维普资讯 http://www.cqvip.com 电液推杆中插装式组合阀的设计 口摘制要求。 胡勇 要：设计了一种新型的插装式组合阀，以提高电液推杆的控制水平，扩大其使用领域。根据工况条件和控制要 求，灵活选用插装元件、控制盖板和先导控制阀，可以构成压力控制、方向控制、流量控制及可组成复合控制，实现预定控 关键词：电液推杆阀设计 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００—４９９８（２００４）０９—００５３—０３ 中图分类号：ＴＨ１３７ 电液推杆（如图１所示）是一种在冶金、电力、化工、 矿山、机械等行业广泛应用的通用驱动装置。它以电机 为动力源，由电机带动油泵输出压力油，通过组合阀 Ⅱ组合阀的结构及功能 （１）组合阀结构 组合阀是电液推杆中的核心控 （油路集成块）等组件，控制执行组件作往复直线运动。 制组件，其结构如图２所示，它通过阀体内部孔道将２ 个溢流球阀阀芯、２个单向球阀阀芯、２个液控单向阀阀 适合于对物体作任意方向的移动，对工件物料的夹紧， 在机构中作动力装置等。电液推杆除具有液压传动装 置的一般优点外，还具有节能、传动效率高、结构全封 闭、简单紧凑、体积小等特点。 芯连接，集合成结构及功能对称的组合阀。 （２）组合阀主要功能 图３为电液推杆组合阀原理 图，该组合阀通过阀体内部孔道将阀２、阀３、阀４、阀８、 阀９、阀１０组成功能对称的压力控制、方向控制回路。其 主要功能为：调节系统压力，控制电液推杆输出力的大 小；控制液流方向及活塞杆往返运动，系统过载保护。 （３）组合阀工作原理 ①控制活塞杆右行当电机正转时，双向齿轮泵１ 左边油口为出油口，液流经单向球阀３进入油缸５的无 杆腔，同时液控单向阀８打开，油缸５的有杆腔的油经阀 电机 联轴器双向齿轮泵组合阀油箱 液压缸 ５ ▲图１ 电液推杆示意图 ２ｓｔ 阀 ▲图３ 电液推杆组合阀原理图 １．双向齿轮泵 ２、１０．溢流球阀 ３、９．单向球阀 ▲图２电液推杆组合阀结构图 ４、８．液控单向阀 ５．双向缓冲油缸 ６、７．行程开关 机械制造４２卷 第４８１期 ２００４／９回 维普资讯 http://www.cqvip.com ８回油箱。 式组合阀原理图和等效原理图，该插装组合阀由阀３、 阀５、阀６、阀ｌＯ、阀１１、阀１３在阀体内集合而成，为对称 ②控制活塞杆左行 当电机反转时，双向齿轮泵ｌ 右边油口为出油口，液流经单向球阀９进人油缸５的有 杆腔，同时液控单向阀４打开，油缸５的无杆腔的油经阀 ４回油箱。 油路结构，其主要功能为： ①调节系统压力，控制电液推杆输出的推力、拉力 大小； ③系统压力调节及过载保护 活塞杆右行过程压 力调节：由溢流球阀２控制，当过载时限定系统最高压 力，即控制电液推杆输出的最大推力。活塞杆左行过程 ②调节系统液压油流量，控制电液推杆输出的往 返速度大小； ③溢流稳压功能； ④系统过载保护功能； ⑤锁紧功能。 （３）插装式组合阀控制工作原理 压力调节：由溢流球阀ｌＯ控制，当过载时限定系统最高 压力，即控制电液推杆输出的最大拉力。 （４）扩展组合阀控制功能的必要性分析在电液 推杆的实际使用中总结得出：在一些控制要求较高的 ①活塞杆右行 当电机正转时，双向齿轮泵１左边 油口为出油口一插装节流元件５一油缸７无杆腔一液控 单向阀ｌＯ一油箱。活塞杆右行过程中系统压力由双向 齿轮泵１、插装溢流元件３组成的溢流稳压回路来调节 并保持基本恒定。 右行过程中输出速度由双向齿轮泵１、插装节流元 场合，电液推杆的现有控制功能显得比较简单，若要提 高或扩大电液推杆的自动控制水平和使用功能，或为 用户留出进一步扩展电液推杆自动控制的空间，采用 插装式组合阀是一种较好的选择。 目插装式组合阀设计 插装式组合阀的显著特点在于：可根据用途，选用 件５、插装溢流元件３组成的进油节流调速回路来调节； 其工作原理是插装节流元件５串联在油缸７无杆腔的进 油路上，通过改变插装节流元件５的开口量（即通流截 面积Ａ ）的大小，来调节进人液压缸的流量，进而改变 液压缸的右行运动速度。 适当规格型号的插装元件，配以适当的控制盖板和不 同的先导控制阀便可组成具有不同控制功能的组合 阀，构成压力控制、方向控制、流量控制及组成复合控 制等系统，满足不同的工作控制要求。 （１）插装式组合阀结构 如图４所示，它在采用和 ②活塞杆左行 当电机反转时，双向齿轮泵１右边 油口为出油口一插装节流元件１１一油缸７有杆腔一液 控单向阀６一油箱。