液压阀的安装连接方式.pdf

1、第2 期 （ 总期51 期 ） 2012 年3 月 Fluid Power Transmission and Control No.2(Serial No.51) Mar.,2012 从 安 装 连 接 方 式 来 分 ， 液 压 阀 大 致 可 分 为 管 式 、 板式 、 片式 、 叠加式和插装式等几类 。 1 管 式 管 式 阀 （Line mount valve ） 的 进 出 油 口 都 带 有 内 螺 纹 ， 通 过 相 连 接 的 管 接 头 与 管 道 ， 和 其 他 元 件 相 连。 有二通口 、 三通口 、 或更多 ， 见图1 、 图2 。 图1 管式阀示例(Hydac)

2、图2 管式阀示例(BOSCH) 管式阀是历史最悠久的一种安装连接方式的阀 ， 收稿日期 ： 2011-09-30 作 者 简 介 ： 张 海 平 （1947- ） ， 男 ， 博 士 工 程 师 ， 长 期 从 事 车 载 液 压 系 统 及 专用微机控制系统的研发工作 。 上世纪初起就普遍使用 ， 至今还继续有使用 。 管 式 阀 是 各 种 安 装 连 接 方 式 中 唯 一 的 一 种 独 立 完 整 的 阀 ： 接 上 管 接 头 和 管 道 就 能 用 ， 不 需 要 其 他 任 何配件 。 随 着 液 压 系 统 日 益 复 杂 ， 这 种 安 装 方 式 的 弱 点 就 日 益

3、凸 显 ： 元 件 分 散 布 置 ， 占 地 大 ； 可 能 泄 漏 的 部 位 多； 装拆不便 。 图3 为 一 个 安 装 在 卡 车 上 的 液 压 系 统 ， 由 多 个 管 式 阀 通 过 管 道 连 接 组 装 而 成 。 由 于 受 安 装 部 位 面 积 限 制 ， 管 道 不 得 不 三 层 安 排 。 其 组 装 与 拆 卸 之 不 便 ， 可想而知 。 图3 由管式阀组成的液压系统实例( 德Zoeller-Kipper) 2 片 式 片 式 阀 （Sectional valves, multiple section direc- tional valve ， multi

4、ple flow valve ） ， 国 内 普 遍 称 为 多 路 阀 。 它 是 从 管 式 的 手 动 换 向 阀 发 展 而 来 的 ： 一 个 控 制 片 含 一 个 换 向 阀 阀 芯 ， 控 制 一 组 执 行 器 液 压 缸 或 液 压 马 达 。 几 乎 所 有 的 控 制 功 能 都 集 中 在 这 一 片 上 （ 见 图4 ） 。 液压阀的安装连接方式 张海平 （ 上海 ） 摘 要 ： 液 压 阀 从 安 装 连 接 方 式 来 分 ， 大 致 可 分 为 管 式 、 板 式 、 片 式 、 叠 加 式 和 插 装 式 这 几 类 。 在 概 述 了 管 式 、 板 式

5、 、 片 式 、 叠加式之后 ， 重点介绍了插装式的分类和特点 ， 指出插装式是今后发展的大趋势 。 关键词： 流体技术 ； 液压阀； 螺纹插装阀； 安装连接 中图分类号： TH137.3 文献标志码： A 文章编号 ： 1672-8904- （2012 ） 02-0049-005 专题讲座 A- 手动换向阀 ；B- 电磁换向阀 ； C- 带应急手动和控制器的电比例换向阀 图4 一些不同控制方式的多路阀片(BOSCH) 把 各 片 的 进 油 口P 和 回 油 口T 的 位 置 做 得 相 同 ， 就可集合在一起 ， 共用P 、 T （ 见图5 ） 。 图5 多路阀回路图(Parker) 多

6、路 阀 一 般 都 有 一 通 用 控 制 块 ： 油 源 块 ， 也 称 主 控 块 ， 或 头 块 ； 一 般 还 有 一 个 尾 块 。 然 后 通 过 螺 栓 紧 固在一起 （ 见图6 ） 。 图6 多路阀组装示例(PK) 这 种 安 装 连 接 方 式 的 最 大 特 点 就 是 灵 活 ， 需 要 控 制 几 组 执 行 器 就 选 几 片 。 因 为 共 用 油 源 块 ， 结 构 也 比 较紧凑 。阀体大多用铸铁 ， 也有钢制的 。 多 路 阀 从 最 早 的 手 动 发 展 到 今 天 ， 已 有 液 控 、 电 磁 阀 控 、 比 例 阀 控 、 总 线 控 制 等 多 种

