PDF《先导操作插装换向阀》

Sun Hydraulics Technical Tips

1 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev.

08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 先导操作插装换向阀 应用 先导操作式4通插装换向阀 Sun先导操作式4通插装换向阀在需要对双作用液压缸、液压马 达、制动器和离合器进行方向控制的液压系统回路.这些插装阀 均是先导操作,可通过任意与其相匹配的液压先导回路控制. 该类换向阀提供了4种可选基本尺寸,公称流量范围7-200gpm(28- 760L/min).它们没有压力补偿,因此流量-压力特性与其有效节流 口相关.所有油口的最大工作压力为5000psi(350bar).在阀压降为 1000psi(70bar)下,阀的最大泄漏量为2 in3 /min (30 cc/min) .这些 阀不可调节. Sun先导操作式4位换向阀提供了3个基本的配置: ? 弹簧对中,4位,3通插装换向阀. ? 带机械定位机构,4位,2通插装换向阀. ? 弹簧偏置,4位,2通插装换向阀. 先导操作式2位插装换向阀 带集成先导控制插孔 Sun带集成T-8A先导控制插孔的2位锥阀式2组件换向阀,在外控 口接通泄油时换向.它们提供了4个系列基本尺寸,不包括系列4 中的2-1型.它们可用于大多数要求有2位,常开或常闭的液压回 路中,特别是有较大流量要求时.这些换向阀的公称流量范围为 15-120gpm(60-480L/min),依据于具体型号而定.所有油口的最大 工作压力为5000psi(350bar). 先导操作 外控-换向 3位插装换向阀 Sun先导操作,2位,3通换向阀在外控口接通泄油时换向,可配置 为常开和常闭形式.一个常闭式的典型应用是:在限滑牵引驱动 回路中,旁通绕流掉一个分流/集流阀(如第6页图10所示).常开 形式的典型应用为在静压传动系统中选通两泵或两马达中一个进 行工作(如第6页图11所示). 这些3通阀提供了4种可选基本尺寸,其公称流量范围15-120gpm (60-480L/min),依据具体型号而定.所有油口的最大工作压力为 5000psi(350bar). 设计构思、特点和适用回路 4通,2和3位换向阀性能特点-DC** 先导压力作用在滑阀芯两端两个油口中的任意一个,阀进行切 换.所需最小先导控制压力为125-175psi(9-12bar).完全换向下需 要先导级油液体积0.02-0.42in3 (0.33-6.9cc),依据具体型号而定. 将最小先导压力引至口5或口6将使阀芯切换.另一先导油口的背 压将会以1:1比率阻碍换向.根据不同型号,阀芯回初始位或切换 至一位,其决定条件为: ? 去除先导压力,依靠复位弹簧来切换阀芯. ? 去除原先导压力,然后在对侧先导口上施加压力. ? 在两端先导口上施加相等的压力. 通过任一滑阀结构的液流都会在阀芯上产生负向力,这些液动力 决定阀工作范围.液动力是流量、阀压降和阀几何尺寸共同作用 的结果.如果液动力足够大,它将阻碍阀的正常切换,甚至会导 致已切换的阀误动作,向反向切换.因此,液动力的存在使得换 向阀允许最大流量下降至小于阀的标称额定流量. 这个影响通常在阀压降高于3000psi(207bar)时最明显,它可导致高 达40%的流量衰减.在极限情况下,一个额定流量10gpm(40L/ min)的换向阀可能有效流量只有6gpm(23L/min). 谨记,在大多数换向阀应用场合,阀压降须尽量小,典型值为200 -400psi(14-28bar).因此,在大多数情况下,液动力不应作为影响 阀性能的主要因素. 如果系统设计者期望一个特别高的压力和流量,可以采用以下途 径减少可能发生的问题: ? 选用下一级更大尺寸的换向阀. ? 在换向阀之前回路特定流道上添加一个节流口,以减小阀最大 流量. ? 采用并保持一个高于规定最小值的先导压力,以帮助阀芯换向 并保持阀芯在所选位置上. 系统设计者须仔细在所有工况下分析/测试最终回路,以实现其功 能及系统安全. Sun Hydraulics Technical Tips

2 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 6油口,4通,弹簧对中,先导操作式插装换向阀 C DC*C Sun DC*C型弹簧对中式3位4通换向阀有11种中位机能可供选择, 如图1所示.最小先导压力作用在口5或口6使阀芯切换位置.若先 导压力去除,阀芯回复中位.先导口的残余压力会影响阀芯位 置,或以1:1比率阻碍阀芯切换.一个简单应用回路如图2所示. 图2. 这里采用两只3通阀代替了一只四通阀去控制 DC*C-XY的先导油路.这种应用增加了回路的适 应性,如阀两边同时加或去除先导压力,阀都置 中位(冗余).两只位于先导油路回油处的针阀 可用于调节阀切换速度.这个特点可帮助增强或 削减由于阀的快速切换而导致的液压冲击. A-Spool B-Spool C-Spool F-Spool H-Spool N-Spool R-Spool T-Spool W-Spool Y-Spool 图1电磁铁A 电磁铁B 先导 压力源 先导油泄油 Sun Hydraulics Technical Tips

