比例多路換向閥
多路換向閥是指以兩個(gè)以上的換向閥為主體，集安全閥、單向閥、過載悶、補(bǔ)油
閥、分流閥、制動(dòng)閥等于一體的多功能組合閥，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、管路簡(jiǎn)單、壓力損失小、工作可靠和安裝簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。多路閥有整體式和組合式兩種：①整體式多路閥結(jié)構(gòu)緊湊，但對(duì)閥體鑄造要求較高，比較適合于相對(duì)穩(wěn)定的液壓設(shè)備上使用；②組合式多路閥可按不同的使用要求組裝，通用性較強(qiáng)。多路換向閥特別適合在工程機(jī)械中應(yīng)用，挖掘機(jī)（單斗和斗輪挖掘機(jī)）、鏟土運(yùn)輸機(jī)械（推土機(jī)、裝載機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、自行式平地機(jī)）和工程起重機(jī)（汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、履帶起重機(jī)等）都廣泛采用了多路閥控制的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。隨著加工工藝水平的提高和比例技術(shù)及電子技術(shù)的引入，多路換向閥有了長(zhǎng)足的發(fā)展，出現(xiàn)了比例多路換向閥。
1．比例多路換向閻的組成
比例多路換向閥外形圖如圖49所示，它的壓力最高可達(dá)42MPa，最大流量可達(dá)300L/min。閥體有鋼和鑄鐵兩種材料，鋼件的承壓能力強(qiáng)，但通流能力差；鑄鐵的通流能力強(qiáng)，但承壓能力稍低些。比例多路換向閥可以由多至12片換向閥塊組合在一起，采用負(fù)載敏感技術(shù)，使其輸出流量不受負(fù)載影響，具有良好的比例特性。比例多路換向閥可以分成泵側(cè)閥塊、基本閥塊、驅(qū)動(dòng)閥塊、端板、遙控單元、電子附件6大部分。這類閥可以細(xì)化分為泵側(cè)閥塊、換向閥塊、手柄、閥心、端板、定位裝置或蓋板、比例電磁鐵、遙控單元、電子附件等組成。
(1)泵側(cè)閥塊是連接液壓泵和油箱的閥塊，由進(jìn)出油口、內(nèi)置溢流閥、壓力表接口、三通負(fù)載敏感流量控制閥、限壓閥、卸荷閥等組成。有定量泵開式回路、變量泵閉式回路、恒壓回路等形式供選擇。
(2)基本閥塊是比例多路換向閥的主體部分，由A油口、B油口、換向閥塊、可互換的閥心、二通負(fù)載敏感流量控制閥、緩沖閥、補(bǔ)油閥、負(fù)載敏感限壓閥等組成。
(3)驅(qū)動(dòng)閥塊是比例多路換向閥的驅(qū)動(dòng)部分和定位裝置或蓋板，有開關(guān)電驅(qū)動(dòng)、比例電磁鐵驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、手動(dòng)驅(qū)動(dòng)、電驅(qū)動(dòng)十手動(dòng)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)十手動(dòng)驅(qū)動(dòng)等多種形式供選擇。
(4)端板是比例多路換向閥最靠邊基本閥塊的終端塊，把最靠邊基本閥塊的疊加油E1堵住或相互導(dǎo)通，有的帶有附加的LS進(jìn)口和回油接口。
(5)遙控單元是遠(yuǎn)端控制比例多路換向閥的電操作手柄和液控操作手柄，操作力小，一般裝在駕駛室或控制室里。電操作手柄的形式有很多種，一個(gè)手柄可以控制多個(gè)閥，可以是開關(guān)，也可以是比例的。液控操作手柄品種較少，有單聯(lián)和雙聯(lián)的，最多可以控制兩個(gè)閥。