7、 控 制 形 式 （ 见 图 7 ） 。 如 果 电 控 的 可 靠 性 和 性 价 比 极 大 地 提 高 了 ， 附 加 的作为应急手动就没有必要了 。 图7 带应急手动、 可通过区域总线控制的 电磁驱动多路阀(Rexroth) 多 路 阀 在 行 走 机 械 的 液 压 系 统 中 广 泛 使 用 （ 如 图 8 ） 。 考 虑 到 操 作 习 惯 ， 这 种 组 装 方 式 还 会 存 在 相 当 长 的时间 。 图8 多路阀用在行走机械中(Rexroth) 多 路 阀 的 弱 点 ： 片 与 片 之 间 可 能 会 泄 漏 。 因 为 管 道 固 定 在 阀 体 上 ， 因 此 ，

8、要 更 换 某 一 片 阀 时 ， 不 仅 必 须 松 开 紧 固 螺 栓 ， 还 要 拆 卸 管 道 。 因 此 传 用 不 便 。 这 种 安 装 连 接 方 式 开 始 受 到 集 成 块 方 式 的 排 挤 。 有 些 生 产 商 针 对 一 些 大 批 量 的 主 机 ， 采 用 一 个 专 门 设 计 的 大 集 成 块 来 代 替 多 片 的 组 合 （ 见 图9 ） 。 这 就 2012 年第2 期 页 第 50 大 大 减 少 了 可 能 的 泄 漏 部 位 ， 而 且 总 的 外 形 尺 寸 也 可 减少 。 但是 ， 这种技术需要突破以下几个薄弱环节 ： (1) 作 为

9、集 成 块 体 的 铸 件 的 质 量 要 高 。 因 为 只 要 某一阀孔出现铸造砂眼 ， 整个集成块就报废了 。 (2) 机 加 工 的 稳 定 性 要 高 。 因 为 只 要 某 一 个 部 位 加工超差 ， 同样必须废弃整个集成块 。 (3) 集 成 块 的 硬 度 与 耐 磨 性 要 好 。 现 在 集 成 块 大 多 采 用 铸 铁 ， 而 阀 杆 采 用 低 合 金 钢 。 热 处 理 后 ， 阀 杆 一 般 都 比 阀 块 硬 。 结 果 ， 在 使 用 中 ， 由 于 污 染 而 引 起 损 伤 时 ， 常 常 是 阀 块 先 于 阀 杆 损 伤 。 而 更 换 整 个 集

10、成 块的代价 ， 显然要比更换单片阀贵得多 。 图9 集成式多路阀(KYB) 3 板 式 板 式 阀 （Subplatevalve ） ： 连 接 管 道 的 油 口 不 是 直 接 做 在 阀 上 ， 而 是 做 在 底 板 上 （ 见 图10 ） ， 阀 通 过 螺 栓 被 固 定 在 底 板 上 。 因 此 ， 更 换 阀 时 不 必 拆 卸 管 道 ， 较 之 管 式 或 片 式 要 方 便 得 多 ， 可 以 大 大 缩 短 维 修 时 间 和 费用 。 1- 板式阀 ；2- 底板；3- 管道 ；4- 固定螺栓 图10 板式连接示意图(BOSCH) 板 式 连 接 的 标 准 化 进

11、 展 比 较 顺 利 。 如ISO4401 (GB/T2514) 被广泛接受 （ 见图11 ） 。 图11 板式连接的标准连接孔 板 式 连 接 方 式 更 重 要 的 特 点 是 为 采 用 集 成 块 连 接 奠 定 了 基 石 ： 多 个 板 式 阀 共 用 一 个 连 接 块 集 成 块 （Manifold ） ， 相 互 间 的 连 接 通 道 做 在 块 内 （ 见 图12 ） 。 总 体 积 就 较 管 式 连 接 小 得 多 ， 适 于 较 复 杂 的 液 压 系 统 。 图12 板式阀集成块内部连接通道示意图 3.1 集成块的优点 除 了 继 承 了 板 式 阀 的 优 点

