換向閥的操縱方式
5.3.2.1 手動(dòng)換向閥 Manually-actuated Valve
手動(dòng)換向閥主要有彈簧復(fù)位(Spring Reset)和鋼珠定位(Steel Ball Orientation)兩種型式。圖5.17(a)所示為鋼球定位式三位四通手動(dòng)換向閥,用手操縱手柄推動(dòng)閥芯相對閥體移動(dòng)后,可以通過鋼球使閥芯穩(wěn)定在三個(gè)不同的工作位置上。圖5.17(b)則為彈簧自動(dòng)復(fù)位式三位四通手動(dòng)換向閥。通過手柄推動(dòng)閥芯后,要想維持在極端位置,必須用手扳住手柄(Hand Lever)不放,一旦松開了手柄,閥芯會在彈簧力的作用下,自動(dòng)彈回中位。
圖5.17(c)所示為旋轉(zhuǎn)移動(dòng)式手動(dòng)換向閥,旋轉(zhuǎn)手柄可通過螺桿推動(dòng)閥芯改變工作位置。這種結(jié)構(gòu)具有體積小、調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)。由于這種閥的手柄帶有鎖,不打開鎖不能調(diào)節(jié),因此使用安全。
5.3.2.2 機(jī)動(dòng)換向閥 Mechanically-actuated Valve
機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程換向閥,它是用擋鐵或凸輪(Cam)推動(dòng)閥芯實(shí)現(xiàn)換向。機(jī)動(dòng)換向閥多為圖5.18所示二位閥。
圖5.17 三位四通手動(dòng)換向閥
(a)彈簧鋼球定位式結(jié)構(gòu)及符號;(b)彈簧自動(dòng)復(fù)位式結(jié)構(gòu)及符號位置定位;(c)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)式手動(dòng)換向閥。
圖5.18 二位二通機(jī)動(dòng)換向閥
1—擋鐵;2—滾輪;3—閥芯;4—彈簧
5.3.2.3 電磁換向閥 Solenoid-actuated Directional Valve
電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動(dòng)閥芯來改變閥的工作位置。由于它可借助于按鈕開關(guān)(Button Switch)、行程開關(guān)(Journey Switch)、限位開關(guān)(Limit Switch)、壓力繼電器(Pressure Switch)等發(fā)出的信號進(jìn)行控制,所以操作輕便,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,因此應(yīng)用廣泛。
(1)工作原理
電磁換向閥的品種規(guī)格很多,但其工作原理是基本相同的?,F(xiàn)以圖5.19所示三位四通O型滑閥機(jī)能的電磁換向閥為例來說明。
在圖5.19中,閥體1內(nèi)有三個(gè)環(huán)形沉割槽,中間為進(jìn)油腔P,與其相鄰的是工作油腔A和B。兩端還有兩個(gè)互相連通的回油腔T。閥芯兩端分別裝有彈簧座3、復(fù)位彈簧4和推桿5,閥體兩端各裝一個(gè)電磁鐵。
當(dāng)兩端電磁鐵都斷電時(shí)[見圖5.19(a)],閥芯處于中間位置。此時(shí)P、A、B、T各油腔互不相通;當(dāng)左端電磁鐵通電時(shí)[見圖5.19(b)],該電磁鐵吸合,并推動(dòng)閥芯向右移動(dòng),使P和B連通,A和T連通。當(dāng)其斷電后,右端復(fù)位彈簧的作用力可使閥芯回到中間位置,恢復(fù)原來四個(gè)油腔相互封閉的狀態(tài);當(dāng)右端電磁鐵通電時(shí)[見圖5.19(c)],其銜鐵將通過推桿推動(dòng)閥芯向左移動(dòng),P和A相通、B和T相通。電磁鐵斷電,閥芯則在左彈簧的作用下回到中間位置。
(2)直流電磁鐵和交流電磁鐵
閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同,有以下三種:
①交流電磁鐵(Alternating-current Solenoid)。閥用交流電磁鐵的使用電壓一般為交流220V,電氣線路配置簡單。交流電磁鐵啟動(dòng)力較大,換向時(shí)間短。但換向沖擊大,工作時(shí)溫升高(故其外殼設(shè)有散熱筋);當(dāng)閥芯卡住時(shí),電磁鐵因電流過大易燒壞,可靠性較差,所以切換頻率不許超過30次/分;壽命較短。
②直流電磁鐵(Directing-current Solenoid)。直流電磁鐵一般使用24V直流電壓,因此需要專用直流電源。其優(yōu)點(diǎn)是不會因鐵芯卡住而燒壞(故其圓筒形外殼上沒有散熱筋),體積小,工作可靠,允許切換頻率為120次/分,換向沖擊小,使用壽命較長。但起動(dòng)力比交流電磁鐵小。
③本整型電磁鐵。本整型指交流本機(jī)整流型。這種電磁鐵本身帶有半波整流器(Half-wave Rectifier),可以在直接使用交流電源的同時(shí),具有直流電磁鐵的結(jié)構(gòu)和特性。
(3)干式、油浸式、濕式電磁鐵
不管是直流電磁鐵還是交流電磁,都可做成干式的、油浸式的和濕式的。
