)
油缸回退
Y5吸合,系统压力上升,油液通过阀2进入油缸有杆腔,油缸缩回。
油缸泄压
油缸缩回前,必须给无杆腔泄压;因为油缸处于压紧状态,无杆腔压力很高,直接回到油箱,会有很大的冲击,因此使用带减震尾部的插装阀,并且在导阀T口增加阻尼背压,当Y2吸合时,油缸无杆腔完成泄压。
油缸快速伸出
Y3需要得电,Y3不得电,阀4处于完全关闭状态,油缸无法伸出,阻尼孔4.5的作用是防止4号阀关闭时产生冲击;但是在油缸缩回时必须保证4号阀关闭,4.1号阀的作用是保证4号阀的单向阀功能,只能A到B,不允许B到A
Y1必须失电,Y1失电,2号阀处于关闭状态,才能确保油缸伸出:
油缸有杆腔需要回油,所以Y4需要得电,阀5开启,油缸有杆腔油液流回油箱,因为5号阀在油缸下降时需要有缓冲作用,所以需要带减震尾部的插装阀:
平衡阀功能
当Y4失电时,油缸下降速度变慢,因为油液需经阀6流回油箱,阀6的控制腔连接阀6.2,阀6.2弹簧设定的压力决定了阀6的开度,进而决定油缸下降速度;阀6.3为二次溢流阀,设定值高于6.2,节流孔6.1影响阀6的开启时间
互锁保护
5、6号阀的动作必须与4号阀有互锁功能,防止5、6号阀早开或过快关闭,因此6.2、6.3的回油接在4.1阀上;7号溢流阀有消除压力冲击的作用,8号阀确保泵泄荷时,5、6号阀也能完成紧急关闭。