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5 2．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 1YA 2YA 3YA 4YA 中位机能 1YA 2YA 3YA 4YA 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13 3150kN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1 1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