12、： 阀 通 过 螺 栓 固 定 在 集 成 块 上 ， 因 此 更 换 时 不 必 拆 卸 管 道 之 外 ， 还 由 于 集 成 块 减 少 了 连 接 管 道 和 相 应 的 管 接 头 ， 使 得 潜 在 的 外 泄 漏 危 险 减 少 了 ； 系 统 所 占 据 的 空 间 和 重 量 降 低 了 ； 管 路 的 压 力 损 失 减 少 了 ， 发 热 也 随 之 下 降 ； 系 统 的 抗 振 性 增 加 了 ， 系 统 工 作 的 可 靠 性 也 随 之 增 加 ； 系 统 的 响 应 时 间 可 以 显 著 缩 短 ； 装 配 时 间 和 费 用 减 少 了 ； 集 成 块 可

13、以 不 在 现 场 组 装 ， 故 障 率 也 可 以 大 大 下 降 ； 由 于 使 用 了 集 成 块 ， 控 制 阀 相 对 集 中 在 一 起 了 ， 这 也 有 利 于维修 。 近 十 年 来 ， 由 于3D 设 计 软 件 和 数 控 加 工 中 心 的 普 遍 应 用 ， 为 复 杂 集 成 块 的 设 计 和 加 工 创 造 了 极 有 利 的 条 件 ， 突 破 了 集 成 块 设 计 制 造 技 术 的 瓶 颈 ， 缩 短 了 交货期 ， 降低了造价 。 现 在 已 出 现 了 一 些 规 模 甚 大 的 集 成 块 专 业 制 造 厂 ， 年 产 量 达 几 千 吨 。

14、他 们 在 接 到 用 户 提 供 的 回 路 图 张海平： 液压阀的安装连接方式 2012 年3 月 页 第 51 及 技 术 要 求 后 ， 可 以 在 几 天 内 完 成 集 成 块 的 设 计 ， 从 制 造 ， 一 直 到 组 装 、 调 试 的 全 部 过 程 只 要 几 个 星 期 。 这 种 交 钥 匙 的 方 式 大 大 减 少 了 主 机 厂 的 设 计 费 用 。 因 此 ， 使 用 集 成 块 的 安 装 连 接 方 式 已 成 为 现 代 液 压 系 统设计师的首选 。 3.2 纯板式阀集成块的弱点 板 式 阀 集 成 块 利 用 集 成 块 的 表 面 安 装 阀

15、， 集 成 块 内 有 连 接 通 道 ， 这 在 复 杂 系 统 ， 有 很 多 阀 时 ， 就 会 遇 到 两个问题 ： （1 ） 集 成 块 的 表 面 积 是 随 长 度 的 平 方 增 加 的 ， 而 块体的质量却是随长度的立方增加 。 （2 ） 集 成 块 越 大 ， 内 部 的 联 通 孔 就 越 长 ， 而 钻 深 孔 的 代 价 也 是 随 着 孔 深 ， 不 是 线 性 而 是 抛 物 线 增 加 的 。 4 叠加式 叠 加 阀 （Sandwich valve ） 是 板 式 阀 向 高 度 的 延 伸 、 扩展和集成(参见图13 、 14) 。 图13 叠加阀(BOSCH

16、) 图14 使用叠加阀的集成块 一 般 ， 一 叠 控 制 一 组 执 行 器 ， 可 以 实 现 复 杂 的 功 能， 又非常灵活 ， 易于更换改变 。 使 用 叠 加 阀 ， 可 以 在 一 定 程 度 上 缓 解 纯 板 式 阀 集 成 块 遇 到 的 体 积 大 、 要 加 工 深 孔 的 问 题 ， 但 其 潜 在 的 泄漏危险却增加了 。 5 插装式 插 装 式 阀 可 以 看 做 不 穿 外 衣 的 阀 ， 因 为 它 们 都 不 带外壳 ， 必须安装在一个阀块或集成块内 ， 才能工作 。 由 于 不 穿 外 衣 ， 功 能 部 分 都 进 入 集 成 块 体 内 ， 因 此 ，

