液压方向控制阀：工作原理与优点

2023-06-25 理论教育版权反馈

【摘要】：当压力油从右端油口P2流入时，液压力和弹簧力方向相同，使阀芯紧压在阀座上，阀口关闭，液压油不通。液控单向阀的最小液控压力约为主油路压力的30%～50%。液动阀为主阀它可以改变主油路的方向，它的换向快慢可用控制油路中的单向节流阀来调节。这种阀的优点是可用反应灵敏的小规格电磁阀方便地控制大流量的液动阀换向。

1.单向阀

单向阀是控制液压油只能按一个方向流动，而反向则不通，故又称止回阀。当液压油从一个方向流过时，动作灵敏，无撞击和噪声，阻力小，反向流动时密封性好而无泄漏。

如图4-35a所示为管式单向阀。它由阀体1、阀芯2、弹簧3等零件组成。当压力油从左端油口P₁流入时，液压油推力克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a、轴向孔b，从右端油口P₂流出。当压力油从右端油口P₂流入时，液压力和弹簧力方向相同，使阀芯紧压在阀座上，阀口关闭，液压油不通。图4-35b所示为板式单向阀，工作原理和管式单向阀相同。图4-35c所示为单向阀图形符号。

图4-35 单向阀

a）管式单向阀 b）板式单向阀 c）单向阀图形符号

1—阀体 2—阀芯 3—弹簧

图4-36所示为液控单向阀。当控制口K不通压力油时，油只可以从P₁进入，推开单向阀从P₂流出。若油从P₂进入时，锥阀芯2封闭油的通道，油不能通到P₁。当控制口K接通压力油时，推动活塞1使锥阀芯2右移，这时P₁与P₂两腔相通。液控单向阀的最小液控压力约为主油路压力的30%～50%。

图4-36 液控单向阀

a）液控单向阀结构图 b）液控单向阀图形符号

1—活塞 2—锥阀芯

2.换向阀

换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动，以变换液压油流动的方向，接通或关闭油路。换向阀的种类很多，按操纵方式可分：机动换向阀、手动换向阀、转阀、电磁换向阀、液动换向阀、电液动换向阀等。

（1）机动换向阀机动换向阀即为行程阀，是用机械的撞块或凸轮压住或离开行程滑阀的滚轮来控制液流的方向，如图4-37所示为二位二通机动换向阀，在图示位置，阀芯2在弹簧作用下处于左位，P与A不连通；当运动部件上的挡块压住滚轮1使阀芯移至右位时，油口P与A连通。

图4-37 机动换向阀

1—滚轮 2—阀芯 3—弹簧

其图形符号的意义为：

1）方格表示滑阀的工作位置，二格为二位，三格为三位。

2）靠近弹簧的方格为二位阀的常态位置（三位滑阀中间方格为常态），靠近滚轮或电磁铁一侧的方格，为控制力作用下的工作位置。

3）箭头表示两油口连通，但不表示流向。“⊥”表示油口不通流，在一个方格内，箭头或“⊥”符号与方格的交点数为油口的通路数，即“通”数。

4）控制方式和复位弹簧的符号应画在方格的两端。

5）P表示压力油的进口，A表示连接其他工作油路的油口。

（2）电磁换向阀电磁换向阀（简称电磁阀）是由电气系统的按钮开关、限位开关、行程开关或其他电器元件发出的电信号。通过电磁铁操纵滑阀移动，实现液压油路的换向、顺序动作及卸荷等。

电磁阀按电源的不同分交流（D形）和直流（E形）两种。交流电磁铁电压为220V，不需要特殊电源，电磁吸力大，换向时间短，费用低。缺点是换向冲击大，因而噪声大，当滑阀卡住或吸力不够时，电磁铁易烧坏，工作可靠性较低。采用直流电磁铁电压为24V，换向冲击小，噪声小，寿命长，不会过载烧坏，工作可靠和安全。缺点是需要专用直流电源，起动力小，费用较高，换向时间长，尤其是电压不足时因吸力不够会影响正常工作。

电磁阀因受到电磁铁推力大小的限制，因此用电磁铁直接推动的换向阀用于中小流量的液压系统。

图4-38所示为三位四通电磁换向阀。当两端电磁铁均不通电时，滑阀在两端弹簧力作用下处于中间位置，P与A、B均不通。当右端电磁铁通电时，右衔铁1通过推杆2将阀芯3推至左端，阀右位工作，其油口P通A，B通T；当左端电磁铁通电时，阀左位工作，把阀芯移至右端，P通B，A通T。

