插装阀原理图

1插装阀概述二通插装阀是插装阀基本组件（阀芯、阀套、弹簧和密封圈）插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀，早期又称为逻辑阀。1.1二通插装阀的特点二通插装阀具有下列特点：流通能力大，压力损失小，适用于大流量液压系统；主阀芯行程短，动作灵敏，响应快，冲击小；抗油污能力强，对油液过滤精度无严格要求；结构简单，维修方便，故障少，寿命长；插件具有一阀多能的特性，便于组成各种液压回路，工作稳定可靠；插件具有通用化、标准化、系列化程度很高的零件，可以组成集成化系统。1.2二通插装阀的组成二通插装阀由插装元件、控制盖板、先导控制元件和插装块体四部分组成。图1是二通插装阀的典型结构。图1二通插装阀的典型结构控制盖板用以固定插装件，安装先导控制阀，内装棱阀、溢流阀等。控制盖板内有控制油通道，配有一个或多个阻尼螺塞。通常盖板有五个控制油孔：X、Y、Z1、Z2和中心孔a(见图2)。由于盖板是按通用性来设计的，具体运用到某个控制油路上有的孔可能被堵住不用。为防止将盖板装错，盖板上的定位孔，起标定盖板方位的作用。另外，拆卸盖板之前就必须看清、记牢盖板的安装方法。图2盖板控制油孔先导控制元件称作先导阀，是小通径的电磁换向阀。块体是嵌入插装元件，安装控制盖板和其它控制阀、沟通主油路与控制油路的基础阀体。插装元件由阀芯、阀套、弹簧以及密封件组成(图3)。每只插件有两个连接主油路的通口，阀芯的正面称为A口；阀芯环侧面的称作B口。阀芯开启，A口和B口沟通；阀芯闭合，A口和B口之间中断。因而插装阀的功能等同于2位2通阀。故称二通插装阀，简称插装阀。图3插装元件根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套座直径不同。三种组件均有两个主油口A和B、一个控制口x，如图4所示。a)方向阀组件b)压力阀组件c)流量阀组件1-阀套2-密封件3-阀芯4-弹簧5-盖板6-阻尼孔7-阀芯行程调节杆图3-89插装阀基本组件2插装阀主要组合与功能2.1插装方向控制阀插装阀可以组合成各式方向控制阀。1作单向阀如图5a和5b，将x腔和A或B腔连通，即成为单向阀。连接方法不同，其导通方式也不同。若在控制盖板上如图5c连接一个二位三通液动换向阀，即可组成液控单向阀。图52．作二位二通阀如图6a和6c连接二位三通阀，即可组成二位二通电液阀。3．作二位三通阀如图7连接二位四通阀，即可组成二位三通电液换向阀。4．作二位四通阀如图8连接二位四通阀，即可组成二位四通电液换向阀。5．作三位四通阀O型换向阀如图9连接三位四通阀换向阀和单向阀，即可组成三位四通阀中位为O型电液换向阀。6．作多机能四通阀如图10连接换向阀，利用对电磁换向阀的控制实现多机能功能。先导阀控制状态下的机能如表1。电磁铁的带电状态用符号“+”表示；断电状态用“-”表示。表1先导阀控制的滑阀机能1YA2YA3YA4YA中位机能1YA2YA3YA4YA中位机能＋＋＋＋＋－＋－＋＋＋－＋－－＋＋＋－＋－＋＋＋＋＋－－－＋＋－＋－＋＋－＋－＋－－＋＋－－＋－＋－－－－－－＋－＋－－－－－－2.2插装压力控制阀对插装阀的x腔进行压力控制，便可构成压力控制阀。1．作溢流阀或顺序阀如图11a，在压力型插装阀芯的控制盖板上连接先导调压阀（溢流阀），当出油口接油箱，此阀起溢流阀作用；当出油口接另一工作油路，则为顺序阀。2．作卸荷阀如图11b连接二位二通换向阀，当电磁铁通电时，出口接油箱，则构成卸荷阀。3．作减压阀采用插装阀芯和溢流阀如图11c连接，则构成减压阀。液压油从P1流入P2流出，出口油液通过阀芯上的中心阻尼孔、盖板和先导阀接通。当减压阀出口的压力较小，不足以顶开先导阀芯时，主阀芯上的阻尼孔只起通油作用，使主阀芯上、下两腔的液压力相等，而上腔又有一个小弹簧作用，必使主阀芯处在下端极限位置，减压阀芯大开，不起减压作用；当压力增大到先导阀的开启压力时，先导阀打开，泄漏油液单独流回油箱，实行外泄。