液壓閥的安裝連接方式

來源：蕪湖贏諾液壓科技有限公司發(fā)布時間：2021-10-19 14:37:00 點擊：

1. 1. 管式

管式閥(line mount valve)的進(jìn)出油口都帶有內(nèi)螺紋，通過相連接的管接頭與管道，和其他元件相連。有二通口、三通口、或更多。管式閥是歷史最悠久的一種安裝連接方式的閥，上世紀(jì)初起就普遍使用，至今還繼續(xù)有使用。管式閥是各種安裝連接方式中唯一的一種獨立完整的閥：接上管接頭和管道就能用，不需要其他任何配件。隨著液壓系統(tǒng)日益復(fù)雜，這種安裝方式的弱點就日益凸顯：

1) 元件分散布置，占地大;

2) 可能泄漏的部位多;

3) 裝拆不便。

2 2 . . 片式

片式閥(sectional valves, multiple section directional valve，multiple flowvalve)，國內(nèi)普遍稱為多路閥。它是從管式的手動換向閥發(fā)展而來的：一個控制片含一個換向閥閥芯，控制一組執(zhí)行器——液壓缸或液壓馬達(dá)。幾乎所有的控制功能都集中在這一片上。一些 不同 控制方式的多路閥片( (B B OSCH) )把各片的進(jìn)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(圖5)。多路閥一般都有一通用控制塊：油源塊，也稱主控塊，或頭塊;一般還有一個尾塊。然后通過螺栓緊固在一起。這種安裝連接方式的最大特點就是靈活，需要控制幾組執(zhí)行器就選幾片。因為共用油源塊，結(jié)構(gòu)也比較緊湊。閥體大多用鑄鐵，也有鋼制的。多路閥從最早的手動發(fā)展到今天，已有液控、電磁閥控、電比例閥控、總線控等多種控

制形式。如果電控的可靠性和性價比極大地提高了，附加的作為應(yīng)急手動就沒有必要了。帶應(yīng)急手動 、 可通過 區(qū)域 總線控制的 電 比例 驅(qū)動 多路閥( (R R exroth) )多路閥在行走機械的液壓系統(tǒng)中廣泛使用(圖8)。考慮到操作習(xí)慣，這種組裝方式還會存在相當(dāng)長的時間。

多路閥的弱點：

-片與片之間可能會泄漏。

-因為管道固定在閥體上，因此，要更換某一片閥時，不僅必須松開緊固螺栓，還要拆卸管道。還是較麻煩。這種安裝連接方式開始受到集成塊方式的排擠。有些生產(chǎn)商針對一些大批量的主機，采用一個專門設(shè)計的大集成塊來代替多片的組合(圖9)。這就大大減少了可能的泄漏部位，而且總的外形尺寸也可減少。但是，這種技術(shù)需要突破以下幾個薄弱環(huán)節(jié)：

(1)作為集成塊體的鑄件的質(zhì)量要高。因為只要某一閥孔出現(xiàn)鑄造砂眼，整個集成塊就報廢了。

(2)機加工的穩(wěn)定性要高。因為只要某一個部位加工超差，同樣必須廢棄整個集成塊。

(3)集成塊的硬度與耐磨性要好。現(xiàn)在集成塊大多采用鑄鐵，而閥桿采用低合金鋼。熱處理后，閥桿一般都比閥塊硬。結(jié)果，在使用中，由于污染而引起損傷時，常常是閥塊先于閥桿損傷。而更換整個集成塊的代價，顯然要比更換單片閥貴得多。

3 3 . . 板式

板式閥(subplate valve)：連接管道的油口不是直接做在閥上，而是做在底板上，閥通過螺栓被固定在底板上。因此，更換閥時不必拆卸管道，較之管式或片式要方便得多，可以大大縮短維修時間和費用。板式連接方式更重要的特點是為采用集成塊連接奠定了基石：多個板式閥共用一個連接塊——集成塊(manifold)，相互間的連接通道做在塊內(nèi)(圖12)?？傮w積就較管式連接小得多。適于較復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。

3 3 .1 1 集成塊的優(yōu)點

除了繼承了板式閥的優(yōu)點——閥通過螺栓固定在集成塊上，因此更換時不必拆卸管道——之外，還由于集成塊減少了連接管道和相應(yīng)的管接頭，

- 潛在的外泄漏危險減少了;

- 系統(tǒng)所占據(jù)的空間和重量降低了;

- 管路的壓力損失減少了，發(fā)熱也隨之下降;

- 系統(tǒng)的抗振性增加了，系統(tǒng)工作的可靠性也隨之增加;

