方向阀在换向与锁紧回路中的应用
方向阀在换向与锁紧回路中的应用DirecTIon Valve Used in Reversal and Locking Loop
在液压系统中，工作机构的启动、停止或变换运动方向等是利用控制进入执行元件油流的通、断及改变流动方向来实现的。实现这些功能的回路称为方向控制回路。方向阀主要用于通断控制（On-off Control）、换向控制(Reversal Control)、锁紧(Locking)、保压(Sustaining)等方面。
5.4.1 换向回路 Reversal Circuit
（1）简单换向回路
件单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。
（2）复杂换向回路
当需要频繁、连续自动作往复运动且对换向过程有很多附加要求时，则需采用复杂换向回路。
对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动。采用机动换向阀，利用工作台上的行程块推动（联接在换向阀杆上的）拨杆来实现自动换向，但工作台慢速运动时，当换向阀移至中间位置时，工作台会因失去动力而停止运动（称“换向死点”），不能实现自动换向；当工作台高速运动时，又会因换向阀芯移动过快而引起换向冲击。若采用电磁换向阀由行程挡块推动行程开关发出换向信号，使电磁阀动作推动换向，可避免“死点”，但电磁阀动作一般较快，存在换向冲击，而且电磁阀还有换向频率不高、寿命低、易出故障等缺陷。
为解决上述两个矛盾，采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。
①时间控制制动式换向回路 TIme Control Brake Reversal Circuit
图5.25 时间控制制动式换向回路
l—节流阀；2—先导阀；3—换向阀；4—溢流阀
如图5.25所示，这种回路中的主油路只受换向阀3控制。在换向过程中，例如，当先导阀2在左端位置时，控制油路中的压力油经单向阀人通向换向阀3右端，换向阀左端的油经节流阀J1流回油箱，换向阀芯向左移动，阀芯上的制动锥面逐渐关小回油通道，活塞速度逐渐减慢，并在换向阀3的阀芯移过l距离后将通道闭死，使活塞停止运动。换向阀阀芯上的制动锥半锥角一般为 1.5°～3.5°，在换向要求不高的地方还可以取大一些。制动锥长度l可根据试验确定，一般取 l＝3～12mm。当节流阀J1和J2的开口大小调定之后，换向阀阀芯移过距离l所需的时间（即活塞制动所经历的时间）就确定不变（不考虑油液粘度变化的影响）。因此，这种制动方式被称为时间控制制动式。这种换向回路的主要优点是：其制动时间可根据主机部件运动速度的快慢、惯性的大小通过节流阀J1和J2的开口量得到调节，以便控制换向冲击，提高工作效率；此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。其主要缺点是：换向过程中的冲出量受运动部件的速度和其它一些因素的影响，换向精度不高。这种换向回路主要用于工作部件运动速度较高，要求换向平稳，无冲击，但换向精度要求不高的场合，如用于平面磨床和插、拉、刨床液压系统中。
②行程控制制动式换向回路 Travel Control Brake Reversal Circuit
如图5.26所示，这种回路中的主油路除受换向阀3控制外，还受先导阀2控制。当先导阀2在换向过程中向左移动时，先导阀阀芯的右制动锥将液压缸右腔的回油通道逐渐关小，使活塞速度逐渐减慢，对活塞进行预制动。当回油通道被关得很小（轴向开口量尚留约0.2～0.5mm）、活塞速度变得很慢时。换向阀3的控制油路才开始切换，换向阀芯向左移动。切断主油路通道，使活塞停止运动，并随即使它在相反的方向起动。这里，不论运动部件原来的速度快慢如何，先导阀总是要先移动一段固定的行程l，将工作部件先进行预制动后，再由换向阀来使它换向。所以这种制动方式被称为行程控制制动式。先导阀制动锥一般取长度l＝5～12mm，合理选择制动锥度能使制动平稳（而换向阀上就没有必要采用较长的制动锥，一般制动锥长度只有2mm，半锥角也较大。
图5.26 行程控制制动式换向回路
l—节流阀；2—先导阀；3—换向阀；4—溢流阀
行程控制制动式换向回路的换向精度较高，冲出量较小；但由于先导阀的制动行程恒定不变，制动时间的长短和换向冲击的大小就将受运动部件速度快慢的影响。所以这种换向回路宜用在主机工作部件运动速度不大，但换向精度要求较高的场合，如磨床液压系统中。
5.4.2 锁紧回路 Locking Circuit
锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。使执行元件锁紧的最简单的方法是利用三位换向阀的 M型或 O型中位机能封闭液压缸两腔，使执行元件在其行程的任意位置上锁紧。但由于滑阀式换向阀不可避免地存在泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧时间短且要求不高的回路中。
最常用的方法是采用液控单向阀，其锁紧回路如图5.27所示。由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。为了保证在三位换向阀中位时锁紧，换向阀应采用H型或Y型机能。这种回路常用于汽车起重机的支腿油路中，也用于矿山采掘机械的液压支架的锁紧回路中。
图5.27 锁紧回路