多轴钻孔机床液压系统设计和插装阀的应用研究

　　1.5 工件拆卸

　　加工完毕后，按下电钮使方向阀17中的先导阀电磁铁3YA通电，所控制的二位四通先导阀切换至右位，二通插装阀g、i的上腔通控制压力油，阀口关闭，二通插装阀h、j的上腔通油箱，阀口开启，压力油经二通插装阀h的阀口进入定位和夹紧缸的有杆腔，定位缸13的左腔经二通插装阀j的阀口回油箱，夹紧缸12的左腔经单向节流阀15、单向顺序阀16和二通插装阀j的阀口回油箱，定位和夹紧缸均松开，可进行工件拆卸。以上动作，各电磁铁的通、断电情况如表1所示。

2 二通插装阀的应用

　2.1 二通插装阀的结构原理

　　二通插装阀通常由插入元件、阀盖和先导元件组成。如图2所示。

　　插人元件的形状与单向阀相似，由阀芯、阀套、弹簧及密封圈组成，它有两个工作腔A和B，一个控制腔C。阀芯在阀套中滑动，其配合间隙很小以保证B腔与C腔之间的泄漏最小，阀芯头部的锥面与阀套形成可靠的线密封，A腔与B腔之间没有泄漏，阀套上的密封圈防止了A、B、C三腔之间沿阀套外缘的泄漏。阀盖的底面安装在阀体上，顶面作为先导阀的安装面，内部钻有各种通道或插装各种先导阀元件。先导元件通常是电磁换向阀和一些先导阀元件组成。

　　如果忽略阀芯的重量和阻尼力的影响，则作用在阀芯上的力的平衡关系为：

　　2.2 二通插装阀的功能

　　(1)当控制腔C接油箱卸荷时，阀芯下部的液压力克服上部的弹簧力将阀芯顶开，液流方向视A、B腔液压力的大小而定。当PA·AA>PB·AA时，液流方向A→B；当PA·AA、<PB·AB时，液流方向B→A。当控制腔C接系统油压时，阀芯在下端压力差和弹簧作用下关闭，油口A和B不通，因此插人元件实际上相当于一个液控二位二通阀，可以实现方向控制。如图1中的10和17。如果c腔通过阀盖上的x口与A或B口相连，便构成了一个单向阀，如液压系统图1中的18。

　　(2)如果设定了控制腔的压力，则当工作腔压力超过一定值后，阀芯便会开启，实现了压力控制的功能。如液压系统图1中的4、11、16和19。

　　(3)如果在控制腔采取相应的行程调节措施来限制阀芯的开启高度，即开口的大小，则可作为一个节流元件实现流量控制的功能。在阀芯上开阻尼孔是为了减小液压冲击。

　　可见插装阀包含了方向、压力、流量的复合控制机能，这就是其多机能的特点。

3 结论

　　用插装阀设计机床液压系统，从设计、制造、安装和使用维修几个方面都有优点：

　　(1)从功能上，现代机床液压系统中所使用的各种阀件的功能均可用相应的插装阀实现，所以，可用插装阀设计出所有类型和型号的机床液压系统，用其组成的机床液压系统完全能满足使用要求，并可改善液压系统的性能，且有典型集成块可供选用，给设计工作带来了极大的方便。

　　(2)插装阀的结构简单、集成块体的制造精度要求低，利于组织大批量生产，降低制造和生产成本。

　　(3)插装阀的突出优点是易于实现集成化配置，不受流量的限制，解决了大流量系统难以集成的难题，管路布置灵活，并可减少配管，使液压泵和油箱的布置也具有更大的灵活性，使液压系统结构紧凑，便于安装，整台机床的占地面积减小，布置更合理、更美观。

　　(4)插装阀的抗污染能力强，可延长介质的使用时间，耐磨性好，工作寿命长，二次维修之间的间隔长，发生故障后易判断，维修时间短，便于使用和维护。所以，用插装阀设计和装配机床液压系统，在技术和经济上可行。所以在设计高压大流量、执行元件较多、系统较复杂的大型机床液压系统时，应优先考虑选用插装阀作为其液压系统的控制元件；在设计中、小型机床液压系统时，可考虑采用插装阀系统或由插装阀和传统液压阀组成的混合系统。分析表明，用插装阀设计的机床液压系统能满足工作要求，基于同样的原理，可用插装阀设计出所有类型和型号的机床液压系统。