(6)電子附件是有流量調(diào)節(jié)單元、斜波發(fā)生器、速度控制單元、閉環(huán)速度控制單元、警報(bào)邏輯電路、閉環(huán)位置控制單元等供選擇。
2．負(fù)載敏感流量控制閥的結(jié)構(gòu)及原理
比例多路換向閥使用了負(fù)載敏感技術(shù)，在泵側(cè)閥塊中使用了三通負(fù)載敏感流量控制閥，保證泵的供油隨負(fù)載變化而變化；在基本閥塊中使用了二通負(fù)載敏感流量控制閥，保證比例多路換向閥的出油口的流量不隨負(fù)載變化而變化。三通負(fù)載敏感流量控制閥結(jié)構(gòu)圖如圖50所示，其原理圖如圖51所示，進(jìn)油口1接泵出口，出油口2接油箱，控制油口3接執(zhí)行機(jī)構(gòu)的負(fù)載反饋壓力L。，閥心的受力公式為
F1口=F3口+F彈簧
進(jìn)油口1到出油2的液壓油流量隨控制油口3的壓力升高而減小，隨控制油口3的壓力降低而增大，保證泵的供油隨負(fù)載變化而變化，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)主閥心右移打開閥口，泵則通過該閥卸壓，可以防止系統(tǒng)發(fā)熱。
二通負(fù)載敏感流量控制閥結(jié)構(gòu)圖如圖52所示，其原理圖如圖53所示，進(jìn)油口2接泵出口，出油口1接比例多路換向閥的進(jìn)油口，控制油口3經(jīng)過外部節(jié)流口（是比例多路換向閥的閥口阻尼）后接到出油口1處，閥心的受力公式為
F1口=F3口+F彈簧
當(dāng)進(jìn)油口2沒有油液通過時(shí)，閥心在彈簧的作用下左移，閥口全部打開；當(dāng)進(jìn)油口2有油液通過時(shí)，閥心在壓力油的作用下右移，閥口趨于關(guān)閉，直至達(dá)到新的力平衡；當(dāng)進(jìn)油口2處壓力增大時(shí)，出油口1處的壓力也增大，閥心右移，閥開口減小；當(dāng)進(jìn)油口2處壓力減小時(shí)，出油口1處的壓力也減小，閥心左移，閥開口增大。當(dāng)出油口1處的壓力增大，控制油口3處的壓力也增大，閥心左移，閥開口增大；當(dāng)出油口1處的壓力減小，控制油口3處的壓力也減小，閥心右移，閥開口減小，由于壓力補(bǔ)償器不斷地起補(bǔ)償作用，使流量保持恒定，不隨負(fù)載變化而變化，
3．比例多路換向閥的特點(diǎn)
(1)優(yōu)點(diǎn)。①能夠?qū)崿F(xiàn)比例的無級(jí)調(diào)速控制，調(diào)節(jié)性能良好；②采用二通負(fù)載敏感流量控制閥，使執(zhí)行元件的速度與負(fù)載變化無關(guān)；③能夠滿足多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)同時(shí)工作，最多有12組執(zhí)行機(jī)構(gòu)，一般不超過8組執(zhí)行機(jī)構(gòu)；④采用三通負(fù)載敏感流量控制閥，泵的輸出流量隨負(fù)載變化而變化，提高了液壓系統(tǒng)的效率，減少了系統(tǒng)發(fā)熱；⑤具有減振削峰的功能，換向沖擊小，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)；⑥高集成性，體積小，質(zhì)量小，適合于行走工程機(jī)械；⑦組合方便，調(diào)整方便，可靠性高；⑧操作形式有多種選擇，既可以用電控制，又可以保留手動(dòng)控制，也可以使用液動(dòng)；⑨電子元件、附件齊全，可以輕松實(shí)現(xiàn)速度開環(huán)比例控制、位置開環(huán)比例控制、閉環(huán)速度比例控制和閉環(huán)位置比例控制；⑩引入了比例技術(shù)、GPS定位技術(shù)和CAN總線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)工程機(jī)械的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制或網(wǎng)絡(luò)控制，使工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)無人駕駛成為現(xiàn)實(shí)。