- 系統(tǒng)的響應(yīng)時間可以顯著縮短;

- 裝配時間和費用減少了;

- 集成塊可以不在現(xiàn)場組裝，故障率也可以大大下降;

- 由于使用了集成塊，控制閥相對集中在一起了，這也有利于維修。

近十年來，由于3D設(shè)計軟件和數(shù)控加工中心的普遍應(yīng)用，為復(fù)雜集成塊的設(shè)計和加工創(chuàng)造了極有利的條件，突破了集成塊設(shè)計制造技術(shù)的瓶頸，縮短了交貨期，降低了造價?，F(xiàn)在已出現(xiàn)了一些規(guī)模甚大的集成塊專業(yè)制造廠，年產(chǎn)量達(dá)幾千噸。他們在接到用戶提供的回路圖及技術(shù)要求后，可以在幾天內(nèi)完成集成塊的設(shè)計，從制造，一直到組裝、調(diào)試的全部過程只要幾個星期。這種交鑰匙的方式大大減少了主機廠的設(shè)計費用。因此，使用集成塊的安裝連接方式已成為現(xiàn)代液壓系統(tǒng)設(shè)計師的首選。

3 3 .2 2 純 板式閥集成塊的弱點

板式閥集成塊利用集成塊的表面安裝閥，集成塊內(nèi)有僅連接通道，這在復(fù)雜系統(tǒng)，有很多閥時，就會遇到兩個問題：

一、集成塊的表面積是隨長度的平方增加的，而塊體的質(zhì)量卻是隨長度的立方增加。

二、集成塊越大，內(nèi)部的聯(lián)通孔就越長，而鉆深孔的代價也是隨著孔深，不是線性而是拋物線增加的。

4 4 . . 疊加 式

疊加閥(Sandwich valve)是板式閥向高度的延伸、擴展和集成。一般，一疊控制一組執(zhí)行器。可以實現(xiàn)復(fù)雜的功能，又非常靈活，易于更換改變。使用疊加閥，可以在一定程度上緩解純板式閥集成塊遇到的體積大、要加工深孔的問題，但其潛在的泄漏危險卻增加了。

5 5 . . 插裝式

插裝式閥可以看做不穿外衣的閥，因為它們都不帶外殼，必須安裝在一個閥塊或集成塊內(nèi)，才能工作。由于不穿外衣，功能部分都進(jìn)入集成塊體內(nèi)，因此，許多插裝閥可以擠在一個集成塊里，所以非常緊湊。系統(tǒng)越復(fù)雜，這個優(yōu)點就越突出。相對其它安裝連接方式，插裝閥組成的系統(tǒng)是最緊湊的。使用插裝閥的集成塊繼承了板式閥集成塊的所有優(yōu)點。而且由于緊湊，集成塊的體積和重量、壓力的沿程損失都可進(jìn)一步下降。由于緊湊、集成塊的體積和重量低、集成度高，就降低了系統(tǒng)的初始成本。而由于泄漏可能性小、壓力損失小、發(fā)熱少、可靠性高，整個系統(tǒng)的運營成本也可降低。因此，管式閥、板式閥和疊加閥的應(yīng)用受到了插裝閥很大的排擠，特別是管式閥和疊加閥。

插裝式(Cartridge)主要有滑入式(Slip-in)和旋入式(Screw-in)這兩類。

5.1 滑入式

滑入式即通常所稱的 蓋板式插裝閥(圖15)，也被稱為二通插裝閥或邏輯閥。它一般都還需要附加先導(dǎo)控制閥才能工作。蓋板式插裝閥由于功能單一，結(jié)構(gòu)相對簡單，容易做得大。因此，在大流量(約大于1000L/min)時無可匹敵。蓋板式二通插裝閥的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展比較順利。只花了三年，就在德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN24342(1979)的基礎(chǔ)上制定了ISO7368(GB2877-81)，對閥孔和與蓋板連接的尺寸作了統(tǒng)一的規(guī)定。這樣，不同生產(chǎn)商的插件可以互換。其實，蓋板式插裝閥還有三通式，但由于它的應(yīng)用比二通式要少得多，因此不太為人所熟悉。