图4-38 电磁换向阀

a）二位三通电磁阀结构图 b）二位三通电磁阀图形符号 c）三位四通电磁阀结构图 d）三位四通电磁阀图形符号

1—衔铁 2—推杆 3—阀芯 4—弹簧

图4-39 液动换向阀

a）液压换向阀结构图 b）液压换向阀图形符号

（3）液动换向阀电磁阀布置灵活，易实现程序控制，但受电磁铁尺寸限制，难以用于切换大流量油路。这时可采用靠压力油来改变滑阀位置的阀即为液动换向阀。

图4-39所示为液动换向阀，当其两端控制油口K₁和K₂均不通压力油时，阀芯在两端弹簧的作用下处于中位；当K₁通压力油，K₂接油箱时，阀芯移至右端，这时P通A，B通T；反之K₂进压力油，K₁接油箱时，阀芯移至左端，这时P通B，A通T。

（4）电液动换向阀电液动换向阀是由电磁阀和可调式液动阀组合而成，它是组合阀的一种。图4-40a所示为电液动换向阀的结构图，其中电磁阀为先导阀，通过它的控制而改变液动滑阀的位置。液动阀为主阀它可以改变主油路的方向，它的换向快慢可用控制油路中的单向节流阀来调节。这种阀的优点是可用反应灵敏的小规格电磁阀方便地控制大流量的液动阀换向。

图4-40b、c分别为电液换向阀的图形符号和简化符号。当左右电磁铁均失电，电磁滑阀在中间位置，液动滑阀左右两腔压力相等，也处于中间位置，A、B、P、T油口均不相通。当左端电磁铁通电，电磁阀芯移至右端，控制油压推开左端单向阀使液动滑阀移到右端，P通A，B通T；控制油经右边的节流阀通过电磁阀回油箱。同理，当右电磁铁通电，电磁阀处于左端，控制油压推开右边的单向阀，使液动滑阀移动到左端，其通油状态为P通B，A通T；控制油经左边的节流阀回油箱，完成换向动作。

图4-40 电液动换向阀

a）结构图 b）图形符号 c）简化符号

电液动换向阀的电磁先导阀的机能，应保证电磁阀在中间位置时，液动阀两端控制油路卸荷，这种滑阀机能是Y形。

（5）手动换向阀手动换向阀是用手通过杠杆来操作阀芯换位的换向阀，它有弹簧自动复位式（图4-41a、c）和弹簧钢球定位式（图4-41b、d）两种。自动复位式可用手操作使其左位或右位工作，但当操纵力取消后，阀芯便在弹簧力作用下自动恢复中位，停止工作。钢球定位式手动换向阀，其阀芯端部的钢球定位装置可使阀芯分别停在左、中、右三个不同的位置上，使执行机构工作或停止工作，因而可用在工作持续时间较长的场合。

图4-41 手动换向阀

a、c）弹簧自动复位式 b、d）弹簧钢球定位式

1—手柄 2—阀芯 3—弹簧

（6）转阀转阀是用手或撞块操纵的换向阀。图4-42所示为三位四通转

图4-42 三位四通转阀

1—阀芯 2—手柄 3、4—手柄座叉形拨杆

阀。进油口P与阀芯上左环形槽c及向左开口的轴向槽b相通，回油口T与阀芯上右环形槽a及向右开口的轴向槽e、d相通，在图示位置，P经c、b与A相通，B经e、a与T相通。当手柄带阀芯逆时针转90°时，其油路即变为P经c、b与B相通，A经d、a与T相通。当手柄位于上两个位置中间，P、A、B、T均不相通。转阀结构简单，紧凑，但密封性差，主要用于低压、小流量系统。

（7）滑阀机能三位换向阀的滑阀机能是指滑阀在中间位置的通路形式，三位换向阀常用的滑阀机能见表4-11。

表4-11 三位换向阀的滑阀机能

3.液压方向控制阀常见故障及排除方法

方向控制阀中的电液换向阀故障较多，故将其常见故障及排除方法列于表4-12。

表4-12 电液换向阀的常见故障及排除方法

液压方向控制阀：工作原理与优点

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