液压螺纹插装阀-12液压逻辑元件-1

  1、12-1 液压螺纹插装阀液压螺纹插装阀液压螺纹插装阀液压螺纹插装阀 第十第十第十第十二二二二章章章章 液压液压液压液压逻辑元件逻辑元件逻辑元件逻辑元件 张海平张海平张海平张海平：http:/ 2011-03-31 12121212. . . .1 1 1 1 概述概述概述概述 所谓液压逻辑元件(logic element 或logic valve或logic cartridge)，实际上的意思就是一种同时带有以下特征的液控阀： -二通口； -三端口或四端口，弹簧腔有单独的端口，被用作控制腔： -工作流量较同尺寸的普通液控阀大。 本书中沿用一些文献的称法，不称阀而称作元件，只是想突出，如果没有配以相应的先导控制阀，它就不能工作。 按理说，液压逻辑元件不一定要单列一章。HF公司的产品样本就是这样，把它归在方向阀中。ST公司在2003的样本中，把液压逻辑元件归入液控换向阀中。到ST公司并入PK公司以后，在2007的样本中，液压逻辑元件就单列一章了。在SUN公司的样本中，长期以来，液压逻辑元件一直是单列一章的。 12121212. . . .1 1 1 1. . . .1 1 1 1 功能功能功能功能

  2、 从功能角度看，液压逻辑元件有以下特点。 1)螺纹插装式的液压逻辑元件的功能与它的大兄弟盖板式二通插装阀是完全相同的，只是体积小些，并采用螺纹旋入式安装而已。因此，它可以弥补大兄弟的不足。因为，在小规格时，螺旋式比盖板式的元件数量少，结构更紧凑，在集成块中占地少，装拆更方便。 2)由于功能单一，与一般螺纹插装阀相比，液压逻辑元件能通过更大流量，达到甚至超过760L/min，实现了螺旋式插装阀与盖板式插装阀之间在流量方面的无空白衔接。 3)和其它液控阀相同，在所有的应用中，它都需要另外配先导阀。由于控制腔的容积很小，因此进出流量很小，只需要一个很小的先导阀。 12121212. . . .1 1 1 1. . . .2 2 2 2 类型类型类型类型 液压逻辑元件最初得名，是因为它只能够实现简单的开和关，就如逻辑判断中的是和非。一般是座阀。弹簧压力较低，且不可调，主要用于方向控制，此即开关型。 但以后又发展出，结构相近、阀芯能够停留在开和关之间的任意位置，以实现压力和流12-2 量的连续调节型。还是称作液压逻辑元件，虽然已经名不符实了。 调节型，一般是滑阀。主要用作溢流阀、减压阀、顺序阀

  3、、流量调节阀等压力或流量的连续控制。 调节型也可用于方向控制。但密封性差些，与同尺寸的座阀相比，液阻大些，响应时间长一些。 12121212. . . .2 2 2 2 开关开关开关开关型液压逻辑元件型液压逻辑元件型液压逻辑元件型液压逻辑元件 12.2.112.2.112.2.112.2.1 概述概述概述概述 1 1 1 1. . . .类型类型类型类型( ( ( (图图图图12121212- - - -1 1 1 1) ) ) ) 从控制形式来看，可分为三大类：三端口卸荷开启型、三端口加压开启型(图12-1b)和四端口型。 三端口卸荷开启型(图12-1a)是最传统最普遍使用的类型。这是一种被动开启型，即开启不需要从外部提供压力油，只要把弹簧腔通回油，即卸荷，即可，靠进口压力开启通道。 三端口加压开启型(图12-1b)则是一种主动开启型，即开启需要从外部（端口3）提供压力，加压，才能开启通道。 a)卸荷开启型 b)加压开启型 图图图图12121212- - - -1 1 1 1 三端三端三端三端口口口口型型型型液压液压液压液压逻辑元件逻辑元件逻辑元件逻辑元件 三端口卸荷开启型依据其关闭