活塞杆左行过程中系统压力由双向 齿轮泵１、插装溢流元件１３组成的溢流稳压回路来调节 保留组合阀原有基本结构的基础上，用４个插装组件分 别替代２个溢流球阀阀芯、２个单向球阀阀芯，控制盖板 上设计有外控接口，使其成为结构及功能对称的插装 式组合阀，扩展了节流调速，溢流稳压等功能。 （２）插装式组合阀基本功能 图５、图６分别为插装 并保持基本恒定。 左行过程中输出速度由双向齿轮泵１、插装节流元 件１ １、插装溢流元件１３组成的进油节流调速回路来调 节；其工作原理是插装节流元件１１ 串联在油缸７有杆腔的进油路上，通 过改变插装节流元件１１的开口量 （即通流截面积Ａ ）的大小，来调节 进人液压缸的流量，进而改变液压 缸的左行运动速度。 ③液压缸锁紧锁紧回路由液 控单向阀６、１０组成，当液控单向阀 控制口ｘ 、ｘ，的压力消失，液控单 向阀不再双向导通时，液压缸因两 腔油液被封死而被锁紧。 （４）插装式组合阀控制功能扩 展先导溢流阀２、１４和二位二通电 磁换向阀４、１２安装在电液推杆体 外，通过外控接口接人插装阀体，增 加了系统的卸荷和远程调压功能。 ①系统卸荷当电机正转时， 回２００４／９ 机械制造４２卷 ￣Ｉ４Ｓｌ期 维普资讯 http://www.cqvip.com ７ ７ ▲图５插装式组合阀原理图 １．双向齿轮泵 ２、１４．先导溢流阀 ３、１３．插装溢流元 ▲图６插装式组合阀原理图等效图 １．双向齿轮泵 ２、１４．先导溢流阀 ３、１３．插装溢流元 件４、１２．二位二通电磁换向阀 ５、１１．插装节流元件 ８、９．行程开关 件４、１２．二位二通电磁换向阀 ５、１１．插装节流元件 ８、９．行程开关 ６、１０．液控单向阀 ７．双向缓冲油缸６、１０．液控单向阀 ７．双向缓冲油缸齿轮泵１左边油口为出油口，无杆腔进油，活塞杆右行， 若二位二通电磁换向阀４的电磁铁１ＹＡ通电，阀４处于 上位工作，阀３的外控口ｘ，经阀４上位接油箱，阀３的阀 心后腔压力接近于零，阀心移动到最大开口位置，由于 阀心弹簧很软，进口压力很低，泵输出的油便在此低压 下经过阀３的Ｂ，口流回油箱，这时，泵接近于空载运 转，功耗很小，泵卸荷。 当电机反转时，双向齿轮泵１右边油口为出油口， ①结构对比插装式组合阀体采用和保留组合阀 原有基本结构，阀体的加工制造难度无变化，阀芯数量 无变化，插装式阀芯组件采用规格型号已成系列的插 装元件成品，从而减少加工制造工序，可以依据不同的 工况条件自由选择插装元件，达到不同的控制目的。 ②功能对比 比较图３和图５，插装式组合阀主要 增加了电液推杆往返运动速度调节功能，溢流稳压功 能，锁紧功能，还具备外接先导控制阀控制功能，为用 户留出了进一步扩展电液推杆控制功能的空间。 （２）外接先导控制阀控制功能对电液推杆应用性 能的影响 有杆腔进油，活塞杆左行，若二位二通电磁换向阀１２的 电磁铁２ＹＡ通电时，阀１２处于上位工作，当阀１３的外控 口ｘ。经过阀１２上位接油箱，泵低压输出的低压油经阀 １３的Ｂ。口流回油箱，泵接近于空载运转，泵卸荷。 ①对电液推杆的控制调节更方便；②便于实现远 程控制调节；③外接先导控制阀灵活多样的组合，便于 实现控制功能的任意发挥。如本设计利用外接先导控 制阀实现了卸荷功能，避免液压缸在间断性工况条件 下，双向齿轮泵、电机的频繁启动。 ②远程调压 阀２、阀３组成无杆腔进油远程调压 回路，当电机正转时，无杆腔进油，活塞杆右行，通过插 装阀的外控接口，将远程调压阀２的进油口与阀３的外 控口ｘ，相连接，组成无杆腔进油远程调压回路，若阀４ 的电磁铁１ＹＡ断电，阀４处于下位工作，于是阀２、阀３组 参考文献 １机械设计手册．北京：机械工业出版社，１９９２ ２机械设计手册．北京 化学工业出版社，１９８７ ３ 姜继海等编．液压与气压传动．高等教育出版社，２００２ ４方昌林主编．液压与气压控制．北京：机械工业出版社，２０ｏ０ △ 成油远程调压回路，调节远程调压阀２的压力便可对阀 ３实现远程调压，调节油缸右行输出力。 阀１３、阀１４组成有杆腔进油远程调压回路，当电机 反转时，有杆腔进油，活塞杆左行，若阀１２的电磁铁 ２ＹＡ断电，阀１２Ｊｄ：于下位工作，调节远程调压阀１４的压 力便可对阀１３实现远程调压。 （编辑 禾 禾） 作者单位：四川理工学院 邮政编码：自贡・６４３０００ 目比 结论 （１）插装式组合阀与传统组合阀的结构及功能对 收稿日期：２ｏｏ４－ｆ－２月 机械制造４２卷 第４８１期 ２ｏＩＩ４／９