减压阀在调定压力下正常工作时，由于出口压力与先导阀溢流压力和主阀芯弹簧力的平衡作用，维持节流降压口为某定值。当出口压力增大，由于阻尼孔液流阻力的作用产生压力降，主阀芯所受的力不平衡，使阀芯上移，减小节流降压口，使节流降压作用增强；反之，出口的压力减小时，阀芯下移，增大节流降压口，使节流降压作用减弱，控制出口的压力维持在调定值。2.3插装流量控制阀插装流量阀同样有节流阀和调速阀等型式。1．作节流阀在方向控制插装阀的盖板上安装阀芯行程调节器，调节阀芯和阀体间节流口的开度便可控制阀口的通流面积，起节流阀的作用，如图12a。实际应用时，起节流阀作用的插装阀芯一般采用滑阀结构，并在阀芯上开节流沟槽。2．作调速阀插装式节流阀同样具有随负载变化流量不稳定的问题。如果采取措施保证节流阀的进、出口压力差恒定，则可实现调速阀功能。如图12b连接的减压阀和节流阀就起到这样的作用。3插装阀设计使用注意事项1)插装阀在工作中，由于复位弹簧力较小，因此阀的状态主要决定于作用在A、B、X三腔的油液压力，而pA、pB由系统或负载决定。若采用外控(即控制油来自工作系统之外的其他油源)，则px是可控的；若采用内控(即控制油来自工作系统本身)，则px也将受到负载压力的影响。所以负载压力的变化及各种冲击压力的影响，对内控控制压力的干扰是难免的。因此，在进行插装阀系统设计时必须经过仔细分析计算，清楚了解整个工作循环中每个支路压力变化的情况，尤其注意分析动作转换过程冲击压力的干扰，特别是内控方式。须重视梭阀和单向阀的运用，否则将造成局部误动作或整个系统的瘫痪。2)如果若干个插装阀共用一个回油或泄油管路，为了避免管路压力冲击引起意外的阀芯移位，应设置单独的回油或泄油管路。3)应注意面积比、开启压力、开启速度及密封性对阀的工作影响。4)由于插装阀回路均是由一个个独立的控制液阻组合而成，所以它们的动作一致性不可能像传统液压阀那样可靠。为此，应合理设计先导油路，并通过使用梭阀或单向阀等元件的技术措施，以避免出现瞬间路通而导致系统出现工作失常甚至瘫痪现象。5)阀块又称集成块或通道块，它是安装插装元件、控制盖板及与外部管道连接的基础阀体。阀块中有插装元件的安装孔(也称插入孔)及主油路孔道和控制油路孔道，有安装控制盖板的加工平面、安装外部管道的加工平面及阀块的安装平面等。二通插装阀的安装连接尺寸及要求应符合国家标准(GB2877)。阀块可选用插装阀制造厂商的标准件，也可根据需要自行设计。4插装阀集成液压系统的油路标示与识图插装阀构成的液压系统油路比一般系统要复杂，通过油路标示可较好地展示油路走向。4.1液压系统相关资料某3150kN液压机插装阀系统如图13所示。系统包括五个插装阀集成块。由F1、F2组成进油调压回路，F1为单向阀，用以防止系统中的油液向泵倒流，F2的先导溢流阀2用来调整系统压力，先导溢流阀1用于限制系统最高压力，缓冲阀3与电磁换向阀4配合，用于液压泵卸载、升压缓冲；由F3、F4组成上缸上腔油液三通回路，先导溢流阀6为上缸上腔安全阀，缓冲阀7与电磁换向阀8配合，用于上缸上腔泄压缓冲；由F5、F6组成上缸下腔油液三通回路，先导溢流阀11用于调整上缸下腔平衡压力，先导溢流阀10为上缸下腔安全阀；由F7、F8组成下缸上腔油液三通回路，先导溢流阀15为下缸上腔安全阀，单向阀14用于下缸作液压垫时，活塞浮动下行时上腔补油；由F9、F10组成下缸下腔油液三通回路，先导溢流阀18下缸下腔安全阀。另外，进油主阀F3、F5、F7、F、9的控制油路上都有一个压力选择梭阀，用于保证锥阀关闭可靠，防止反压使之开启。图133150kN液压机插装阀集成系统系统实现上缸加压、下缸顶出自动工作循环的工作原理如下。(1)启动按启动按钮，电磁铁全部处于失电状态，三位电磁阀4处于中位。插装阀F2控制腔经阀3、阀4与油箱连通，主阀开启。泵输出油液经阀F2流回油箱，泵空载启动。(2)上缸快速下行电磁铁1Y、3Y、6Y得电，插装阀F2关闭，F3、F6开启，泵向系统供油，输出油经阀Fl、F3进入上缸上腔。