1、插装阀原理图1插装阀概述二通插装阀是插装阀基本组件（阀芯、阀套、弹簧和密封圈）插 到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复 合阀。因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装 阀，早期又称为逻辑阀。1.1二通插装阀的特点二通插装阀具有下列特点：流通能力大，压力损失小，适用于大 流量液压系统；主阀芯行程短，动作灵敏，响应快，冲击小；抗油污 能力强，对油液过滤精度无严格要求；结构简单，维修方便，故障少, 寿命长；插件具有一阀多能的特性，便于组成各种液压回路，工作稳 定可靠；插件具有通用化、标准化、系列化程度很高的零件，可以组 成集成化系统。1.2二通插装阀的组成二通插
2、装阀由插装元件、控制盖板、先导控制元件和插装块体四 部分组成。图1是二通插装阀的典型结构。图i二通插装阀的典型结构控制盖板用以固定插装件，安装先导控制阀，内装棱阀、溢流阀 等。控制盖板内有控制油通道，配有一个或多个阻尼螺塞。通常盖板 有五个控制油孔：X、Y、Zl、Z2和中心孔a（见图2）。由于盖板是按 通用性来设计的，具体运用到某个控制油路上有的孔可能被堵住不 用。为防止将盖板装错，盖板上的定位孔，起标定盖板方位的作用。 另外，拆卸盖板之前就必须看清、记牢盖板的安装方法。位 图2盖板控制油孔先导控制元件称作先导阀，是小通径的电磁换向阀。块体是嵌入 插装元件，安装控制盖板和其它控制阀、沟通主油路
3、与控制油路的基 础阀体。插装元件由阀芯、阀套、弹簧以及密封件组成（图3）。每只插件有 两个连接主油路的通口，阀芯的正面称为A口；阀芯环侧而的称作B 口。阀芯开启，A口和B口沟通；阀芯闭合，A口和B口之间中断。因 而插装阀的功能等同于2位2通阀。故称二通插装阀，筒称插装阀。图3插装元件根据用途不同分为方向阀组件、压力阀组件和流量阀组件。同一 通径的三种组件安装尺寸相同，但阀芯的结构形式和阀套座直径不 同。三种组件均有两个主油口 A和仄一个控制口 x,如图4所示。a）方向阀组件 b）压力阀组件c）流量阀组件1-阀套2-密封件3-阀芯4-弹簧5-盖板6-阻尼孔7-阀芯行程调节杆图3-89插装阀基本组
4、件2插装阀主要组合与功能1.1插装方向控制阀插装阀可以组合成各式方向控制阀。1作单向阀如图5a和5b,将x腔和A或B腔连通，即成为单向阀。连接方 法不同，其导通方式也不同。若在控制盖板上如图5c连接一个二位三通液动换向阀，即可组成液控单向阀。 X X插装式单向阀及液控单向阀a) b) c) d)HG 插装式二位二逋阙3.作二位三通阀如图7连接二位四通阀，即可组成二位三通电液换向阀。4.作二位四通阀如图8连接二位四通阀，即可组成二位四通电液换向阀。图8 插装式二位酶阀5.作三位四通阀0型换向阀如图9连接三位四通阀换向阀和单向阀，即可组成三位四通阀中 位为。型电液换向阀。图9 插装式三位四通口型换
5、向阀6.作多机能四通阀如图10连接换向阀，利用对电磁换向阀的控制实现多机能功能。 先导阀控制状态下的机能如表lo电磁铁的带电状态用符号“ + ”表 示；断电状态用“一”表示。图10 插装式客机能三位四逋阀表1先导阀控制的滑阀机能1YA2YA3YA4YA中位机能1YA2YA3YA4YA中位机能+皆+:+:+4+皆+0+1+:+a+匚1+-0+0+-7.2插装压力控制阀对插装阀的x腔进行压力控制，便可构成压力控制阀。1.作溢流阀或顺序阀如图11a,在压力型插装阀芯的控制盖板上连接先导调压阀（溢 流阀），当出油口接油箱，此阀起溢流阀作用；当出油口接另一工作 油路，则为顺序阀。图II 插装式压力控制阀
6、2.作卸荷阀如图11b连接二位二通换向阀，当电磁铁通电时，出口接油箱， 则构成卸荷阀。3.作减压阀采用插装阀芯和溢流阀如图11c连接，则构成减压阀。液压油从 P：流入B流出，出口油液通过阀芯上的中心阻尼孔、盖板和先导阀接 通。当减压阀出口的压力较小，不足以顶开先导阀芯时，主阀芯上的 阻尼孔只起通油作用，使主阀芯上、下两腔的液压力相等，而上腔又 有一个小弹簧作用，必使主阀芯处在下端极限位置，减压阀芯大开， 不起减压作用；当压力增大到先导阀的开启压力时，先导阀打开，泄 漏油液单独流回油箱，实行外泄。减压阀在调定压力下正常工作时， 由于出口压力与先导阀溢流压力和主阀芯弹簧力的平衡作用，维持节 流降压