  4、功能的不同，又有外控型(pilot to close)(图12-2a)和内节流孔型(vent to open)(图12-2b、c)之分。 外控型的关闭需从外部引入压力油。 而内控型的关闭不需从外部引入压力油，因为其阀芯中带节流孔。节流孔连接控制腔和端面口(图12-2b)或侧面口(图12-2c)，这样，可利用端面口或侧面口的压力来关闭。 12-3 a)外控型 b)内节流孔通端面口 c)内节流孔通侧面口 图图图图12121212- - - -2 2 2 2 外控型和内节流孔型结构示意外控型和内节流孔型结构示意外控型和内节流孔型结构示意外控型和内节流孔型结构示意图图图图 四端口型有常闭型卸荷加压开启(图12-3a)和常开型卸荷加压关闭(图12-3b)。 a)常闭型 b)常开型 图图图图12121212- - - -3 3 3 3 四端口四端口四端口四端口开关型开关型开关型开关型液压液压液压液压逻辑元件逻辑元件逻辑元件逻辑元件 2 2 2 2. . . .应用举例应用举例应用举例应用举例 ( ( ( (1 1 1 1) ) ) )组成组成组成组成大流量大流量大流量大流量二位二通二位二通二位二通

  5、二位二通开关开关开关开关阀阀阀阀 有多种形式。 1 1 1 1) ) ) )外控外控外控外控型型型型+ + + +二位三通先导阀二位三通先导阀二位三通先导阀二位三通先导阀(图 12-4a) 使用一个二位三通电磁阀作为先导阀，控制一个外控型液压逻辑元件控制腔的压力，就可以实现，在通口压力下的被动开启，和在辅助油源 C 压力高于通口压力时的主动关闭。主通道的流动可以是双向的：AB，BA。 2 2 2 2) ) ) )外控外控外控外控型型型型+ + + +二位二位二位二位二二二二通先导阀通先导阀通先导阀通先导阀(图 12-4b) 也可使用一个二位二通电磁阀作为先导阀。此时需要设置一个固定节流孔，以避免在先导阀开启时，过多的流量流出到油箱，导致辅助油源 C 失压。但若此节流孔太小的话，会减慢液压逻辑元件的关闭速度。 主通道的流动可以是双向的：AB，BA。 a)使用二位三通电磁阀作为先导阀 b)使用二位二通电磁阀作为先导阀 图图图图12121212- - - -4 4 4 4 组成组成组成组成大流量大流量大流量大流量二位二通阀二位二通阀二位二通阀二位二通阀(PK)(PK)(PK)(PK) 3 3

  6、 3 3) ) ) )内节流孔型内节流孔型内节流孔型内节流孔型+ + + +二位二通先导阀二位二通先导阀二位二通先导阀二位二通先导阀(图 12-5) 如果使用内节流孔型液压逻辑元件的话，那就不需要辅助油源。 12-4 流动只能是单向的,从 A 到 B。 图图图图12121212- - - -5 5 5 5 使用内节流孔型使用内节流孔型使用内节流孔型使用内节流孔型液压逻辑元件液压逻辑元件液压逻辑元件液压逻辑元件( ( ( (PKPKPKPK) ) ) ) 4 4 4 4) ) ) )外控型外控型外控型外控型+ + + +梭阀梭阀梭阀梭阀+ + + +二位三通先导阀二位三通先导阀二位三通先导阀二位三通先导阀(图 12-6) 如果在图 12-5 回路的基础上，增加一个梭阀，就既不需要辅助油源，也可以实现双向流动。 图图图图12121212- - - -6 6 6 6 使用梭阀的双向回路使用梭阀的双向回路使用梭阀的双向回路使用梭阀的双向回路( ( ( (PKPKPKPK) ) ) ) ( ( ( (2 2 2 2) ) ) )组成组成组成组成大流量大流量大流量大流量三通三通三通三通回路回路回路