上缸下腔油液经阀F6快速排回油箱。于是液压机上滑块在自重作用下加速下行，上缸上腔产生负压，通过充液阀21从上部油箱充液。(3)上缸减速下行当滑块下降至一定位置触动行程开关2s后，电磁铁6Y失电，7Y得电，插装阀F6控制腔与先导溢流阀11接通，阀F6在阀11的调定压力下溢流，上缸下腔产生一定背压。上缸上腔压力相应增高，充液阀21关闭。上缸上腔进油仅为泵的流量，滑块减速。(4)上缸工作行程当上缸减速下行接近工件时，上缸上腔压力由压制负载决定，上缸上腔压力升高，变量泵输出流量自动减小。当压力升达先导溢流阀2调定压力时，泵的流量全部经阀F2溢流，滑块停止运动。(5)保压当上缸上腔压力达到所要求的工作压力后，电接点压力表发信号，使电磁铁1Y、3Y、7Y全部失电，阀F3、F6关闭。上缸上腔闭锁，实现保压。同时阀F2开启，泵卸载。(6)泄压上缸上腔保压一段时间后，时间继电器发信号，使电磁铁4Y得电，阀F4控制腔通过缓冲阀7及电磁换向阀8与油箱相通，由于缓冲阀7的作用，阀F4缓慢开启，从而实现上缸上腔无冲击泄压。(7)上缸回程上缸上腔压力降至一定值后，电接点压力表发信号，使电磁铁2Y、5Y、4Y、12Y得电，插装阀砣关闭，阀F5、F4开启，充液阀21开启，压力油经阀F1、阀F5进入上缸下腔，上缸上腔油液经充液阀21和阀F4分别至上部油箱和主油箱。上缸实现回程。(8)上缸停止当上缸回程到达上端点，行程开关1S发信号，使全部电磁铁失电，阀F2开启，泵卸载。阀F5将上缸下腔封闭，上滑块停止运动。(9)下缸顶出及退回令电磁铁2Y、9Y、10Y得电，插装阀F9、F8开启，压力油经阀F1、F9进入下缸下腔，下缸上腔油液经阀F8排回油箱，实现顶出。令电磁铁9Y、10Y失电，2Y、8Y、11Y得电，插装阀F7、F10开启，压力油经阀F1、F7进入下缸上腔，下腔油液经阀F10排回油箱，实现退回。表2为其电磁铁动作顺序表。表23150KN液压机插装阀系统电磁铁动作顺序表2液压系统油路标示插装式液压系统有一定的特殊性，识图与油路分析往往有困难。在此，根据上述资料，标示部分动作的油路，主进油路用粗实线与实箭头标示，主回油路用粗实线与虚箭头标示；控制油进油路用细虚线与实箭头标示，控制油回油路用细虚线与虚箭头标示；电磁铁得电用“+”标示。图14所示为主缸快速下行时的油路，图15所示为主缸回程时的油路。其他动作的油路可参照这两图标示。图14主缸快速下行油路图15主缸回程油路此压力机液压系统经油路标示后，油路走向、阀与缸的运动状态变得简明清晰，对维修人员安装调试、故障分析很有帮助。5插装阀的安装与拆卸根据安装方式的不同，插装阀可以分为二通插装阀和螺纹插装阀。二通插装阀的安装方式是采用螺钉压入(或敲击滑入)阀块的插孔里，只有开和关两种状态，也叫作逻辑阀，它的最小通径为16mm，最大通径为160mm，常用通径为16mm、25mm、32mm、40mm、50mm、63mm、80mm、100mm、125mm、160mm，最高工作压力为42MPa，最大流量为25000L／min，适合于高压大流量的液压系统。螺纹插装阀的安装方式是采用螺纹直接旋入阀块的插孔里，所以又叫旋入式插装阀，它的最小通径为3mm，最大通径为32mm，常用通径为4mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm，最高压力可达63MPa，最大流量达760L／min，适合于中高压中小流量的液压系统。目前，插装阀已广泛应用于工程机械中，在制造和维修工程机械的液压系统时离不开插装阀的安装，掌握其正确的安装方法才能确保液压系统的正常运行。5.1插装阀的安装1）二通插装阀的安装二通插装阀一般来说由插装组件、先导控制阀、控制盖板和集成阀块等组成，其典型结构如图16所示。插装组件1由阀芯、阀套、弹簧和固定密封组件等组成，可以是锥阀式结构，也可以是滑阀式结构，它的主要功能是控制主油路的通断、