力士乐方向阀

力士乐方向阀

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方向控制阀的性能

确定方向控制阀的性能和质量建立在以下准则基础上∶一动态功率界限— 静态功率界限-流动阻力—泄漏（方向控制阀）一 开关转换时间

1.3.1 动态性能界限

流量与工作压力的乘积就是方向控制阀的动态性能界限（图11.6）。 动态性能界限可以是控制弹簧、电磁阀或控制压力的函数。 与阀芯类现相关地，这三个参数确定了阀的动态性能界限。作用力必需能克服弹等力和阀产生的箱向力。弹簧力本身必需能克服轴向力并使阀芯复位。

同一公称尺寸【1】，各种阀芯类型的方向控制阀， 轴向力的大小和方向均不相同。

性能界限给出特定压力下的最大允许流量值。这一性能界限决定于方向控制阀的阀芯打开时所产生的轴向力。

轴向力包含以下部分∶-_惯性力F，一 粘性力F，一液动力F，一阻力F.

有关这方面更为翔实的资料可见【2】和【3】。

1.3.2 静态性能界限

方向控制阀的静态性能界限与工作压力的有效时间有很大的关系。由于压力，时间和其它因素（诸如污染）的影响，在阀芯和阀体之间会产生一种粘附力，对控制阀芯的运动产生相反的作用。

如果对方向控制阀的操纵很频繁，这一种粘附力几乎不值得关注。只有在长时间停机和高的工作压力下，这种力之会导致阀芯产生粘附性。这种现象在直动式阀中尤其明显，因为这些阀只有很低的操纵力。

与动态力形成对照的一点是，粘附力与阀的运行时间有很大的关系。

产生粘附力的因素有七个方面;一 工作力等级— 控制阀芯的直径一 油液的粘度和温度

阀体孔道内表面和控制阀芯的光洁度_ 阀芯缝隙一 过滤情况

遮盖长度，以及通过溢流阀套时该遮盖长度造成的延中断

1.3.3

3 压差（压力损失）

阀的输入压力和输出压力之差为压差△p，也即方向控制阀的内阻。这一压差的产生，在层流区主要是与内壁摩擦而引起;在紊流区，主要是因可变阀口液流本身分离而造成动能损失而引起。

实际应用中，由于不能足够精确地计算压差，制造商对每一尺寸的阀给出了经验值，并以△p-Q特性曲线的形式表示结果（图 11.7），其中已注明了每条曲线所指的端口连接（如P到A和B到T，或P到B和A到T， 等等）

为了将测量结果与这些数值相比较。有必要按照 DNISO 4411 进行试验，且保持流体的粘度不得改变。

4 开启时间 1.3.4

方向控制阀的开亮时间，是指从最初施加作用力到控制元件完成行程运动所需要的时间。 这一开启时间按照 ISO 6403 来确定。对电动换向阀的试验表明，开启时间包括四个阶段（图 11.8）。

1.4 方向控制阀的类型

方向控制阀有三类∶— 方向控制滑阀— 方向控制座阀一转子换向阀

方向控制滑阀最为常用，是因为具有诸多优点，例如;

一结构简单

压力得到较好的补偿，因而操纵力较低一开启功率高一损耗低— 控制机能多样

2. 换向滑阀

换向滑阀（即方向控制滑阀）的阀芯可在阀体内移动。

阀体材料可以是液压铸铁，球题铰铁，钢质或其它适用材料。根据需控制的液流数目，阀体内可加工两个或更多环形通道。 这些通道可在孔道周围同心或偏心，排列，因此在阀体内，就形成了可变节流口，并可与可变节流控制阀芯一起发挥作用。

当控制阀芯移动时，就造成阀体内环形流道的连通或阻断.