17、 许 多 插 装 阀 可 以 挤 在 一 个 集 成 块 里 ， 所 以 非 常 紧 凑 。 系 统 越 复 杂 ， 这 个 优 点 就 越 突 出 。 相 对 其 它 安 装 连接方式 ， 插装阀组成的系统是最紧凑的 。 使 用 插 装 阀 的 集 成 块 继 承 了 板 式 阀 集 成 块 的 所 有 优 点 。 而 且 由 于 紧 凑 ， 集 成 块 的 体 积 和 重 量 、 压 力 的沿程损失都可进一步下降 。 由 于 紧 凑 、 集 成 块 的 体 积 和 重 量 低 、 集 成 度 高 ， 就 降 低 了 系 统 的 初 始 成 本 。 而 由 于 泄 漏 可 能 性 小 、 压

18、 力 损 失 小 、 发 热 少 、 可 靠 性 高 ， 整 个 系 统 的 运 营 成 本 也 可 降低 。 因 此 ， 管 式 阀 、 板 式 阀 和 叠 加 阀 的 应 用 受 到 了 插 装阀很大的排挤 ， 特别是管式阀和叠加阀 。 插 装 式 （Cartridge ） 主 要 有 二 通 盖 板 式 和 螺 纹 连 接 式 （Screw-in ） 这 两 类 。 其 中 ， 螺 纹 连 接 式 也 有 了 去 掉螺纹而用螺钉连接的变化 。 5.1 二通盖板式 二 通 盖 板 式 即 通 常 所 称 的 盖 板 式 插 装 阀 （ 见 图 15 ） ， 也 被 称 为 二 通 插 装

19、阀 或 逻 辑 阀 。 它 一 般 都 还 需 要附加先导控制阀才能工作 。 1- 盖板；2- 阀芯 ；3- 阀套；4-阀套 ；6- 弹簧； A 、 B- 进出通道 ；X- 控制通道 图15 盖板式插装阀示意图(BR) 2012 年第2 期 页 第 52 图16 为25 到160 通径的盖板式二通插装阀 。 图16 25 到160 通径的二通插装阀( 山东泰丰液压) 盖 板 式 插 装 阀 一 定 要 采 用 集 成 块 方 式 成 组 应 用 。 图17 为 一 用 于1600t 注 塑 机 的 使 用 盖 板 式 插 装 阀的集成块体 。 图17 使用盖板式插装阀的集成块体( 山东泰丰液压

20、) 插装阀靠盖板压在集成块内 ， 参见图18 所示 。 图18 一个用于2500 吨锻压机的插装阀集成块 ( 汉诺威工展2007) 盖 板 式 插 装 阀 由 于 功 能 单 一 ， 结 构 相 对 简 单 ， 容 易 做 得 大 。 因 此 ， 在 大 流 量 （ 约 大 于1000L/min ） 时 ， 这种阀无可匹敌 。 图19 为 一 个 用 于120 MN 自 由 锻 压 机 的 集 成 块 体 ， 它 使 用 了125 通 径 的 盖 板 式 插 装 阀 ， 其 外 形 尺 寸 为15401400995mm 。 图19 一个使用125 通径盖板式插装阀的集成块 (PTCASIA20

21、09) 图20 为 一 个 通 径250 的 二 通 插 装 阀 。 通 过 流 量 为100 000 L/min 时 的 压 差 仅0.5 MPa 左 右 ， 用 于 海 上钻井平台抗海浪时的升降 。 图20 一个250 通径的二通插装阀及盖板 ( 德Hydroment) 盖 板 式 二 通 插 装 阀 的 标 准 化 进 展 比 较 顺 利 。 只 花 了 三 年 ， 就 在 德 国 工 业 标 准DIN24342(1979) 的 基 础 上 制 定 了ISO7368(GB2877-81) ， 对 阀 孔 和 与 盖 板 连 接 的 尺 寸 作 了 统 一 的 规 定 。 这 样 ， 不 同 生 产 商 的 插 件 可 以互换 。 其 实 ， 盖 板 式 插 装 阀 还 有 三 通 式 ， 但 由 于 它 的 应 用比二通式要少得多 ， 因此不太为人所熟悉 。 （ 未完待续 ） 参 考 文 献 1 张 海 平. 液 压 螺 纹 插 装 阀M. 北 京 ： 机 械 工 业 出 版 社 ， 2012. InstallingandConnectingofHydraulicValves ZhangHaiping 2012 年3 月 张海平： 液压阀的安装连接方式 页 第 53