3 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 6油口,4通,2位,先导操作式插装换向阀 C DC*F SunDC*F型弹簧偏置型2位4通换向阀有9种中位机能可供选择,如图3所示.通过作用在口5的最小先导压力来切换阀芯.口6用作泄 油口,必须接回油箱.当先导压力移除时,阀芯切换至偏置位 置.先导口的残余压力将会影响阀芯位置,口6的背压将以1:1的 压力偏置阻碍阀芯切换.一个简单的应用回路如图4所示. 6油口,4通,带机械定位机构,先导操作式插装 换向阀 C DC*D Sun DC*D型带机械定位机构,2位4通换向阀提供了4种阀芯形 式.通过口5或口6的先导压力来切换阀芯位置.在切换过程中, 一个内部机械定位机构将阀芯锁定在新位置上.当没有先导压力 时,阀芯会保持在该位置,直到一个新的先导压力作用在对侧先 导油口上. 注意四种阀芯形式在中位以及切换过程中的差异之处,所有形式 切换完毕的状态均是P-A / B-T或P-B/A-T (3-2 /4-1或3-4 / 2-1).四 种阀芯形式下的切换过渡过程分别是:全截止、全连通、串联以 及P-B/A-T(3-4/2-1),如图5所示.中位过渡位没有机械定位.需注 意,在选择阀芯形式时确保过渡过程不会对系统功能造成负面影 响.一个基本的应用回路如图6所示. A-Spool B-Spool C-Spool H-Spool R-Spool T-Spool W-Spool X-Spool Y-Spool 图3图4. 在这个例子中,一个3通换向阀用于控制DC*F-XX换 向阀的先导油路.电磁铁B失电时,流量从口3至口 2,电磁铁得电时流量从口3至口4. C-Spool H-Spool T-Spool X-Spool 图5先导泄油口 先导 压力源 先导泄油口 电磁铁B Sun Hydraulics Technical Tips

4 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 除了前面液动力的讨论外,机械定位式换向阀还需考虑其他情 况.由于机械或液压造成的液压冲击可迫使阀芯脱离机械定位机 构.例如,当一辆扫雪机行驶在起伏不平的高速公路上时,在收 回的推板及其驱动油缸上会产生一个很大的惯性力.由此在管路 中产生的压力尖峰将会迫使阀芯脱离设定位置.进一步,尽管压 力尖峰不足以推动阀芯,但剧烈的机械运动可能导致阀芯脱离, 尤其把阀安装成阀芯垂直地面. 2油口,2通插装阀,带内部先导控制插孔 C DF*A 和DF*B Sun DF*A和DF*B型插装阀是外控2通锥阀式换向阀,有两种配 置:控制1-2(DF*A)和控制2-1(DF*B),此型号直接描述了哪个口 与内部先导油口连接.这些阀没有压力补偿功能,当主阀级全开 时,流量-压力特性受有效节流口大小影响.该类换向阀所有型号 开启压力大约为50psi(3.5bar).该类阀不可调. 在阀压降5000psi时,口与口间的最大泄漏量为10滴/min(0.7cc/min 在350bar).(未计先导级泄漏量,但在最终计算中须考虑进去.) T-8A插孔允许用户使用标准阀组件完成大量的自定义控制方案. 图7中为采用DFFA型插装阀的典型阀组.图8中的表格说明先导级 与主阀级可选组合. 图6. 该实例中,一个3位4通阀用于控制DC*D-XC*型 机械定位式换向阀的先导油路.这里没有采用两 个三通阀来实现该功能,因为它们可能在阀芯两 端同时施加先导压力,这并不是所期望的. + = 图7. 该实例中,一个小功率电磁铁控制的换向阀作为DFFA换 向阀的先导级,控制1-2插装阀,构成一只通流能力为 120gpm(480L/min)常闭式2通阀.若将先导油路控制阀选 用常开式,则整个阀组为常开阀. DAAL T-8A DFFA T-18A DFFA/DAAL T-18A 线圈A 线圈B 先导信号源 先导泄油口 Sun Hydraulics Technical Tips

