液压换向回路设计：二位三通、三位阀控制

1）简单换向回路

（1）采用二位换向阀的简单换向回路

活塞杆依靠弹簧或重力返回的单作用液压缸，可采用二位三通换向阀进行换向。当电磁铁得电，二位三通电磁换向阀右位接入，液压油进入左缸，活塞杆快速伸出；当电磁铁失电，换向阀左位接入，液压泵输入的液压油通过溢流阀流回油箱，活塞杆在弹簧的作用下向左运动，如图7.1所示。

（2）采用三位换向阀的换向回路

自动化程度要求较高的液压系统普遍采用行程开关控制配合三位换向阀构成的换向回路。如图7.2所示，当1YA通电，2YA失电时，电磁阀左位工作，液压油进入左腔，活塞杆向右移；当活塞杆上的挡块触动行程开关2ST时，1YA失电，2YA通电，电磁阀右位工作，液压油进入液压缸右腔，活塞杆向左移动；当活塞杆上的挡块触碰行程开关1ST时，1YA通电，2YA断电，系统进入下一次循环。当1YA和2YA都断电，三位换向阀处在中位，活塞杆停止运动。

图7.1　采用二位三通换向阀的简单换向回路

图7.2　利用三位阀控制的换向回路

液压基本换向回路

（3）采用先导阀控制液动换向阀的换向回路

对换向平稳性要求较高和流量较大的场合，采用电磁换向阀的换向回路已不能满足上述要求，可采用手动换向阀或机动换向阀作先导阀，主阀是大流量液动换向阀构成的换向回路。如图7.3所示，回路中泵1为主泵，泵2为提供低压控制油的辅助泵，通过手动式先导阀3（三位四通阀）来控制液动换向阀4的阀芯移动，实现主油路的换向。当阀3工作在右位时，控制油进入阀4的左端，右端的油液回油箱，使阀4左位接入回路，主泵1提供压力油推动活塞下移。当阀3在左位工作时，辅助泵2输出液压油达到阀4右端推动阀4的阀芯向左移动，右位接入系统，泵1输出的液压油推动活塞向上退回。当阀3处在中位时，阀4两端的控制油通油箱，在弹簧力的作用下阀芯回复到常位，主泵1通过M型的中位机能卸荷。这种换向回路通常用于大型压力机。

在工业现场，也有采用电液动换向阀的换向回路。其原理图如图7.4所示。电液动电磁换向阀的结构也由先导阀和主阀构成，先导阀是电磁阀，主阀是液动阀，当电磁铁1YA通电、2YA断电时，三位四通电磁阀左位工作，控制油路的压力油推动液动换向阀的阀芯右移，主阀即液动换向阀也处于左位工作，液压泵输出的液压油经液动换向阀的左位进入液压缸左腔，推动活塞右移；当1YA断电、ZYA通电时，三位四通电磁阀右位工作，控制油路的压力油推动液动换向阀的阀芯左移，液动换向阀右位接入回路，液压泵输出的液压油经换向阀的右位进入液压缸右腔，推动活塞杆向左移动；当1YA和2YA都失电时，三位四通电磁先导阀在弹簧的作用下恢复到中位工作，主阀也在弹簧的作用下恢复到常位工作，液压油通过M型中位机能回到油箱，活塞杆停止运动。电液动换向阀的先导阀的控制油可取主油路的油，也可单独供油。

2）复杂换向回路

（1）时间控制制动式换向回路

时间控制制动式换向回路是回路接收到控制信号到执行，其时间是可精确控制的一种回路，具有换向快但精度不高、液压冲击较大的特点。时间控制制动式换向回路的典型应用是在平面磨床的液压控制系统中。时间控制制动式换向回路如图7.5所示。在图示位置，液压缸的左腔进油，右腔回油经过节流阀1流回油箱。当先导阀2的阀芯位于左端时，控制油路中的液压油经过单向阀I2作用于阀3的右端，阀3左端的液压油经过节流阀J1流回油箱，阀3的阀芯向左运动，阀芯右侧的锥面逐渐关小回油通路，活塞的运动速度逐渐减小，在阀3的阀芯移过距离l后将回油通道关闭，使活塞停止运动。在节流阀J1和J2的开口大小固定后，换向阀阀芯移动长度为l的距离所需要的时间就固定不变。

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图7.3　先导阀控制液动换向阀的换向回路

1—主泵；2—辅助泵；3—手动式先导阀；4—液动换向阀

图7.4　采用电液动换向阀的换向回路

图7.5　时间控制制动式换向回路

1—节流阀；2—先导阀；3—换向阀；4—溢流阀

（2）行程控制制动式换向回路

行程控制制动式换向回路如图7.6所示。在图示位置，液压油通过换向阀3进入液压缸左缸，液压缸右缸的液压油通过换向阀3、先导阀2、节流阀4流回油箱，此时活塞杆推向右运动。当活塞杆运动到最右端的极限位置时，活塞杆碰到挡块，通过杠杆的作用，先导阀的阀芯向左运动，通过长度为l的封油长度以后，液压泵的出口压力油通过先导阀2右边，达到换向阀3的右腔推动主阀芯向左运动，液压缸的左缸通过换向阀3的左边经过先导阀2在通过节流阀4回油到油箱。这种回路的换向冲击小，精度较高，但由于先导阀的制动行程恒定不变，制动时间的长短受执行件运动速度快慢的影响。因此，该回路适合于系统主机运动速度不高但换向精度要求较高的场合，如外圆磨床的液压系统中。

3）双向变量泵组成的换向回路

双向变量泵组成的换向回路如图7.7所示。单杆活塞液压缸4是执行元件，当活塞杆向左运动时，由于排油量大于进油量，双向变量泵1进油口多余的油液通过二位二通阀5和溢流阀3流回油箱；改变双向变量泵1的供油方向时活塞向右运动，其进油量大于排油量，双向变量泵1进油口油液不足，此时由辅助泵2通过单向阀7来补充。溢流阀3和8既可保证活塞运动平稳，又可让活塞向右或向左运动时泵吸油侧有一定的吸入压力，溢流阀6是整个系统的安全阀。双向变量泵组成的换向回路利用双向变量泵输油方向改变实现液压缸或液压马达的换向。这种换向回路较平稳，多用于门刨床液压系统、拉床液压系统等大功率的液压系统。

图7.6　行程控制制动式换向回路

1—溢流阀；2—先导阀；3—换向阀；4—节流阀

图7.7　双向变量泵构成的换向回路

1—双向变量泵；2—辅助泵；3，6，8—溢流阀；4—液压缸；5—二位二通阀；7—单向阀