插装阀组控制差动液压缸应用分析

　　1 二通插装阀介绍

　　传统的液压阀由于采用滑阀结构, 其通流能力小, 制造精度高, 大流量应用时, 阀芯尺寸大, 换向时间长, 换向冲击大。这一系列缺点愈来愈不适应液压设备对高压大流量的要求。20世纪70年代开始, 发展了一种新型的液压控制阀—二通插装阀。二通插装阀把作为主控元件的锥阀插装于油路块中, 故得名插装阀。因其具有通断两种状态, 可以进行逻辑运算, 又称为逻辑阀。由于插装阀具有液阻小, 通流能力大, 动作快, 泄漏少等一系列优点,发展很快, 目前已经在机械、冶金、汽车、船舶等各行业中得到广泛的运用^[1]。

　　本文通过二通插装阀组控制差动液压缸系统介绍了二通插装阀的应用, 并通过分析系统实际应用中遇到的问题提出解决方案, 并说明了二通插装阀在应用中需要注意的问题。二通插装阀由阀芯、阀套、弹簧等组成, 其结构及原理如图1所示。二通插装阀的工作状态取决于压力及三个重要的受压面积A_X、A_A、A_B。

　　二通插装阀工作时, 压力油从A进入, B腔流出, 此时阀芯上的力平衡方程为^[1]:

　　其中:

　　F_A,F_B,F_X—分别为作用在A, B, X面积上的液压力;

　　F_Y—稳态液动力;

　　F_K—弹簧力; F_G—重力;

　　F_f—磨擦力。

　　相对其它力来说, F_G, F_f较小, 可以忽略, 将

　　x₀为弹簧预压缩量;

　　x为插装阀阀芯位移;

　　v为流体流速;

　　θ为阀口流体的射流角.

　　代入(1)式可以得到

　　当

　　阀口关闭。

　　当

　　阀口开启。

　　通过二通插装阀与先导控制组件的不同组合即可组成不同中位机能的方向控制阀组, 本文讨论的由插装阀构成的中位为E机能(P、T、A、B 均不通)的方向控制阀组即为其中的一种。

　　2 插装阀组控制差动液压缸系统

　　2.1 系统要求及参数

　　本系统是针对某钢管拉伸机, 系统工作压力为21MPa, 工作行程为6m, 系统实际最大流量超过1000L/min, 采用滑阀型的换向阀很难达到要求, 所以采用了四个二通插装阀来实现对差动液压缸的控制。

　　系统使用流量为170L/min 液压泵, 最大流量时由3台液压泵同时供油, 总流量为Q=510L/min。差动液压缸的参数:

　　活塞杆直径:d=220mm