方向控制阀通过运动阀芯与阀体的缝隙来密封。密封的程度决定于缝隙的大小，流体的粘度，特别是压力等级。尤其在高压（高至350bar）时，产生的泄漏已到了确定系统效率时必须考虑的程度。从参考资料来看，泄漏量主要决定于阀芯与阀体的缝隙。 因此在理论上，随着工作压力的上升，缝院必须减小 或者遮盖长度必须增加。

然而，实际并不这样做，原因有几方面∶

随着压力的上升，阀芯在轴向弯曲较大，这就导致高压端方向的缝隙减小。在选择缝隙宽度时必须考虑这一点，以防阀芯粘紧 。

随着工作压力的上升，需要施加给方向阀的盖板压紧力也增大。这使得更高的螺栓应力引超阀体孔道的较大变形。这种效应与小缝圈的要求背道而驰。因为孔道的大变形量必须由大的配合间隙来补偿。

一 小的配合间隙带来制造的困难。 为了得到技术性和经济性的解决方案，必须在相反的需求之间进行权衡

选择阀体材料和控制阀芯时必须注意，材料必须具有大体相同的膨涨系数。

温度对液压流体也有影响-随着温度的上升。粘度下降，流体的密度（图 11.9 和图11.10）和泄漏都籽上升。

滑阀的泄漏损失会影响系统的容积效率，因而设计系统时需加以考虑。

液压控制的泄漏损失会造成以下后果∶

执行机构，如带负载压力的液压缸、会因泄漏损失而产生沿着负载压力方向的移动;

一 不同面积氏的执行机构（差动液压缸），当使用中位关闭控制阀时，会沿着大活塞端方向产生漂移;— 如果液压回路使用蓄能器，则计算其大小时必须考虑滑阀的泄漏。

方向控制阀可以是直动的，也可以是先导式的，这主要决定于需要的操纵力大小，因而也就是阀的公称尺寸大小.

2.1 直动式换向滑阀

"直动式换向滑阀"意味着这些方向阀的控制阀芯直接由电磁铁，气/液缸或机械机构操纵，没有中间放大环节。

由于方向控制阀中压力和流量造成的静态和动态液动力的影响，通常只有公称通释10 以下的值动式方向控制滑阀。 这一界限对应于工作压力350 bar 时大约 120L/min流量的液压功率，且主要针对电磁控制换向滑阀

当然，可以制造公称通径大于10的电磁控制直动式换向滑阀。然而考虑一下需要的操纵力，需要多大的电磁铁中能产生这么大的力，还有安全运行因素，待机时间和难以驾驭的压力冲击，综合这些因素，公称通径大于 10 的直动式换向阀，一般不具有实际意义。

下面叙述各种不同的操纵类型。

2.1.1 电控式

电磁阀的操纵有多种类型。

由于工业自动化的需要，这类操纵最为常用。通常使用的电磁铁为以下四种之一∶

直流气隙式电磁铁，也称为干式电磁铁

— 直流湿式电磁铁。也称为压力密困式电磁铁。衔铁没于油液中运行，衔铁腔连通T 端口— 交流气隙式电磁铁— 交流湿式电磁铁

直流电磁铁具有较高的可靠性，且运行不稳。行程中阀芯卡紧也不会烧坏，是用于高频开关的场合。

交流电磁铁的特性是开关时间短。如电磁衔铁不能回到末端位，一定时间后《湿式电磁铁约为1至 1.5小时）交流电磁铁就会烧坏。

现今，换向滑阀多数使用湿式电磁铁。这种类型的突出优点是可用于开放式空气或潮湿环境中（内部零件无腐蚀）。 衔铁由于浸于油液中运行而较小磨损，较好的衔铁缓冲行程和较好的热传导特性。

