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阿托斯ATOS換向閥工作原理及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)了解
阿托斯ATOS換向閥利用閥芯相對(duì)于閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷，或變換油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。
阿托斯ATOS換向閥在按閥芯形狀分類時(shí)，有滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種，滑閥式換向閥在液壓系統(tǒng)中遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)閥式用得廣泛。這里主要介紹滑閥式換向閥工作原理與典型結(jié)構(gòu)。
1.阿托斯ATOS換向閥工作原理
閥體和滑動(dòng)閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。它是靠移動(dòng)閥芯，改變閥芯在閥體內(nèi)的相對(duì)位置來改變油流方向的。圖8-9所示，閥體孔有5條沉割槽，每條均有通油口，P為進(jìn)油口，A、B為工作油口。閥芯是有3個(gè)凸肩的圓柱體，閥芯與閥體相配合，并可在閥體內(nèi)軸向移動(dòng)。當(dāng)閥芯處于左邊位置時(shí)，油口P與B相通，而A與T相通。此時(shí)壓力油從P進(jìn)入，經(jīng)B輸出，回油從A流入，經(jīng)T流回油箱。當(dāng)閥芯處于右邊位置時(shí)，油口P與A相通，而B與T相通。此時(shí)壓力油從P進(jìn)入，經(jīng)A輸出，回油從B流入，經(jīng)T流回油箱。因而改變了油流的方向，從而改變了執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。
2.阿托斯ATOS換向閥典型結(jié)構(gòu)
滑閥式換向閥按閥芯的可變位置數(shù)，可分為兩位、三位等，通常用一個(gè)方框代表一個(gè)位置。按主油路的數(shù)目又可分為二通、三通、四通、五通等。表達(dá)方式是在相應(yīng)位置的方框內(nèi)表示油口的數(shù)目及通道的方向， 阿托斯ATOS換向閥常見的滑閥操縱方式。
?。?）手動(dòng)換向閥：手動(dòng)換向閥是依靠手操縱杠桿（或腳踏踏板）推動(dòng)滑閥閥芯相對(duì)閥體運(yùn)動(dòng)來改變油液的通流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行裝置的換向。按換向定位方式的不同，手動(dòng)換向閥有彈簧復(fù)位式和鋼球定位式兩種類型。圖8-11a所示為三位四通鋼球定位式手動(dòng)換向閥，在外力撤銷后不能自動(dòng)回復(fù)原位，適用于動(dòng)作不頻繁，工作持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的場(chǎng)合。圖8-11b所示為三位四通彈簧復(fù)位式手動(dòng)換向閥，在操縱手柄的外力撤銷后閥芯能自動(dòng)回復(fù)到原始位置，適用于動(dòng)作頻繁，工作持續(xù)時(shí)間短的場(chǎng)合。
手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠，但由于需要人力操縱，故適用于間歇?jiǎng)幼髑乙笕斯た刂频男×髁繄?chǎng)合。
?。?）電磁換向閥：電磁換向閥是利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動(dòng)閥芯來控制液流方向的。
當(dāng)兩端電磁鐵都不通電時(shí)，閥芯2在兩端彈簧的作用下處于中間位置，油口P，T，A，B均不通。當(dāng)右端電磁鐵通電時(shí)，銜鐵通過推桿6將閥芯推向左端，油口P與A相通，B與T相通；當(dāng)左端電磁鐵通電時(shí)，銜鐵通過推桿6將閥芯推向右端，油口P與B相通，A與T相通；值得注意的是，兩端電磁鐵不能同時(shí)通電，否則閥芯位置不確定。
如前所述，電磁換向閥就其工作位置來說，有二位和三位等。二位電磁閥有一個(gè)電磁鐵，靠彈簧復(fù)位；三位電磁閥有兩個(gè)電磁鐵。
