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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于閥體的相對運動，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、停止或變換運動方向。
阿托斯ATOS換向閥在按閥芯形狀分類時，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
閥體和滑動閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。它是靠移動閥芯，改變閥芯在閥體內(nèi)的相對位置來改變油流方向的。圖8-9所示，閥體孔有5條沉割槽，每條均有通油口，P為進油口，A、B為工作油口。閥芯是有3個凸肩的圓柱體，閥芯與閥體相配合，并可在閥體內(nèi)軸向移動。當閥芯處于左邊位置時，油口P與B相通，而A與T相通。此時壓力油從P進入，經(jīng)B輸出，回油從A流入，經(jīng)T流回油箱。當閥芯處于右邊位置時，油口P與A相通，而B與T相通。此時壓力油從P進入，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)行元件的運動方向。
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，通常用一個方框代表一個位置。按主油路的數(shù)目又可分為二通、三通、四通、五通等。表達方式是在相應位置的方框內(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。
?。?）手動換向閥：手動換向閥是依靠手操縱杠桿（或腳踏踏板）推動滑閥閥芯相對閥體運動來改變油液的通流狀態(tài)，實現(xiàn)執(zhí)行裝置的換向。按換向定位方式的不同，手動換向閥有彈簧復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換向閥，在外力撤銷后不能自動回復原位，適用于動作不頻繁，工作持續(xù)時間長的場合。圖8-11b所示為三位四通彈簧復位式手動換向閥，在操縱手柄的外力撤銷后閥芯能自動回復到原始位置，適用于動作頻繁，工作持續(xù)時間短的場合。
手動換向閥結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，但由于需要人力操縱，故適用于間歇動作且要求人工控制的小流量場合。
?。?）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閥芯來控制液流方向的。
當兩端電磁鐵都不通電時，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。當右端電磁鐵通電時，銜鐵通過推桿6將閥芯推向左端，油口P與A相通，B與T相通；當左端電磁鐵通電時，銜鐵通過推桿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說，有二位和三位等。二位電磁閥有一個電磁鐵，靠彈簧復位；三位電磁閥有兩個電磁鐵。
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。其特點是啟動力較大，換向時間短，動作時間約為0.01～0.03s，價廉。但當閥芯卡住或吸力不夠而使閥芯吸不上時，電磁鐵容易因電流過大而燒壞，干式電磁鐵會在10～15min后燒壞線圈（濕式電磁鐵為1～1.5h），故工作可靠性差，動作時有沖擊，壽命較短。因而在實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30次/min。直流電磁鐵電壓一般為24V。其優(yōu)點是工作較可靠，吸合、釋放動作時間約為0.05～0.08s，允許使用的切換頻率較高，一般可達120次/min，最高可達300次/min，不會因電流過大而燒壞，壽命長，體積小，但啟動力較交流電磁鐵小。
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)動或電液驅(qū)動。
?。?）液動換向閥：液動換向閥是利用壓力油來操縱閥芯運動的換向閥。圖8-13為三位四通液動換向閥的結(jié)構(gòu)和職能符號。閥芯是由其兩端密封腔中油液的壓差來移動的，閥芯兩端有控制油腔分別接通控制油口K1和K2，當控制油路的壓力油從閥右邊的控制油口K2進入滑閥右腔時，閥芯向左移動，使壓力油口P與B相通，A與T相通；當K1接通壓力油時，閥芯向右移動，使得P與A相通，B與T相通；當K1、K2都通回油時，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。當對液動滑閥的換向性能有較高要求時，可在液動換向閥的兩端裝設(shè)可調(diào)節(jié)的單向節(jié)流閥，用來調(diào)節(jié)閥芯的移動速度，以減小換向沖擊及噪聲。