5 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 4油口,3通外控插装换向阀 C DS*X 和DS*Y Sun DS*X和DS*Y型插装阀为外控,2位3通换向阀.它们提供常 闭和常开(DS*X),以及过渡中位(DS*Y)配置方式.(如图9所示) 先导控制压力引自油口3.油口1下游油路上的先导阀用于通断控 制信号压力,它决定了阀芯位置以及最终油液流向.如果堵住油 口1,则阀芯被复位弹簧力和口3处压力偏置在常位.如果油口1出 油路先导阀打开或接通外控泄油,加在阀芯另一端的压力克服弹 簧力使阀芯切换.口3和口1间的压差必须足够大来切换阀芯.两 种型号的可选最小控制压力为30,50和75psi(2,3.5和5bar).这些阀 不可调节. 口1流出的额定先导流量为23-35in3 /min (0.38-0.60 L/min) ,依据具 体型号而定,在压力补偿下,它们几乎保持恒定.由于从口3通过 控制节流口至口1排出的流量一直存在,所以外控还同时具有自冲 洗、抗污染能力. 该两种型号的换向阀均没有双稳态功能,指阀芯在行程两末端之 间可移动.两种阀在全开口位置上均没有压力补偿.然而,当口1 的控制压力外接泄油,阀开始从一个行程末端向另一个切换时, 呈现出平坦的压力/流量曲线,直到阀芯到达末端位置.这时,流 量受到有效节流口大小影响. 由于压力补偿流量区间相对较短(取决于最小控制压力),这些阀 不推荐用作调节阀. 图10和11描述了应用DS*X和DS*Y插装阀的典型回路. T-8A 先导级选择 型号 控制方式 主阀级插孔 通流能力 开关电磁铁 气控 其他 DFCA

1 to

2 T-13A

15 gpm (60 L/min.) DAAA DAAL DAALS DAAC* DAAP DAAH DAAM DFDA T-5A

30 gpm (120 L/min.) DFEA T-16A

60 gpm (240 L/min.) DFFA T-18A

120 gpm (480 L/min.) DFCB T-13A

15 gpm (60 L/min.)

2 to

1 DFDB T-5A

30 gpm (120 L/min.) DFEB T-16A

60 gpm (240 L/min.) 图8. DF**型插装换向阀可选用的先导控制阀 *CSA 验证 接先导阀 控制节流口 DS*X DS*Y 图9: DS** 外控换向阀 Sun Hydraulics Technical Tips

6 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 图10. 在牵引驱动回路中,当需要对马达防滑时,采用一个分流/集流器提供小流量.当2通阀得电而切换DS*X阀,来旁通掉分流/集流器时, 系统以最大流量向两只马达供油. 图11. 在该无逆向流动高压回路中,一个先导阀来控制两只DS*Y型换向阀.隔离单向阀用来阻止回路油液互通.当处于单泵向单马达供油方 向时,可在低压侧采用铝制阀块,在高压侧采用球墨铸铁阀块. 较小的防滑液流 最大泵流量 隔离单向阀 2位阀 (图中常闭式,也可 用常开式) 闭环高压侧 闭环低压侧 Sun Hydraulics Technical Tips

7 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 功能 描述 通流能力 型号 插孔 符号 4通 3位4通先导操作 7-10 gpm (28 -

40 L/min.) 11-30 gpm (38-120 L/min.) 25-100 gpm (95-380 L/min.) 50-200 gpm (200-760 L/min.) DCCC DCDC DCEC DCFC T-61A T-62A T-63A T-64A 4通 2位4通先导操作 7-10 gpm (28 -

40 L/min.) 11-30 gpm (38-120 L/min.) 25-100 gpm (95-380 L/min.) 50-200 gpm (200-760 L/min.) DCCF DCDF DCEF DCFF T-61A T-62A T-63A T-64A 4通 2位4通,带机械定位, 先导操作 10-13 gpm (40 -

50 L/min.) 20-30 gpm (80-120 L/min.) 40-60 gpm (160-240 L/min.) 80-120 gpm (320-480 L/min.) DCCD DCDD DCED DCFD T-61A T-62A T-63A T-64A 2通 锥阀形式,控制1-2,带 内部先导插孔

15 gpm (60 L/min.)

30 gpm (120 L/min.)

60 gpm (240 L/min.)

120 gpm (480 L/min.) DFCA DFDA DFEA DFFA T-13A T-5A T-16A T-18A 2通 锥阀形式,控制2-1,带 内部先导插孔

15 gpm (60 L/min.)

30 gpm (120 L/min.)

60 gpm (240 L/min.) DFCB DFDB DFEB T-13A T-5A T-16A 先导操作式插装换向阀 Sun Hydraulics Technical Tips

8 ・Tech Tips:Web#999-901-341 Rev. 08Oct11 ?2011 Sun Hydraulics Corporation 功能 描述 通流能力 型号 插孔 符号 3通 外接控制口,常开式换 向阀

15 gpm (60 L/min.)

30 gpm (120 L/min.)

60 gpm (240 L/min.)

120 gpm (480 L/min.) DSCY DSEY DSGY DSIY T-31A T-32A T-33A T-34A 3通 外接控制口,常闭式换 向阀

15 gpm (60 L/min.)

30 gpm (120 L/min.)

60 gpm (240 L/min.)

120 gpm (480 L/min.) DSCX DSEX DSGX DSIX T-31A T-32A T-33A T-34A 先导操作式插装换向阀 ................