如图11.12 所示，一个三位方向滑阀，左侧为直流湿式电磁铁（4），右侧为交流湿式电磁铁（5）。每一衔铁腔连通阀体得油箱端口。 因此这类阀也称为三腔阀。

弹簧（6）一端支承在电磁阀体上，并靠挡圈（8）使阀芯处于对中位置。

图中的电磁铁安装了手动按钮（7），控制阀芯因而可从外部手动操纵，从而易于对电磁开关功能进行检查。

通道P，A 和B全部被阀体的轴肩所隔离-通道T 没有

被隔离，但通过阀内的究通道连通油箱。这此通治挡采用外作用式密封或端盖密封。

在一个5 腔阀中，T 通道通过阀体内两侧的轴屑（1）形成一个油睦; 同样地，P，A 和B也形成了多个油控（图 11.13)。

两个端部油腔（2）通过一孔连通。 当控制滑阀移动，流体由一个油腔转移到易一个油腔。如在该连通孔内安置一节流孔或可调节流阀（3），就能与节流直餐或节流设定储相关地，对开关时间进行改变了。

图 11.16 表示手动操纵杆操纵的方向控制阀。阀芯与操纵机构（2）相联结并跟随其动作。

阀芯的复位靠弹簧（3），一旦操纵力停止（如松开手动操纵杆）就捋其推到初始位置。 如有止动槽则阀芯不能靠弹簧复位。阀芯位置固定于止动槽，除非外力作用脱开才再度改变（这一点淡轮推杆不可）。

如果给左侧（右割）作用气缸（2）加压，阀芯（1切换到a（b）位。并靠止动槽保持在该位，失压后也如此。

如果气压同时加到左右两侧的作用气缸，则阀处于0位。

2.2 先导式换向滑阀

为了对大功率的液压系统进行控制，应使用先导换向阀。

其原因在于移动滑芯需要的作用力较大。

这就是为什么先导式控制只针对公称通径 10 以上的电液换向阀。 当然，还有更大尺寸的先导式控制阀。

先导式方向控制阀包括主阀（1）和先导阀（2）（图11.23）.

完导阀一般为电控直动式（电磁阀）当先导阀收到估号后，就可将控制信号放大成液压力，从而推动主阀芯产生运动。

2.2.1 弹簧对中型

先导阀为电控直动式三位四通换向阀（图 11.23）。对于弹簧对中型，主阀芯（3）靠弹簧（4.1和4.2）保持在中位。因此两边的弹簧腔在初始位置都经先导阀与油箱雾压相通 。

先导液流通过控制油路（5》供给先导阀，并有内部供油（通过端口 P）或外部供油（通过端口 X）两种方式。举例，如果电磁阀 a 得电，将先导阀芯推向左侧。 左侧弹簧腔（6）因而作用有先导压力，而右侧弹簧腔（7）维持原先的无压力状态。

先导压力作用于主阀芯的左端，并推动阀芯克服弹簧力（4.2），直到压在端盖上。 因此，主阀的端口P与 B，A与T都得以连通。当电磁阀失电后，先导阀回到中间位置，且弹簧鑫（6）没有了压力。弹簧（4.2）可推动阀芯相左，直到碰到弹簧挡（4.1）。 这样，阀芯再次回到中位（中间位置）。

来自弹等腔（6）的先导液流，经先导阀Y通道卸荷。电磁阀"b"的开关过程与上;述相同 ·

根据阀芯和阈的类型，需要有对主阀起作用的某一最低先导压力。

2.2.2 压力对中型

在压力对中型（图 11.25）阀中，两侧的控制壁（6）和（7）均通压力油。 靠作用于阀芯（3）横截面，对中阀套（8）和对中顶杆（9）上液压力的相互作用，主阀芯保持在中间位置。

如果先导阀的电磁铁"a"得电，就将先导阀芯推向左侧。 因此控制腔（6）仍然接控制压力油，而控制控（7）则卸荷。 对中阀套（8）碰到阀体。对中顶杆（9）推动主阀芯向右直至到达静止位 。

腔（6）和（7）的弹簧可在无先导压力时使得阀芯保持在中位，即便阀体处于垂直状态下亦是如此t。

当电磁铁"a"失电时，先导阀芯回到中位，控制腔（7）再次与控制压力相连接。

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