（4）電液換向閥：電液換向閥是由電磁換向閥和液動換向閥組合而成的，其中電磁換向閥也稱為先導閥，它的作用是改變控制油液的液流方向，從而控制液動換向閥的閥芯移動，實現(xiàn)主油路換向；液動換向閥稱為主閥，主要作用是控制系統(tǒng)中執(zhí)行元件的換向。這里，電磁換向閥流過的流量僅用來推動主閥閥芯移動，流量較少，因此較小的電磁鐵吸力就可以移動閥芯；液動換向閥由于依靠壓力油驅(qū)動，因此可通過的流量較大?？梢娺@種組合形式的換向閥實現(xiàn)了用較小的電磁鐵吸力來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。當左端電磁鐵通電時，控制油路的壓力油由通道a經(jīng)左單向閥進入主閥芯左端，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；當右端電磁鐵通電時，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。當兩端電磁鐵均不通電時，電磁換向閥處于中位，主閥芯兩端均與油箱連通，在對中彈簧的作用下處于中間位置，油口P，T，A，B均不通?？刂朴吐返膯蜗蚬?jié)流閥用于調(diào)節(jié)主閥閥芯的換向速度，避免換向沖擊，其中單向閥用來保證進油暢通，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油方式有內(nèi)部進油和外部進油兩種，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.換向閥的中位機能分析
三位四通換向閥的閥芯在中間位置時，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能。三位四通換向閥常見的中位機能、型號、符號及其特點，示于表8-11中。三位五通換向閥的情況與此相仿。不同的中位機能是通過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能時，通?？紤]以下幾點：
?。?）系統(tǒng)保壓。當P口被堵塞，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當P口不太通暢地與T口接通時（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能
（2）系統(tǒng)卸荷。P口通暢地與T口接通時，系統(tǒng)卸荷。
?。?）啟動平穩(wěn)性。閥在中位時，液壓缸某腔如通油箱，則啟動時該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動不太平穩(wěn)。
?。?）液壓缸“浮動"和在任意位置上的停止，閥在中位，當A、B兩口互通時，臥式液壓缸呈“浮動"狀態(tài)，可利用其他機構(gòu)移動工作臺，調(diào)整其位置。
?。ǘ﹩蜗蜷y及液壓鎖
單向閥用來控制油路的通斷，它的作用是使油液只能一個方向流動。由于它關(guān)閉較嚴，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方向流動，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)及職能符號圖。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，缺點是裝于系統(tǒng)后更換彈簧不方便，容易產(chǎn)生振動與噪音。
對單向閥的性能要求是：動作靈敏、噪音小、密封性能好。單向閥被用來防止油反向流動時，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。當控制口K處無壓力油通入時，它的工作機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。當控制口K有控制壓力油時，因控制活塞1右側(cè)a腔通泄油口，活塞1右移，推動頂桿2頂開閥芯3，使通口P1和P2接通，油液就可在兩個方向自由通流。
3.雙向液壓鎖
液壓鎖用以保證工作裝置不會因自重等外部原因出現(xiàn)下滑或串動。
雙向液壓鎖是兩個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油路中，用于防止液壓缸或馬達在重物作用下自行下滑，需要動作時，須向另一路供油，通過內(nèi)部控制油路打開單向閥使油路接通，液壓缸或馬達才能動作。
雙向液壓鎖通常不推薦用于高速重載工況，而常用于支撐時間較長，運動速度不高的閉鎖回路。
例如，不采用液壓鎖，當鉆機放下支腿進行作業(yè)時，雖然換向閥放在中間位置，A，B口都被截斷（若是O型機能），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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梭閥相當于兩個單向閥組合的閥，其作用相當于“或門"。有兩個進口P1和P2，一個出口A，其中P1和P2都可與A口相通、但P1和P2不相通。P1和P2中的任一個有信號輸入，A都有輸出。若P1和P2都有信號輸入，則先加入側(cè)或信號壓力高側(cè)的信號通過A輸出，另一側(cè)則被堵死，僅當P1和P2都無信號輸入時，A才無信號輸出。它可將控制信號有次序地輸入控制執(zhí)行元件，常見的手動與自動控制的并聯(lián)回路中就用到梭閥。