5.2 2 旋 入 式

旋入式(screw-in cartridge，或threaded cartridge valve)即螺紋插裝閥。螺紋插裝閥的工作原理與其他形式的閥并無本質(zhì)差別，只是結(jié)構(gòu)不同，主要元件都是軸向排列。采用螺紋插裝閥集成塊后的連接狀況( ( 德 Zoeller- - Kipper) )由于結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎所有的閥都集中在一個集成塊里，所以，在必要時，如果在現(xiàn)場不能確定哪個閥出故障，可以方便地更換整個集成塊，從而縮短現(xiàn)場修理而帶來的停工時間。由于螺紋插裝閥的結(jié)構(gòu)相對簡單、部件加工容易、沒有鑄件、通用件多、互換性強、很容易組合成不同功能的閥、便于大批量生產(chǎn)，因此生產(chǎn)成本比相同功能的板式閥、管式閥低。由于以上這一系列優(yōu)點，螺紋插裝閥對于現(xiàn)代液壓，特別是行走設(shè)備的液壓，已是不可或缺的了。插裝閥除了蓋板式和螺旋式外，美 Pippenger 先生在《Hydraulic CartridgeValveTechnology》(1990 版)一書中還列出了 Insert-Type，也稱 Parts in Body。筆者根據(jù)其所舉的實例，譯作 埋入式。埋入式閥完全進(jìn)入閥塊內(nèi)部，沒有曝露在閥塊之外的部分。利用自身的螺紋或靠其他元件，如管接頭、卡環(huán)擋圈等定位。目前僅見單向閥和二通流量調(diào)節(jié)閥，應(yīng)用量也較少。還有一種 螺釘固定式(drop-in，圖 27)?？繋讉€小螺釘固定。結(jié)構(gòu)簡單，成本低。但是，因為小螺釘?shù)目估Ρ绕胀菁y插裝閥閥體上的大螺紋的要低得多，因此，只能承受低壓。裝拆也較麻煩，占據(jù)面積大，不緊湊，所以用得不多。

筆者希望在此再次強調(diào)：

- 任何分類都是不完善的。因為，在現(xiàn)實中總存在，或者會出現(xiàn)，介于兩類之間的品種。而這非馬非驢有時往往由于吸取了兩類的優(yōu)點或摒棄了兩類的弱點而特別有生命力。- 分類只是為了梳理現(xiàn)狀，以便于學(xué)習(xí)，只能作為學(xué)習(xí)的起點，決非學(xué)習(xí)的終點。決不能僵化死守分類而阻礙了創(chuàng)新。

6. 6. 現(xiàn)狀 和趨勢

當(dāng)今大千世界錯綜復(fù)雜，液壓系統(tǒng)面對的事情也是如此。沒有哪一種安裝連接方式可以放之四海皆優(yōu)。鑒于上述技術(shù)及經(jīng)濟的原因，今天，在歐美工業(yè)國家，液壓閥的安裝連接方式已大致形成這樣一個格局。

1) 應(yīng)用插裝閥的集成塊方式已成為首選。Eaton 公司在 2003 年就報告，其增長速度是其他液壓元件的 2-3 倍。根據(jù)美 SUN(升旭)公司的市場調(diào)研報告，全世界液壓閥的年銷售量約為 30 億 US$，其中，螺紋插裝閥及其集成塊已占四分之一以上。

2) 大流量的系統(tǒng)，流量大致在 300 至 800L/min 以上，主回路采用蓋板式插裝閥。控制回路則由板式閥、疊加閥或螺紋插裝閥構(gòu)成。

3) 大批量生產(chǎn)的組件，大致每批幾千件以上。往往采用專用閥或?qū)Ｓ瞄y塊，其中也應(yīng)用一些螺紋插裝閥。

4) 批產(chǎn)量很小的系統(tǒng)，每批才幾件，不知今后還需要幾批時，采用疊加閥也許更經(jīng)濟，靈活，設(shè)計生產(chǎn)周期短。當(dāng)中的疊加塊也大量應(yīng)用螺紋插裝閥。

5) 批產(chǎn)量居中的系統(tǒng)，普遍使用專用集成塊。其中，流量小的系統(tǒng)，往往全部使用螺紋插裝閥。流量大一些的采用 ISO 接口的板式換向閥加螺紋插裝閥。

6) 在行走液壓中，由于傳統(tǒng)原因，換向閥還相當(dāng)普遍地使用片式結(jié)構(gòu)。有手動、液控和電控等。有些即使已采用電控，但還保留手柄，作為故障時的人為應(yīng)急干預(yù)手段。其他控制則采用帶螺紋插裝閥的集成塊。

7) 只能完成單一功能的純管式元件的應(yīng)用已越來越少了。即使由于種種原因，必須使用管式連接，也往往使用由螺紋插裝閥組成的帶管式接口的閥塊。

8) 板式的流量閥和壓力閥的應(yīng)用也越來越少了，被做成疊加式的螺紋插裝閥所取代。

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