  7、回路 使用两个液压逻辑元件，可以实现一个三通阀的各种机能(图 12-7)。 a)两个开关型液压逻辑元件组成三通回路 b)各控制压力分别加载时的连通情况(X-卸荷 J-加载) 图图图图12121212- - - -7 7 7 7 大流量三通回路大流量三通回路大流量三通回路大流量三通回路 ( ( ( (3 3 3 3) ) ) )组成组成组成组成大流量大流量大流量大流量四通四通四通四通回路回路回路回路 如果用五个开关型液压逻辑元件搭成桥路(图12-8a)，就可以实现普通四通阀的所有各种机能(图12-8b)。而且，能够最终靠控制开启关闭的顺序及间隔时间，组成适宜的过渡位置，从而得到更灵活的控制，减少切换冲击。 12-5 a)五个开关型液压逻辑元件组成四通回路 b)各个控制压力分别加载时各通口的连通情况(X-卸荷 J-加载) 图图图图12121212- - - -8 8 8 8 大流量四通回路大流量四通回路大流量四通回路大流量四通回路 另外，在工程机械中大量使用的液压缸是差动型的，即只有单活塞杆。因此，在工作中，进出无杆腔的流量总是大于进出有杆腔的。 用普通三位四通换向阀，就必须按最大的流量配置

  8、，在如图12-9的例中为2500L/min。而因为普通三位四通换向阀各通道的开口面积一般都是相近的，用于有杆腔的400L/min就大材小用了。 使用逻辑阀的话，则能够准确的通过实际各通道进出液压缸的流量分别配置，既减少压降，也减少体积。 12-6 图图图图12121212- - - -9 9 9 9 普通三位四通换向阀控制差动缸普通三位四通换向阀控制差动缸普通三位四通换向阀控制差动缸普通三位四通换向阀控制差动缸 使用逻辑阀控制液压缸，内泄漏少，对污染相对不敏感，响应时间短而且可调。 ( ( ( (4 4 4 4) ) ) )组成组成组成组成可自动切换的快进回路可自动切换的快进回路可自动切换的快进回路可自动切换的快进回路( ( ( (图图图图 12121212- - - -10101010) ) ) ) 常闭型液压逻辑元件V2用于快进回路的自动切换：无杆腔压力低快进，压力高切换为普通慢速推进。 切换是根据负载压力进行的，比较缓和。 切换点可通过减压阀V4的设定值调节。 在液压缸返程时，V2自动开启。 图图图图12121212- - - -10 10 10 10 可自动切换的快进回路可自动切换的

  9、快进回路可自动切换的快进回路可自动切换的快进回路( ( ( (SUNSUNSUNSUN) ) ) ) 12-7 3 3 3 3. . . .液控性能液控性能液控性能液控性能 作为开关型液压逻辑元件，其功能就是开关。因此，什么样的条件下能切换，自然是它最重要的性能。只是，由于它的特殊构造，开启条件不能简单地用切换压力来表示。以下，做一简单分析。 在多数情况下，阀芯上不带柔性密封，阀芯的导向部分与阀体之间是滑动配合。因此，相互间的摩擦力相比弹簧力和静压力要小得多，可忽略。 阀芯上带柔性密封时，阀芯的导向部分与阀体相互间的摩擦力情况多变，无法做一概括的分析，一定要通过测试来确定，这里只好回避。 ( ( ( (1 1 1 1) ) ) )卸荷开启型的卸荷开启型的卸荷开启型的卸荷开启型的开启条件开启条件开启条件开启条件 不考虑摩擦力，阀芯向上移动，开启通道的条件(图 12-11)就是 P1A1 + P2A2 P3A3 + Ft 式中Ft弹簧预紧力 即 P1A1/A3 + P2A2/A3 P3 + Ft/A3 = P3 + Pt 式中Pt弹簧预紧压力 也即 P1(A1/A3) + P2(1- A1/A3) P3 + Pt (12-1) 式(12-1)中A1/A3即阀芯两端的面积比。 图图图图12121212- - - -11 11 11 11 卸荷开启卸荷开启卸荷开启卸荷开启型型型型液压逻辑元件液压逻辑元件液压逻辑元件液压逻辑元件 面积比面积比面积比面积比和弹簧预紧压力弹簧预紧压力弹簧预紧压力弹簧预紧压力是决定开关型元件开启的两个最重要参数。 常采用的面积比有 1:1.5，1:1.2 等多种类型，最高 1:1。 1)在A1/A3 = = = = 1:1 时，式(12-1)转化为 12-8 P1 P3 + Pt 意味着，只

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