第22卷第2期2003年6月
山东科技大学学报(自然科学版)
Journal of Shandong University of Science and Technology (Natural Scienc e)
Vol. 22No. 2
Jun. 2003
文章编号:1672-3767(2003) 02-0063-03
二通插装阀及其液压系统实例分析
郑淑丽
(山东科技大学, 泰安 271019)
摘 要:介绍二通插装阀的特点及概况, 阐述了其基本结构及工作原理, 并对使用二通插装阀的高压大流量液压系统实例进行了分析。
关键词:二通插装阀; 结构及工作原理; 液压系统; 高压大流量中图分类号:T H137. 52 文献标识码:A
Two -way Cartridge Valves and Its Analysis of the Example in Hydraulic Pressure System
ZH ENG Shu -li
(Shandong University of Science and T echnology, Taian 271019, China)
Abstract:T his paper introduces the characteristics and survey of tw o -w ay cartridg e valves, presents its basic structure and working principle and enumerates many applications in hydraulic pressure m achinery. Key words:tw o -w ay cartridge valves; structure and working principle; hydraulic pressure system; high
pressure and lorge flow
机械、船舶、工程机械、矿山机械等领域。二通插装阀在国际上应用较广泛, 德国的Rex roth 公司和美国的Denison 公司起步较早, 我国从70年代中期开始研究和设计制造二通插装阀, 现已生产出16~160mm 通径的系列定型产品, 并已由专业液压元件生产厂家批量生产, 供应市场。上海液压件一厂, 北京液压机械厂, 济南铸造锻压机械研究所是国内起步较早的二通插装阀生产厂家, 苏州液压件厂, 广州白云液压机械厂, 邹县液压实验厂等厂, 相继生产各种系列插装阀。
1 二通插装阀的特点及概况
二通插装阀是一种较新型的液压控制元件, 它适用于高压大流量的液压系统中, 与普通液阀相比, 它有以下优点:
(1) 结构简单、紧凑、工艺性好, 流动流阻小; (2) 通流能力大, 适用于大流量场合; (3) 阀芯动作灵敏, 响应快; (4) 密封性能好, 泄漏少; (5) 工作可靠, 抗污染能力强, 寿命长; (6) 适用于各种液压介质:如液压油、乳化液、水质; (7) 便于实现集成化, 能高度集成, 适于与数字元件、比例元件及计算机组合使用, 实现自动控制; (8) 便于实现标准化、系统化、通用化。
由于二通插装阀具有独特的优点, 因此它被广泛应用于重型机械、锻压机械、塑料机械、冶金
2 二通插装阀的基本结构及工作原理
2. 1 基本结构
二通插装阀与普通液压阀的功能相同, 都是用来控制液压系统工作介质的压力、流量和流动
收稿日期:2002-10-26
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+F y , 阀芯处于平衡位置。
二通插装阀通过不同的盖板和各种先导阀(一般为滑阀) 组合, 即可构成方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。有关这三种阀的详细结构原理, 在此不作叙述。
方向的。二通插装阀由插入元件、先导元件、控制盖板和插装块体四部分组成。插入元件主要由阀芯、阀套、弹簧和密封件组成, 图1为其示意图。控制盖板上, 根据插装阀的不同控制功能, 安装有相应的先导控制级元件, 以实现对液压系统压力、流量和方向的控制, 插装块体则既是嵌入插入元件及安装控制盖板的基础阀体, 又是主油路和控制油路的通道体。2. 2 工作原理
由图1可见, A 、B 为主油路通口, C 为控制油路通口。设A 、B 、C 油口的压力及其作用面积分别为p A 、p B 、p C 和A A 、A B 、A C (A C =A A +A B ) , 弹簧作用力设为F s , F s =k (x 0+x ) , 其中k 为弹簧刚度, x 0为弹簧预压缩量, x 为阀芯移动量, 液流的稳态液动力设为F y , F y =- qv cos , 其中 为油液密度, q 为通过阀口的流量, v 为通过阀口的液流流速,