操縱電磁換向閥用的電磁鐵分為交、直流兩種。按銜鐵工作腔是否有油液又可分為“干式"和“濕式"。交流電磁鐵的電壓一般為220V。其特點(diǎn)是啟動(dòng)力較大，換向時(shí)間短，動(dòng)作時(shí)間約為0.01～0.03s，價(jià)廉。但當(dāng)閥芯卡住或吸力不夠而使閥芯吸不上時(shí)，電磁鐵容易因電流過大而燒壞，干式電磁鐵會(huì)在10～15min后燒壞線圈（濕式電磁鐵為1～1.5h），故工作可靠性差，動(dòng)作時(shí)有沖擊，壽命較短。因而在實(shí)際使用中交流電磁鐵允許的切換頻率一般為10次/min，不得超過30次/min。直流電磁鐵電壓一般為24V。其優(yōu)點(diǎn)是工作較可靠，吸合、釋放動(dòng)作時(shí)間約為0.05～0.08s，允許使用的切換頻率較高，一般可達(dá)120次/min，最高可達(dá)300次/min，不會(huì)因電流過大而燒壞，壽命長(zhǎng)，體積小，但啟動(dòng)力較交流電磁鐵小。
阿托斯ATOS換向閥由于受到電磁鐵吸力較小的限制，它的額定流量一般在60L/min以下，流量更大的閥一般采用液壓驅(qū)動(dòng)或電液驅(qū)動(dòng)。
（3）液動(dòng)換向閥：液動(dòng)換向閥是利用壓力油來操縱閥芯運(yùn)動(dòng)的換向閥。圖8-13為三位四通液動(dòng)換向閥的結(jié)構(gòu)和職能符號(hào)。閥芯是由其兩端密封腔中油液的壓差來移動(dòng)的，閥芯兩端有控制油腔分別接通控制油口K1和K2，當(dāng)控制油路的壓力油從閥右邊的控制油口K2進(jìn)入滑閥右腔時(shí)，閥芯向左移動(dòng)，使壓力油口P與B相通，A與T相通；當(dāng)K1接通壓力油時(shí)，閥芯向右移動(dòng)，使得P與A相通，B與T相通；當(dāng)K1、K2都通回油時(shí)，閥芯在兩端彈簧和定位套作用下回到中間位置。
由于操縱液動(dòng)換向閥的液壓推力可以很大，所以這種閥的閥芯尺寸可以做得很大，故它可以用于較大的額定流量。當(dāng)對(duì)液動(dòng)滑閥的換向性能有較高要求時(shí)，可在液動(dòng)換向閥的兩端裝設(shè)可調(diào)節(jié)的單向節(jié)流閥，用來調(diào)節(jié)閥芯的移動(dòng)速度，以減小換向沖擊及噪聲。
?。?）電液換向閥：電液換向閥是由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成的，其中電磁換向閥也稱為先導(dǎo)閥，它的作用是改變控制油液的液流方向，從而控制液動(dòng)換向閥的閥芯移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)主油路換向；液動(dòng)換向閥稱為主閥，主要作用是控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件的換向。這里，電磁換向閥流過的流量?jī)H用來推動(dòng)主閥閥芯移動(dòng)，流量較少，因此較小的電磁鐵吸力就可以移動(dòng)閥芯；液動(dòng)換向閥由于依靠壓力油驅(qū)動(dòng)，因此可通過的流量較大?？梢娺@種組合形式的換向閥實(shí)現(xiàn)了用較小的電磁鐵吸力來控制主油路大流量的換向，適用于高壓、大流量的液壓系統(tǒng)。
三位四通電液換向閥的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號(hào)。當(dāng)左端電磁鐵通電時(shí)，控制油路的壓力油由通道a經(jīng)左單向閥進(jìn)入主閥芯左端，閥芯右端油液經(jīng)右端節(jié)流閥，通道b和電磁換向閥的回油口流回油箱，閥芯右移，主油路的油口p與A相通，油口B與T相通；當(dāng)右端電磁鐵通電時(shí)，控制油路的壓力油將主閥芯左移，油口P與B相通，油口A與T相通。當(dāng)兩端電磁鐵均不通電時(shí)，電磁換向閥處于中位，主閥芯兩端均與油箱連通，在對(duì)中彈簧的作用下處于中間位置，油口P，T，A，B均不通?？刂朴吐返膯蜗蚬?jié)流閥用于調(diào)節(jié)主閥閥芯的換向速度，避免換向沖擊，其中單向閥用來保證進(jìn)油暢通，節(jié)流閥用于閥芯兩端油腔的回油節(jié)流。
阿托斯ATOS換向閥控制油路的進(jìn)油方式有內(nèi)部進(jìn)油和外部進(jìn)油兩種，回油方式也有內(nèi)部回油和外部回油兩種。圖8-14所示為內(nèi)部進(jìn)油、內(nèi)部回油的電液換向閥。
三位四通電液換向閥
3.換向閥的中位機(jī)能分析
三位四通換向閥的閥芯在中間位置時(shí)，各通口間有不同的連通方式，可滿足不同的使用要求。這種連通方式稱為換向閥的中位機(jī)能。三位四通換向閥常見的中位機(jī)能、型號(hào)、符號(hào)及其特點(diǎn)，示于表8-11中。三位五通換向閥的情況與此相仿。不同的中位機(jī)能是通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。
