二通插裝閥的特點及應用的一般問題

張大鋒

（揚州捷邁鍛壓機械有限公司，江蘇 揚州 225127）

1 基本結構

二通插裝閥的主要結構包括插裝件、控制蓋板、先導控制閥和集成塊四部分，如圖1所示：

1）插裝件——由閥芯、閥套、彈簧、密封件組成，可以是錐閥結構，也可以是滑塊結構。它的主要功能是控制主油路中油流方向，壓力和流量等。

2）控制蓋板——由蓋板內嵌裝各種微型先導控制元件（如梭閥、插式調壓閥等）以及其它元件組成。主要功用是固定插裝件，內嵌的各種微型先導控制元件與先導控制閥結合可以控制插裝閥的工作狀態，控制蓋板可分為：方向控制蓋板、壓力控制蓋板、流量控制蓋板三大類。當具有兩種以上功能時，稱為復合控制蓋板。

3）先導控制閥——安裝在控制蓋板上（可集成塊上），對插裝件動作進行控制的小通徑控制閥。主要有6mm和10mm通徑的電磁滑閥或球閥、比例閥、可調阻尼器、緩沖器以及液控先導閥等。

4）集成塊體——用來安裝插裝件、控制蓋板和其它控制閥、溝通主油路和控制路的塊體。

2 工作原理

1）基本原理介紹

由圖1和圖2可見，插裝件的工狀態由作用在閥芯上的合力的大小和方向的決定，不計閥芯重量和摩擦力，有：

式中Pc——控制腔C′的壓力

Ac——控制腔C的面積

Pa——控制腔A的壓力

圖1

圖2

Aa——控制腔A的面積

Pb——控制腔B的壓力

Ab——控制腔B的面積

F1——彈簧力

F2——液動力（一般可以忽略不計）

當∑F＞0時，閥芯關閉；∑F＜0時，閥芯開啟；∑F＝0時，閥芯處于平衡位置。

由上式可以看出，采取適當的方式控制C腔的Pc，就可以控制主以油路中A腔和B腔油流的方向和壓力。如果將控制壓力與控制閥芯的開啟高度的措施相結合，就不僅控制了油流的方向，又控制了油流的流量。

3 應用的一般問題

1）注意路路通的存在給系統工作可能帶來的影響。路路通造成系統短時失壓，引起液壓缸加壓停止或掉壓，立式缸上升或停止時的下落現象。所以必須注意先導電磁閥的選擇，控制信號的輸入時間，以及閥的開關速度的調整等問題。

2）先導控制油源是一個極其重要的問題。有三種形式：獨立的控制油源外部供油式；主系統內供油式；內外部結合供油式。

（1）采用獨立的先導控制油時，首先，要求的是壓力要高，為了保證閥的可靠關閉，防止反向開啟，所以與以往的滑閥系統僅要求低壓控制系統不同，二通插裝閥系統要求一個高于系統最大工作壓力的高壓控制油源。其次，控制壓力必須保持穩定，否則就會造成系統工作不可靠。以流量的要求是必須滿足系統工作各個時期換向所需的最大流量要求，它與插裝閥的通徑、關閉速度、同時動作的閥的數量有關。

根據其間斷工作的特點，為滿足壓力穩定和最大瞬時流量的要求，減小泵和電機功率，控制油源常采用泵一蓄能器傳動形式。

這種外部供油形式的好處是可以保證較高和穩定的控制壓力，不受系統的負載壓力變化的影響，所以系統工作比較可靠，并可獲得快速換向，但其缺點是需要單獨一套高壓液壓動力裝置，費用較高。

（2）采用主系統內部供油時，最通常的做法是每個閥直接從它各自的A、B口引出控制油進行控制，這種做法簡單易行，有自鎖能力，但是不能保證閥芯上下的有效壓差，關閉速度較慢。一種解決的辦法是改變控制油的引出點，從系統中壓力較高的地方，例如從泵出口的單向閥上游處引出控制油，這樣就可以獲得一定的壓差，提高了關閉速度。另外一個辦法是在先導回路中增加一個蓄能器，這樣當系統卸荷時，仍能保證足夠的控制壓力，它的工作情況與外部供油相似，但省去了一套動力裝置。

（3）內外部結合供油的形式有兩種具體做法，一種是以獨立的控制油源供油為主，但在某些閥上通過梭閥或單向閥引入系統控制油這樣既保持了外部供油的長處，又具有了自鎖能力；另一種是以內部供油為主，再加上一套輔助的控制油源，它可以在主系統卸荷時提高閥的可靠性和實現閥的快速關閉，這時，輔助控制油源的壓力可以降低，功率較小，所以費用就可節省。

3）注意內泄漏。插裝閥雖然密封性好，但仍存在著先導電磁滑閥和插入元件閥芯配合面處的內泄，因此對于要求可靠鎖閉或保壓的應用場合以及對于應用低粘度工作介質的系統，不僅要選擇少無泄漏的元件，而且還要注意流動方向與連接形式。

4）電磁滑閥是二通插裝閥系統的一個關鍵部件，對系統的工作性能影響最大。它的用量大，工作負荷重，是最容易處故障的地方，也是內泄漏最多的部位，盡量采用集中控制，減少電磁閥的數量，以提高系統工作可靠性。

5）注意先導回路中阻尼塞的作用，它對二通插裝閥和整個系統的靜動態特性都起著重要的調節作用。因此必須仔細選擇阻尼塞的安裝位置和尺寸。在系統的調試過程中阻尼塞總是一個既方便又重要的調節元件，所以它的位置和尺寸往往要在系統調試完畢后才能正式確定下來。

4 實際應用

一般情況下液壓機的都是垂直于工作臺面做直線運動，而我公司開發研制的在垂直于工作臺做直線運動基礎上增加了平行于工作臺做直線運動的新產品，其對速度和壓力的要求，對同步的要求特別高。在調試過程中，為了左右側缸達到快速運行—慢速運行—工進同步運行，同時左右側缸還必須同步，我們充分的發揮了二通插裝閥的特性，在速度方面，我們用大通徑流量可調節的插裝閥來實現快速運行功能，用比例先導閥來控制進油腔插裝閥的開口使油缸運行的速度達到慢速運行要求，利用位移傳感器數值反饋進一步調整比例先導閥精確控制進油口的開口來實現工進同步運行，同時利用不同通徑的阻尼螺釘來調節由速度變化所產生的沖擊，保證油缸在運行時平穩。在壓力方面，我們選用了比例壓力閥，它也是通過比例先導閥來控制壓力閥插件的開口大小，使其壓力穩定，調節方便。綜合以上通過電氣和機械共同配合使設備達到設計要求。

通過對二通插裝閥結構的了解和功能分析，可以對我們在裝配調試過程中出現的問題的解決提供充分依據，油路正確運行方向，插件正確開啟、關閉，為解決問題起到事半功倍效果。

總而言之，二通插裝閥在液壓設備中的運用越來越廣泛，功能簡潔明了，性能穩定，檢修維護方便，配件標準化，符合各種用戶的需求。

[1]唐英千.液壓集成元件——二通插裝閥[J].