为通过阀口处射流角。
3 二通插装阀液压系统实例分析
二通插装阀以其独特的优点以及经济和技术上的明显优势被广泛应用到各个行业。在集成的液压元件中, 当通径小于 32mm 时, 可采用叠加
阀, 当通径大于 32m m 时, 应考虑采用插装阀。在一个液压系统中, 可根据需要, 液压控制阀全部采用二通插装阀; 也可以部分液压控制阀采用滑阀式, 另一部分液压控制阀采用二通插装阀, 充分发挥两种液压控制阀各自的优点。
压力机械属于重型机械, 主要应用于冶金行业、重型机械制造、化工等行业, 如冲压机、锻造机、剪切机、粉末制品压力机、挤压机等。压力机械的动力及控制部分多数采用液压传动, 由于液压系统所需的压力高、流量大, 故适于用二通插装阀来控制液压系统的压力、流量和流动方向。3. 1 使用二通插装阀的粉末制品液压机液压系
统分析
图2为一种粉末制品液压机的液压系统原理图。控制上液压缸的液压阀采用了二通插装阀, 控制下液压缸的液压阀采用了滑阀。粉末制品液
图1 二通插装阀插入元件示意图
忽略阀芯的重量及阀芯与阀套之间的摩擦力, 则阀芯所受的合力为:
F =p A A A +p B A B -p C A C -F s -F y (1)
式(1) 取与阀芯开启方向相同的力为正值, 相反的力为负值。
当 F >0, 即p A A A +p B A B >p C A C +F s
+F y 时阀芯开启;
而当 F
+F y , 阀芯关闭;
p A A +B B =p C C +F s
图2 粉末制品液压机液压系统原理图
第2期 郑淑丽:二通插装阀及其液压系统实例分析
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二通插装阀。系统采用双泵供油, 泵1(CB63) 为低压大流量泵, 用于上缸和下缸的快速行程; 泵2(25YCY14-1B) 为高压小流量泵, 用于系统实现压制及保压。
液压系统控制部分包括七个集成块。由图3可见, 泵1的调压、安全、卸荷及防止油液倒流由集成块 控制, 泵2的调压、安全、卸荷由集成块 控制; 上缸运动由集成块 和 控制; 下缸运动由集成块 和 控制; 送料缸由集成块 控制。
由于液压系统控制阀除送料缸液压系统外, 其余部分采用了二通插装阀集成块, 使液压系统结构紧凑、简单, 便于安装、调试和维护。系统的工作性能得以改善:速度快、稳定性好、响应快、精度高, 系统配以计算机控制, 可方便地实现自动控制。
4 结语
图3 YA79液压机液压系统原理图
压机与普通液压机有所不同, 下缸装有控制活塞最高位置的限程机构, 调节限程机构, 可控制模具中的装料量。下缸带有中心缸, 以满足不同制品
的工艺要求。
由于主机各液压缸的大小和速度相差较大, 所需流量也有较大差别, 液压系统采用压力补偿轴向柱塞变量泵, 可以根据负载的大小, 自动变换泵输出的流量, 以适应不同工作状态压力和流量的不同要求。液压控制阀采用了二通插装阀与滑阀混合使用, 以发挥两种控制阀各自的优点。在液压系统中, 上缸液压系统需要大流量, 使用了二通插装阀, 下缸液压系统需要小流量, 使用滑阀, 以降低成本。
3. 2 使用二通插装阀的YA79液压机液压系统
分析
液压机液压系统因其压力高, 流量大, 液压控制阀适于采用二通插装阀, 图3为YA 液压机液压系统原理图, 液压系统的液压控制阀全部采用
二通插装阀为液压传动与控制技
术注入了新的活力, 有着较广阔的发展前景。但有关二通插装阀的标准化、系列化、通用化方面, 有待加强, 有待完善, 如二通插装阀的结构、性能、职能符号等, 建议国家有关部门制定较详细的系列标准和规范, 有利于推动二通插装阀的发展和应用, 充分发挥其独特的优点。参考文献:
[1]雷天觉, 等. 液压工程手册[M ]. 北京:机械工业出版社, 1991.
[2]徐灏, 等. 机械设计手册[M ]. 北京:机械工业出版社, 1992.
[3]章宏军, 黄谊. 机床液压传动[M ]. 北京:机械工业出版社, 1992.
[4]张仁杰. 用插装阀和PC 机改造压力机液压系统[J].机床与液压, 1996, (1) .
[5]王庆国, 等. 二通插装阀控制技术[M]. 北京:机械工业出版社, 2001.
[6]高马达, 等. 二通插装阀工作原理及在锻压机械中的应用[J].液压气动与密封, 2002, (3).