① 干式電磁鐵(Dry Solenoid)。干式電磁鐵的的線圈、鐵芯與扼鐵處于空氣中不和油接觸,電磁鐵與閥聯(lián)結(jié)時(shí),在推桿的外周有密封圈。由于回油有可能滲入對中彈簧腔中,所以閥的回油壓力不能太高。此類電磁鐵附有手動(dòng)推桿,一旦電磁鐵發(fā)生故障時(shí)可使閥芯手動(dòng)換位。此類電磁鐵是簡單液壓系統(tǒng)常用的一種形式。
②油浸式電磁鐵(Oil-immersed Solenoid)。油浸式電磁鐵的線圈和鐵芯都浸在無壓油液中。推桿和銜鐵端部都裝有密封圈。油可幫助線圈散熱,且可改善推桿的潤滑條件,所以壽命遠(yuǎn)比干式電磁鐵為長。因有多處密封,此種電磁鐵的靈敏性較差,造價(jià)較高。
③濕式電磁鐵(Wetted Solenoid)。濕式電磁鐵也叫耐壓式電磁鐵,它和油浸式電磁鐵不同處是推桿處無密封圈。線圈和銜鐵都浸在有壓油液中,故散熱好,摩擦小。還因油液的阻尼作用而減小了切換時(shí)的沖擊和噪聲。所以濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點(diǎn)。是目前應(yīng)用最廣的一種電磁鐵。也有人將油浸式電磁鐵和耐壓式電磁鐵都叫做濕式電磁鐵。
圖5.19 電磁換向閥的工作原理圖
1—閥體;2—閥芯;3—彈簧座;4—彈簧;5—推桿;6—鐵芯;7—銜鐵。
圖5.20 交流式二位三通電磁換向閥
1—閥體;2—閥芯;3—推桿;4、7—彈簧;5、8—彈簧座;6—O型圈;9—后蓋。
(4)電磁換向閥的典型結(jié)構(gòu)Typical Structure for Solenoid-actuated Directional Valve
圖5.20所示為交流式二位三通電磁換向閥。當(dāng)電磁鐵斷電時(shí),閥芯2被彈簧7推向左端,P 和A接通;當(dāng)電磁鐵通電時(shí),鐵芯通過推桿3將閥芯2推向右端,使P和B接通。
圖5.21為直流濕式三位四通電磁換向閥。當(dāng)兩邊電磁鐵都不通電時(shí),閥芯2在兩邊對中彈簧4的作用下處于中位,P、T、A、B口互不相通;當(dāng)右邊電磁鐵通電時(shí),推桿6將閥芯2推向左端,P 與A通,B與T通,當(dāng)左邊電磁鐵通電時(shí),P與B通,A與T通。
必須指出,由于電磁鐵的吸力有限(120N),因此電磁換向閥只適用于流量不太大的場合。當(dāng)流量較大時(shí),需采用液動(dòng)或電液動(dòng)控制。
圖5.22 彈簧對中型三位四通液動(dòng)換向閥
5.3.2.4 液動(dòng)換向閥 Hydraulic Pressure-actuated Directional Valve
液動(dòng)換向閥是利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。對三位閥而言,按閥芯的對中形式,分為彈簧對中型和液壓對中型兩種。圖5.22(a)所示為彈簧對中型三位四通液動(dòng)換向閥,閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當(dāng)K1通壓力油時(shí),閥芯右移,P與A通,B與T通;當(dāng)K2 通壓力油時(shí),閥芯左移,P與B通,A與T通;當(dāng)K1和K2都不通壓力油時(shí),閥芯在兩端對中彈簧的作用下處于中位。當(dāng)對液動(dòng)滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時(shí),還應(yīng)在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器(Damping Adjuster)[見圖5.22(c)]。阻尼調(diào)節(jié)器由一個(gè)單向閥和一個(gè)節(jié)流閥并聯(lián)組成,單向閥用來保證滑閥端面進(jìn)油暢通,而節(jié)流閥用于滑閥端面回油的節(jié)流,調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口大小即可調(diào)整閥芯的動(dòng)作時(shí)間。
5.3.2.5 電液換向閥 Electro-hydraulic Directional Valve
電液換向閥是電磁換向閥和液動(dòng)換向閥的組合。其中,電磁換向閥起先導(dǎo)作用,控制液動(dòng)換向閥的動(dòng)作,改變液動(dòng)換向閥的工作位置;液動(dòng)換向閥作為主閥,用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。
由于液壓力的驅(qū)動(dòng),主閥芯的尺寸可以做得很大,允許大流量通過。因此,電液換向閥主要用在流量超過電磁換向閥額定流量的液壓系統(tǒng)中,從而用較小的電磁鐵就能控制較大的流量。電液換向閥的使用方法與電磁換向閥相同。
圖5.23 外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥
(a) 結(jié)構(gòu)圖; (b)符號; (c)簡化符號 (b)
電液換向閥有彈簧對中和液壓對中兩種型式。若按控制壓力油及其回油方式進(jìn)行分類則有:外部控制、外部回油;外部控制、內(nèi)部回油;內(nèi)部控制、外部回油;內(nèi)部控制、內(nèi)部回油等四種類型。
圖5.23為彈簧對中型三位四通電液換向閥(外部控制、外部回油)的結(jié)構(gòu)圖及圖形符號。
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