换向阀结构优化说明

在液压系统中，换向滑阀应用最为广泛，其种类繁多。下面介绍几种典型的换向阀结构。

1）手动换向阀

手动换向阀主要有弹簧复位和钢珠定位两种形式。如图5.18（a）所示为钢球定位式三位四通手动换向阀。用手操纵手柄推动阀芯相对阀体移动后，可通过钢球使阀芯稳定在3个不同的工作位置上。如图5.18（b）所示为弹簧自动复位式三位四通手动换向阀。通过手柄推动阀芯后，要想维持在极端位置，必须用手扳住手柄不放，一旦松开了手柄，阀芯会在弹簧力的作用下，自动弹回中位。

如图5.18（c）所示为旋转移动式手动换向阀，旋转手柄可通过螺杆推动阀芯改变工作位置。这种结构具有体积小、调节方便等优点。由于这种阀的手柄带有锁，不打开锁不能调节，因此使用安全。

图5.18　三位四通手动换向阀

1—操纵手柄；2—阀芯；3—弹簧；a—钢球

三位四通手动换向阀

2）机动换向阀

机动换向阀又称行程换向阀，是用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向的。机动换向阀多为如图5.19所示的二位二通阀。

图5.19　二位二通机动换向阀

1—挡铁；2—滚轮；3—阀芯；4—弹簧

3）电磁换向阀

电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。

（1）工作原理

电磁换向阀的品种规格很多，但其工作原理是基本相同的。现以如图5.20所示三位四通O型滑阀机能的电磁换向阀为例来说明。在图5.20中，阀体1内有3个环形沉割槽，中间为进油腔P，与其相邻的是工作油腔A和B。两端还有两个互相连通的回油腔T。阀芯两端分别装有弹簧座3、复位弹簧4和推杆5，阀体两端各装一个电磁铁。当两端电磁铁都断电时（见图5.20（a）），阀芯处于中间位置。此时，P，A，B，T各油腔互不相通；当左端电磁铁通电时（见图5.20（b）），该电磁铁吸合，并推动阀芯向右移动，使P和B连通，A和T连通。当其断电后，右端复位弹簧的作用力可使阀芯回到中间位置，恢复原来4个油腔相互封闭的状态；当右端电磁铁通电时（见图5.20（c）），其衔铁将通过推杆推动阀芯向左移动，P和A相通、B和T相通。电磁铁断电，阀芯则在左弹簧的作用下回到中间位置。

（2）直流电磁铁和交流电磁铁

阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下3种：

①交流电磁铁

阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220 V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高（故其外壳设有散热筋）；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，故切换频率不许超过30次/min，寿命较短。

②直流电磁铁

直流电磁铁一般使用24 V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏（故其圆筒形外壳上没有散热筋），体积小，工作可靠，允许切换频率为120次/min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。

③本整型电磁铁

本整型是指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。

图5.20　电磁换向阀的工作原理(www.xing528.com)

1—阀体；2—阀芯；3—弹簧座；4—复位弹簧；5—推杆；6—铁芯；7—衔铁

（3）干式、油浸式、湿式电磁铁

不管是直流电磁铁还是交流电磁，都可做成干式的、油浸式的和湿式的。

①干式电磁铁

干式电磁铁的线圈、铁芯与扼铁处于空气中不和油接触，电磁铁与阀联结时，在推杆的外周有密封圈。由于回油有可能渗入对中弹簧腔中，因此，阀的回油压力不能太高。此类电磁铁附有手动推杆，一旦电磁铁发生故障时可使阀芯手动换位。此类电磁铁是简单液压系统常用的一种形式。

②油浸式电磁铁

油浸式电磁铁的线圈和铁芯都浸在无压油液中。推杆和衔铁端部都装有密封圈。油可帮助线圈散热，且可改善推杆的润滑条件，寿命远比干式电磁铁为长。因有多处密封，故此种电磁铁的灵敏性较差，造价较高。

③湿式电磁铁

湿式电磁铁也称耐压式电磁铁，它与油浸式电磁铁不同处是推杆处无密封圈。线圈和衔铁都浸在有压油液中，故散热好，摩擦小。还因油液的阻尼作用而减小了切换时的冲击和噪声。因此，湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点，是目前应用最广的一种电磁铁。也可将油浸式电磁铁和耐压式电磁铁统称湿式电磁铁。

（4）电磁换向阀的典型结构

如图5.21所示为交流式二位三通电磁换向阀。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧7推向左端，P和A接通；当电磁铁通电时，铁芯通过推杆3将阀芯2推向右端，使P和B接通。

图5.21　交流式二位三通电磁换向阀

1—阀体；2—阀芯；3—推杆；4，7—弹簧；5，8—弹簧座；6—O形圈；9—后盖

如图5.22所示为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位，P，T，A，B口互不相通；当右边电磁铁通电时，推杆6将阀芯2推向左端，P与A通，B与T通，当左边电磁铁通电时，P与B通，A与T通。

图5.22　直流湿式三位四通电磁换向阀

1—电磁铁；2—推杆；3—阀芯；4—弹簧；5—挡圈

必须指出，由于电磁铁的吸力有限（120 N），因此，电磁换向阀只适用于流量不太大的场合。当流量较大时，需采用液动或电液动控制。

4）液动换向阀

液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对于三位阀而言，按阀芯的对中形式，可分为弹簧对中型和液压对中型两种。如图5.23（a）所示为弹簧对中型三位四通液动换向阀。阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当K1通压力油时，阀芯右移，P与A通，B与T通；当K2通压力油时，阀芯左移，P与B通，A与T通；当K1和K2都不通压力油时，阀芯在两端对中弹簧的作用下处于中位。当对液动滑阀换向平稳性要求较高时，还应在滑阀两端K1，K2控制油路中加装阻尼调节（见图5.23（c））。阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联组成，单向阀用来保证滑阀端面进油畅通，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口大小，即可调整阀芯的动作时间。

图5.23　弹簧对中型三位四通液动换向阀

5）电液换向阀

电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。其中，电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作，改变液动换向阀的工作位置；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。

由于液压力的驱动，主阀芯的尺寸可做得很大，允许大流量通过。因此，电液换向阀主要用在流量超过电磁换向阀额定流量的液压系统中，从而用较小的电磁铁就能控制较大的流量。电液换向阀的使用方法与电磁换向阀相同。

电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。若按控制压力油及其回油方式进行分类，可分4种类型：外部控制、外部回油；外部控制、内部回油；内部控制、外部回油；内部控制、内部回油。

如图5.24所示为弹簧对中型三位四通电液换向阀（外部控制、外部回油）的结构图及图形符号。