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第四章液压控制元件—插装阀
4.5插装阀
液压插装阀是由插装式基本单元(以下简称插件体)和带有弓|导油路的阀盖所组成。按回路目的，配不同的插件体及阀盖来进行方向、流量或压力的控制。
插装阀是安装在预先开好阀穴的油路板上(manifold blocks )而构成我们所需要的液压回路，如图4-54所示，因此可使液压系统小形化。
插装阀是七十年代初才出现的-种新型液压元件，为一多功能、标准化、通用化程度相当高的液压元件，适用于钢铁设备、塑胶成型机以及 船舶等机械中。
插装阀的特点是:
1)插装阀盖的配合，可具有方向、流量及压力控制功能。
2)件体为锥形阀结构，因而内部泄漏极少，不存在液压下紧现象，并没有如滑轴(spool) 的重叠现象，反应性良好，可进行高速切换。
3)最适于压力损失小的高压大流量系统。
4)插装阀直接组装在油路板上，因而少了由于配管弓|起的外部泄漏、振动、噪音等事故，系统可靠性增加。
5)安装空间缩小，是液压系统小形化。同时和以往方式相比，可降低液压系统的制造成本。
图4-54插装阀构成的液压回路外观
图4-54插装阀构成的液压回路外观
4.5. 1插装阀的结构
由插装阀所组装成的液压回路，通常含有下列基本元件:
1.油路板
图4-55插装阀
油路板亦有人称为集成块，这是方块钢体-上挖有阀孔,用以承装插装阀，如图4- 55所示。
图4-56油路板上主要阀孔和控制通道
图4-56为常见油路板上主要阀孔和控制通道,X Y为控制压油油路，F为承装插件体的阀孔，A口B口是配合插件体的压油工作油路。
2.插件体
插件体(cartnidges)主要由锥形阀(poppet)、弹簧套管(sleeve) 及若干个密封垫圈所构成，如图4-55所示。插件体本身有两个主通道用于配合油路板上之A、B通路。
3.盖板
如图4-55所示，安装在插件体上面，里面有控制油路和油路板上X、Y控制油路相通以作为压油之导压或排泄，以使插件体做开闭之功能。又控制油路中还有阻尼孔，用以改善阀的动态特性。
4.引导阀
引导阀(Pilot valves) 为控制插装阀动作的小型电磁换向阀或压力控制阀，叠装在阀盖上。
4.5. 2插装阀的动作原理
参考图4- 55,插件体只有两个主通阀A和B,锥形阀的开闭诀定A口和B口的通断，故插装阀亦称为2路插件阀(2- -way cartidge valves)。在锥形阀上有两个受压面面积为An和Ap,分别和A口和B口相通;有引导压作用在弹簧室上，其受压面积为Ax很显然的Ax=Aa+ AB。分析其力学关系:
Ax. Px+Fs=Fx
As PA+Ap. Pg=Fw :
式中，Ax-X口受压面积
An-A口受压面积
Ap- -B口受压面积
Px- -X口压力
PA-A口压力
Pp一B口压力
Fs- -弹簧预压力
Fx-X口向下力
1. 闭动作
如图4-57所示，当电磁换向阀不动作, x口有引导压，此时Ax. Px+Fs>Au Pa+Ap. Pp故锥形阀关闭，A口和B口通路被切断，所以PA=Pp=0，此时阀闭合。
2.开动作
如图4-58所示，当电磁转向阀动作，X口没有引导压Px=0，此时Ax Px+Fs<Au Pa+Ap. Pe
故锥形阀上升，A口和B口相通，所以A口或B口的压力都有可能单独使锥形阀打开。
若Px=0，则在Pa或PB压力作用下使锥形阀打开的最小压力为锥形阀的开启压力。此开启压力和As
面积大小及弹簧预压力Fs有关，通常开启压力可在0. 3~4kgf/cm2之间。
锥形阀上升，压油可由A流向B,亦可由B流向A。当然如Ax/As= 1时锥形阀为直筒形，此时压油只能由A流向B.
图4-57闭动作
图4-58开动作
4.5. 3插装阀用作方向控制阀
插装阀如用作方向控制阀且能双向导通时(A- →B，B→A)， 则Ax/As=1.5 (参加图4-55)有关方向控制插装阀见图5-59所示。
图4一59方向控制插装阀
图4一59方向控制插装阀
我们亦可以将图4- 59所示的方向控制插装阀做适当的改变可得图4-60，图4-61,图4-62。图4-63，图4-64，图4- 65所示的各种方向控制阀。
图4-64所示的三位四通电磁阀工作状态如表4-2所示。
表4-2
图4-64及表4-2教我们如何利用插装阀来控制压缸的前进、后退及中位停止。明白了上述道理，我们可知如果采用四个引导阀来控制四个插装阀的开闭，则有16种(24) 可能的状态，但其中有五种流路都是相同，故实际上只有12 种流路，如表4-3所示。由此可知用插装阀换向时较- -个四通阀有较多的机能来选择，但是一-个三 位四通电磁转向阀要有四个插装阀及四个引导阀来组成，其外形尺寸及经济性只有在大流量时才合理。
表4-3
4.5. 4插装阀用作方向、流量控制阀
如在方向控制插装阀的阀盖上增加一锥形阀行程调节器以调节锥形阀开口的大小，如此就行成一手动的方向。 流量控制插装阀，如图4-65所示，此种插装阀具有方向和流量控制的功能，注意其锥形阀的形式和前述方向控制插装阀之锥形阀是相同的。
图4-65方向、流量控制插装阀
4.5. 5插装阀用作压力控制阀
插装阀如用作溢流阀时，Ay/AA=1, 如此以减少B口压力对调整压力的影响。溢流插装阀如图4- 66所示，此时Y口要接油箱。如在X口加装一-个二位二通电磁阀成为电磁控制益流阀，如图4-67所示。当B口不接回油而接负载时，则溢流插装阀可当顺序阀使用。在X口加接若干个引导压力阀及弓导电磁阀，可实现多段的压力控制。有关插装阀可参阅产商的资料。
图4-66溢流插装阀
图4一67电磁控制溢流插装阀
