方向控制阀：换向阀详解

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：阀芯与阀体的相对位置决定了换向阀外接油口间的连通状态，这个位置称为换向阀的“位”。液压行业中，通常把电磁换向阀简称为电磁阀。图4-6 二位三通交流电磁阀1—推杆 2—阀芯 3—弹簧液动换向阀液动换向阀如图4-7所示，它是利用控制油路的液压油来改变阀芯位置的换向阀。

1.概述

换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动，改变阀体上外接油口间的连通状态，使系统的某段油路或接通或关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件的启停或换向。阀芯与阀体的相对位置决定了换向阀外接油口间的连通状态，这个位置称为换向阀的“位”。阀芯与阀体间有几个与不同的油口间连通状态相对应的相对位置就称为几位，如换向阀有二位、三位等。换向阀外接主工作油口称为换向阀的“通”，外接主工作油口的数目就是换向阀的“通”数。换向阀有二通、三通、四通和五通等。图4-3a所示为某滑阀式换向阀三位五通的“位”与“通”的工作原理图，图4-3b所示为其图形符号上对应的“位”与“通”。

2.几种常用的换向阀

（1）手动换向阀手动换向阀是利用手动操作杠杆来改变阀芯位置，实现换向。图4-4所示为手动换向阀的结构和图形符号图。图4-4a所示为弹簧自动复位型，图4-4b所示为弹簧钢球定位型。

（2）机动换向阀机动换向阀又称行程阀，主要用来控制机械运动部件的行程，其借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮，迫使阀芯运动，从而控制液流方向。图4-5a所示为二位二通机动换向阀的结构。其中，1为凸轮，2为阀芯，3为复位弹簧，P、A是两个工作油口。图4-5b所示为其图形符号。

（3）电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁通电吸合的推力推动阀芯运动，当电磁铁断电释放时，靠弹簧力复位，从而控制液流方向。它是电气控制和液压系统之间信号转换的“桥梁”。液压行业中，通常把电磁换向阀简称为电磁阀。电磁阀受吸合推力的限制，不能驱动直径较大的阀芯，因而通过的流量受到限制。电磁阀的最大通径通常不超过15mm。

图4-3 换向阀的位与通

图4-4 手动换向阀

a）弹簧自动复位结构 b）弹簧钢球定位结构

图4-5 机动换向阀

1—凸轮 2—阀芯 3—复位弹簧

图4-6a所示为二位三通交流电磁换向阀结构。在图示位置，油口P和A相通，油口B断开；当电磁铁通电吸合时，推杆1将阀芯2推向右端，这时油口P和A断开，而与B相通。当电磁铁断电释放时，弹簧3推动阀芯复位。图4-6b所示为其图形符号。

图4-6 二位三通交流电磁阀

1—推杆 2—阀芯 3—弹簧

（4）液动换向阀液动换向阀如图4-7所示，它是利用控制油路的液压油来改变阀芯位置的换向阀。图4-7a所示为液动换向阀的结构原理，阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。当液压油从K₂进入滑阀右腔时，K₁接通回油，阀芯向左移动，使P和B相通，A和T相通；当K₁接通液压油时，K₂接通回油，阀芯向右移动，使P和A相通，B和T相通；当K₁和K₂都通回油时，阀芯回到中间位置。液动换向阀的阀芯位移靠油压力驱动，故阀芯可以较大。因而，液动换向阀的通过流量较大，通常都在200L/min以上。液动换向阀的缺点是不能直接由电气信号控制。图4-7b所示为液动换向阀的图形符号。

（5）电液换向阀电液换向阀由电磁滑阀和液动滑阀组成，如图4-8所示。电磁滑阀是先导阀，液动滑阀是主阀。电磁滑阀起先导作用，可以改变进入液动滑阀控制腔的液流方向，从而改变液动滑阀阀芯的位置；液动滑阀改变进入执行元件的主工作液流方向。电液换向阀既可用于流量较大的系统，又可直接由电气信号控制，兼具电磁阀和液动阀的优点。图4-8a所示为电液换向阀的结构图。在液动滑阀左右控制腔的油路中各串接一组单向节流元件，进入左（或右）控制腔的先导控制油顶开单向阀后，推动液动阀芯向右（或左）移动，右（或左）控制腔的先导回油必须经过右（或左）侧的节流口才能流回油箱。调节该节流口的开度，即可调节液动阀芯换向的时间，进而控制执行元件运动变换的时间，有利于减少运动变换的冲击。图4-8b所示为电液换向阀的图形符号。

图4-7 液压换向阀

图4-8 电液换向阀的结构

3.换向阀的性能特点

（1）滑阀的中位机能三位换向阀（含各种操纵方式）的阀芯在中间位置时，主阀油口间的连通状态称为换向阀的中位机能，其常用的有“O”型、“H”型、“P”型、“K”型、“M”型等。选择三位换向阀的中位机能时，通常要考虑阀芯在中间位置时系统的工况：①若系统保压则选“O”型或“P”型或“K”型；②若系统卸荷则选“H”型或“M”型等。

（2）滑阀的液动力由液流的动量定律可知，油液通过换向阀时作用在阀芯上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。

1）稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上有使阀口关小的趋势的力，与阀的流量有关。

2）瞬态液动力：滑阀在移动过程中，阀腔液流因加速或减速而作用在阀芯上的力，与阀芯移动速度有关。

（3）液压卡紧现象卡紧原因有脏物进入缝隙，温度升高使阀芯膨胀，但主要原因是滑阀副几何形状和同轴度变化引起的径向不平衡力的作用，其主要包括：阀芯和阀体轴线平行但不同轴；阀芯因加工误差而带有倒锥，阀芯表面有局部突起。阀芯上开环形均压槽可以有效减小径向不平衡力。

方向控制阀：换向阀详解

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