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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(lái)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(lái)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,。
（2）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(lái)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō),，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(guò)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(guò)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(guò)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(lái)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(lái)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(lái)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(guò)的流量?jī)H用來(lái)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(guò)的流量較大,。可見這種組合形式的換向閥實(shí)現(xiàn)了用較小的電磁鐵吸力來(lái)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,。控制油路的單向節(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(lái)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(guò)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)：
（1）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
?。?）系統(tǒng)卸荷,。P口通暢地與T口接通時(shí)，系統(tǒng)卸荷,。
?。?）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(wú)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,。
（二）單向閥及液壓鎖
單向閥用來(lái)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(lái)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(wú)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(guò)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(guò)A輸出,，另一側(cè)則被堵死，僅當(dāng)P1和P2都無(wú)信號(hào)輸入時(shí),，A才無(wú)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。