在分析和選擇換向閥的中位機(jī)能時(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)：
?。?）系統(tǒng)保壓。當(dāng)P口被堵塞，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P口不太通暢地與T口接通時(shí)（如X型），系統(tǒng)能保持一定的壓力供控制油路使用。
表8-11 三位四通換向閥常見中位機(jī)能
（2）系統(tǒng)卸荷。P口通暢地與T口接通時(shí)，系統(tǒng)卸荷。
（3）啟動(dòng)平穩(wěn)性。閥在中位時(shí)，液壓缸某腔如通油箱，則啟動(dòng)時(shí)該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動(dòng)不太平穩(wěn)。
?。?）液壓缸“浮動(dòng)"和在任意位置上的停止，閥在中位，當(dāng)A、B兩口互通時(shí)，臥式液壓缸呈“浮動(dòng)"狀態(tài)，可利用其他機(jī)構(gòu)移動(dòng)工作臺(tái)，調(diào)整其位置。
?。ǘ﹩蜗蜷y及液壓鎖
單向閥用來控制油路的通斷，它的作用是使油液只能一個(gè)方向流動(dòng)。由于它關(guān)閉較嚴(yán)，常在回路中起保持部分回路壓力的作用，也常與其他閥組成復(fù)合閥。
1.普通單向閥
普通單向閥的作用是使油液只能沿一個(gè)方向流動(dòng)，不許它反向倒流。圖8-15是一種管式普通單向閥的結(jié)構(gòu)及職能符號(hào)圖。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是裝于系統(tǒng)后更換彈簧不方便，容易產(chǎn)生振動(dòng)與噪音。
對(duì)單向閥的性能要求是：動(dòng)作靈敏、噪音小、密封性能好。單向閥被用來防止油反向流動(dòng)時(shí)，開啟壓力小，全流量壓力損失約0.1～0.3MPa。
2.液控單向閥
圖8-16所示是液控單向閥的結(jié)構(gòu)及職能符號(hào)。當(dāng)控制口K處無壓力油通入時(shí)，它的工作機(jī)制和普通單向閥一樣；壓力油只能從通口P1流向通口P2，不能反向倒流。當(dāng)控制口K有控制壓力油時(shí)，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口，活塞1右移，推動(dòng)頂桿2頂開閥芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在兩個(gè)方向自由通流。
3.雙向液壓鎖
液壓鎖用以保證工作裝置不會(huì)因自重等外部原因出現(xiàn)下滑或串動(dòng)。
雙向液壓鎖是兩個(gè)液控單向閥并在一起使用的（圖8-17），通常使用在承重液壓缸或馬達(dá)油路中，用于防止液壓缸或馬達(dá)在重物作用下自行下滑，需要?jiǎng)幼鲿r(shí)，須向另一路供油，通過內(nèi)部控制油路打開單向閥使油路接通，液壓缸或馬達(dá)才能動(dòng)作。
雙向液壓鎖通常不推薦用于高速重載工況，而常用于支撐時(shí)間較長(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)速度不高的閉鎖回路。
例如，不采用液壓鎖，當(dāng)鉆機(jī)放下支腿進(jìn)行作業(yè)時(shí)，雖然換向閥放在中間位置，A，B口都被截?cái)啵ㄈ羰荗型機(jī)能），但由于液壓缸支腿油壓很高，而換向閥又是靠很小的間隙密封的，故仍會(huì)有油液泄漏，這將造成液壓缸活塞桿緩慢縮回，這是不允許的。采用了液壓鎖，液壓缸的液壓油把錐閥芯壓緊在閥座上，油壓越高，壓得越緊，不泄漏，不縮回。關(guān)鍵區(qū)別是換向閥類元件是靠間隙密封，故有泄漏。而單向閥是靠錐面密封，所以能保持密封壓力。
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梭閥相當(dāng)于兩個(gè)單向閥組合的閥，其作用相當(dāng)于“或門"。有兩個(gè)進(jìn)口P1和P2，一個(gè)出口A，其中P1和P2都可與A口相通、但P1和P2不相通。P1和P2中的任一個(gè)有信號(hào)輸入，A都有輸出。若P1和P2都有信號(hào)輸入，則先加入側(cè)或信號(hào)壓力高側(cè)的信號(hào)通過A輸出，另一側(cè)則被堵死，僅當(dāng)P1和P2都無信號(hào)輸入時(shí)，A才無信號(hào)輸出。它可將控制信號(hào)有次序地輸入控制執(zhí)行元件，常見的手動(dòng)與自動(dòng)控制的并聯(lián)回路中就用到梭閥。