螺纹插装式二位二通电液换向阀的性能研究

　　1 引言

　　传统的直流电磁换向阀由于是滑阀式结构,其通流能力小,制造精度高,阀芯尺寸大,内泄漏严重,切换时间长,换向冲击大。这一系列的问题严重制约了电磁换向阀在工程机械上的应用,影响了工程机械液压传动技术的进一步发展。如何研制一种具有液阻小、通流能力大,动作快、泄漏少、整个体积也小、安装简捷方便;可实现远距离控制、便于工程机械使用的换向阀是迫切需要解决的问题。基于此,本文研制了一种螺纹插装结构的二位二通电液换向阀。

　　2 电液换向阀的结构及工作原理

　　图1为螺纹插装结构的二位二通电液换向阀的工作原理示意图[1]。该阀由先导阀和主阀两部分组成。先导阀由先导阀芯1、前弹簧2、衔铁4、后弹簧5、电磁线圈等组成;主阀由主阀芯3、阀壳体6、阀套7组成。先导阀芯和主阀均采用锥阀式结构,与阀座采用线接触,故密封性好,泄漏少,动作迅速。先导阀芯与衔铁采用T型槽连接。主阀芯3的外表面上加工了3条均压槽,以避免主阀芯3在运动过程中,承受不平衡的径向力而产生的液压卡紧现象。阀壳体6与阀套7,阀壳体6与阀体均采用螺纹联接。阀的各处采用O形密封圈密封。先导阀采用12 V直流湿式电磁铁驱动,因为在相同条件下,由于湿式电磁阀比干式电磁阀具有较小的静、动摩擦力,结构尺寸相对较小,可消除阀体与电磁铁间的密封,并且使用寿命长,工作可靠性高。该阀的工作原理为:当电磁线圈断电时,由于先导阀芯后弹簧5的刚度远远大于前弹簧2的刚度,因此在弹簧力的作用下,先导阀芯1封闭。此时,进口高压油p1,一方面经过主阀口流向出口p2,另一方面经节流口d6流向主阀芯左腔,从而保证主阀芯左右两腔的液压力基本平衡,使主阀芯在弹簧力和液压力的作用下可靠地关闭。当电磁线圈通电时,先导阀芯1在电磁力作用下左移,主阀芯3的上腔的油液通过小孔d4与出口相通,由于节流小孔直径d6远远小于主阀芯上小孔d4的直径,因此主阀芯左右腔的液压力相同。由于主阀芯采用差动式结构,故在液体压力作用下左移,从而实现换向功能。

　　3 电液换向阀的工作条件

　　要使螺纹插装式二位二通电液换向阀正常工作,必须满足如下条件。

　　1)电磁线圈通电使阀芯换向应满足的条件

　　当电磁线圈通电使先导阀芯刚刚开始移动时:

　　式中FD0--电磁线圈使电磁阀芯起动所需的初始推力,N

　　K1--后弹簧刚度,N/mm

　　K2--前弹簧刚度,N/mm

　　X0--后弹簧预压缩量,mm

　　X20--前弹簧预压缩量,mm

　　p3--上腔油液压力,此时等于阀的进口压力p1