(2)缺點(diǎn)。①選型復(fù)雜，常常需要專業(yè)的技術(shù)人員才能正確選型；②價(jià)格較為昂貴。
4．選型注意事項(xiàng)
在選用比例多路換向閥時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：
(1)在選用比例多路換向閥時(shí)，一定要看清其流量和壓力，如允許泵的晟大流量和壓力、閥輸出的最大流量和壓力等。若選型過小，往往會(huì)造成系統(tǒng)壓力損失太大，使系統(tǒng)發(fā)熱；若選型過大，則會(huì)造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。
(2)在選擇泵側(cè)閥塊時(shí)，一定要先確認(rèn)是采用定量泵系統(tǒng)、變量泵系統(tǒng)，還是恒壓系統(tǒng)，否則無法選型，有三通負(fù)載敏感流量控制閥、限壓閥、卸荷閥等選項(xiàng)。
(3)在選擇基本閥塊時(shí)，要認(rèn)真核對(duì)滑閥機(jī)能，確定選擇什么附加功能，有二通負(fù)載敏感流量控制閥、緩沖閥、補(bǔ)油閥、負(fù)載敏感限壓閥等選項(xiàng)。
(4)在選擇驅(qū)動(dòng)閥塊時(shí)，可以選擇一種驅(qū)動(dòng)方式，也可以選擇兩種驅(qū)動(dòng)方式。電驅(qū)動(dòng)有開關(guān)電驅(qū)動(dòng)和比例電驅(qū)動(dòng)之分，比例電驅(qū)動(dòng)有中等性能、高性能和極高性能之分，電壓有直流12V和直流24V之分，手動(dòng)操作有摩擦定位和彈簧復(fù)位之分，還有液控、氣控和防爆系列比例電磁鐵可供選擇，要根據(jù)系統(tǒng)的需要做選擇。
(5)在選擇端板時(shí)，可以根據(jù)系統(tǒng)的要求選擇油口堵住或相互導(dǎo)通、L3進(jìn)口和回油接口的個(gè)數(shù)和接口形式。
(6)在選擇遙控單元時(shí)，要注意哪些動(dòng)作有聯(lián)鎖關(guān)系、哪幾個(gè)動(dòng)作要放到一個(gè)手柄上來控制和所控制閥的電壓是多少等。
(7)在選擇電子附件時(shí)，要根據(jù)自己的控制要求來進(jìn)行選用，并要注意匹配。
(8)出口的連接形式有螺紋聯(lián)接和法蘭連接。
(9)可以把不同通徑的比例多路換向閥組合在一起，需要用過渡連接板進(jìn)行連接。
5．比例多路換向閥的應(yīng)用
比例多路換向閥由于其自身的一些優(yōu)點(diǎn)，越來越被人們所接受，被廣泛用在建筑機(jī)械、森林機(jī)械、消防車輛、起重機(jī)、鉆機(jī)、市政機(jī)械、混凝土拖泵、掘進(jìn)機(jī)、攤鋪機(jī)、高空作業(yè)車等設(shè)備上。
某工程機(jī)械的比例多路換向閽液壓系統(tǒng)原理圖如圖54所示。從原理圖可以看出使用的是變量泵，泵側(cè)閥塊選用的是變量泵中位閉式回路，帶有壓力表連接口；所有的基本閥塊的A/B口都帶有二通負(fù)載敏感流量控制閥，確保各個(gè)閥輸出流量不受負(fù)載的影響，所有閥心選用的都是三位四通中位閉式的閥心。第一組基本閥塊A/B口帶有緩沖閥和補(bǔ)油閥，第二組基本閥塊A/B口帶有補(bǔ)油閥，第四組基本閥塊A口帶有補(bǔ)油閥，B口帶有緩沖閥和補(bǔ)油閥，緩沖閥可以消除尖峰壓力，使系統(tǒng)平穩(wěn)，補(bǔ)油閥可以防止液壓缸和馬達(dá)吸空。
