二通插装阀的基本元件和工作原理解析

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：插装单元包括阀套5、阀芯6、弹簧7、密封件8。图4-56 组成插装单元的组件2.二通插装阀的工作原理如图4-54所示，插装阀有两个主油口A、B和一个控制口X，工作时阀口的开启和关闭决定了油口A、B的导通和切断。

1.二通插装阀的结构形式

二通插装阀（本节中以下简称插装阀）是一种新型开关式阀，它是以二通插装单元为主阀，配以适当的控制盖板和不同的先导控制阀组合而成的具有一定控制功能的组件，结构如图4-53a所示，可以实现方向、压力和流量等多种控制机能。若干个不同控制功能的插装阀组装在一个或多个插装集成块体内，便可组成插装式液压回路。根据插装单元中的主要插入元件——阀芯的结构形式，插装阀基本形式可分为座阀式和滑阀式，根据控制系统的不同需要还可以设计成座阀式与滑阀式的复合形式。

图4-53 插装阀的组成

1—先导控制阀 2—控制盖板 3—插装单元（主阀） 4—阀块体 5—阀套 6—阀芯 7—弹簧 8—密封件

（1）插装单元插装单元的组成如图4-53b所示。插装单元包括阀套5、阀芯6、弹簧7、密封件8。阀套5和阀芯6构成一个密封性很好的锥形座阀元件。插装单元的结构如图4-54所示，其外形及组件如图4-55和图4-56所示。插装单元根据其用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件三种，同一通径时三种组件的安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套的座孔直径不同。插装单元内部的控制油路中还可设置阻尼孔以改善插装阀的动态性能。

（2）控制盖板与先导控制阀控制盖板用于固定和密封插装单元，加工油道以沟通插装单元和控制元件，安装先导控制阀或阀芯行程调节机构等，有的控制盖板还内嵌有微型控制元件（如单向阀、梭阀、流量控制器和压力阀等）或安装位移传感器等电器附件，以构成具有某些控制功能的组合阀。实际应用时，改变控制盖板的结构和功能，就能构成具有不同功能的插装阀。

图4-54 插装单元结构及插装阀图形符号

a）方向阀组件 b）压力阀组件 c）流量阀组件

图4-55 插装单元外形

先导控制阀用于控制插装阀组件控制腔X的通油方式，从而控制插装阀主阀口的开启和关闭。其中方向阀组件的先导控制阀包括电磁滑阀或密封性更好的电磁球阀，有时为保证阀口可靠关闭还采用选通压力的梭阀；压力阀组件的先导控制阀包括压力阀、电磁滑阀等；流量阀组件的先导控制阀除包括电磁滑阀外，还需在控制盖板上安装流量阀阀芯的行程调节杆，以调节、限制流量阀阀口的开度和通流面积。为了减少液压冲击，先导控制阀的通油路上还可设置有缓冲装置。

图4-56 组成插装单元的组件

2.二通插装阀的工作原理

如图4-54所示，插装阀有两个主油口A、B和一个控制口X，工作时阀口的开启和关闭决定了油口A、B的导通和切断。设阀芯直径为D，阀座孔直径为d，与油口A连通的阀座孔的面积为A_A，油压为p_A，与油口B连通的阀芯环形作用面积为A_B，油压为p_B，则有

阀芯上腔作用的弹簧预压力为F_t，控制口的油压为p_X，控制油的作用面积为

α_XA（=A_X/A_A）和α_XB（=A_X/A_B）称为插装阀阀芯上下腔的面积比。

则当

F_t+p_XA_X≥p_AA_A+p_BA_B （4-11）

时，阀口关闭，油口A、B切断。

当

F_t+p_XA_X＜p_AA_A+p_BA_B （4-12）

时，阀口开启，油口A、B导通。

根据式（4-11）和式（4-12）可以看出，在p_A=p_B=0时，阀口必然是关闭的；而在油口A或B有一定压力时，通过改变p_X就可以控制阀口的启闭。如果控制口与进油口相通，则液压油进入控制腔，使阀口关闭；如果控制口接至油箱，则控制腔油压为零，在主油路液压油的作用下使阀口开启。此种状态下使阀口打开的最小压力称为插装阀的开启压力，它的大小与承压面积（A_X或A_B）和弹簧预压力有关，根据需要可在（0.3～4）×10⁵MPa之间设置。

单一的插装阀在液压回路中仅仅具有通、断作用，故又称其为二通插装阀，但与相应的先导控制阀配合时，便可实现多种控制功能。

二通插装阀的基本元件和工作原理解析

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