7、口为某定值。当出口压力增大，由于阻尼孔液流阻力的作用产 生压力降，主阀芯所受的力不平衡，使阀芯上移，减小节流降压口， 使节流降压作用增强；反之，出口的压力减小时，阀芯下移，增大节 流降压口，使节流降压作用减弱，控制出口的压力维持在调定值。2.3插装流量控制阀插装流量阀同样有节流阀和调速阀等型式。1,作节流阀在方向控制插装阀的盖板上安装阀芯行程调节器，调节阀芯和阀 体间节流口的开度便可控制阀口的通流面积，起节流阀的作用，如图 12a。实际应用时，起节流阀作用的插装阀芯一般采用滑阀结构，并在阀芯上开节流沟槽。2.作调速阀插装式节流阀同样具有随负载变化流量不稳定的问题。如果采取 措施保证节流阀的进、
8、出口压力差恒定，则可实现调速阀功能。如图 12b连接的减压阀和节流阀就起到这样的作用。图咫插签式流星持卸阀3插装阀设计使用注意事项1）插装阀在工作中，由于复位弹簧力较小，因此阀的状态主要决 定于作用在A、B、X三腔的油液压力，而pa、Pb由系统或负载决定。 若采用外控（即控制油来自工作系统之外的其他油源），则Px是可控的; 若采用内控（即控制油来自工作系统本身），则Px也将受到负载压力的 影响。所以负载压力的变化及各种冲击压力的影响，对内控控制压力 的干扰是难免的。因此，在进行插装阀系统设计时必须经过仔细分析 计算，清楚了解整个工作循环中每个支路压力变化的情况，尤其注意 分析动作转换过程冲击压
9、力的干扰，特别是内控方式。须重视梭阀和 单向阀的运用，否则将造成局部误动作或整个系统的瘫痪。2）如果若干个插装阀共用一个回油或泄油管路，为了避免管路压 力冲击引起意外的阀芯移位，应设置单独的回油或泄油管路。3）应注意面积比、开启压力、开启速度及密封性对阀的工作影响。4）由于插装阀回路均是由一个个独立的控制液阻组合而成，所以它们的动作一致性不可能像传统液压阀那样可靠。为此，应合理设计 先导油路，并通过使用梭阀或单向阀等元件的技术措施，以避免出现 瞬间路通而导致系统出现工作失常甚至瘫痪现象。5）阀块又称集成块或通道块，它是安装插装元件、控制盖板及与外部管道连接的基础阀体。阀块中有插装元件的安装孔（
10、也称插入孔） 及主油路孔道和控制油路孔道，有安装控制盖板的加工平面、安装外 部管道的加工平面及阀块的安装平面等。二通插装阀的安装连接尺寸 及要求应符合国家标准（GB2877）。阀块可选用插装阀制造厂商的标准 件，也可根据需要自行设计。4插装阀集成液压系统的油路标示与识图插装阀构成的液压系统油路比一般系统要复杂，通过油路标示可 较好地展示油路走向。4-1液压系统相关资料某3150kN液压机插装阀系统如图13所示。系统包括五个插装阀 集成块。由Fl、F2组成进油调压回路,F1为单向阀,用以防止系统中的油 液向泵倒流，F2的先导溢流阀2用来调整系统压力，先导溢流阀1用于 限制系统最高压力，缓冲阀3与
11、电磁换向阀4配合，用于液压泵卸载、 升压缓冲;由F3、F4组成上缸上腔油液三通回路，先导溢流阀6为上缸上腔 安全阀，缓冲阀7与电磁换向阀8配合，用于上缸上腔泄压缓冲;由F5、F6组成上缸下腔油液三通回路，先导溢流阀11用于调整上 缸下腔平衡压力，先导溢流阀10为上缸下腔安全阀；由F7、F8组成下缸上腔油液三通回路，先导溢流阀15为下缸上腔 安全阀，单向阀14用于下缸作液压垫时，活塞浮动下行时上腔补油；由F9、F10组成下缸下腔油液三通回路，先导溢流阀18下缸下腔 安全阀。另外，进油主阀F3、F5、F7、F、9的控制油路上都有一个压力 选择梭阀，用于保证锥阀关闭可靠，防止反压使之开启。S图13
12、3150kN液压机插装阀集成系统系统实现上缸加压、下缸顶出自动工作循环的工作原理如下。(1)启动 按启动按钮，电磁铁全部处于失电状态，三位电磁阀4 处于中位。插装阀F2控制腔经阀3、阀4与油箱连通，主阀开启。泵输 出油液经阀F2流回油箱，泵空载启动。(2)上缸快速下行 电磁铁1Y、3Y、6Y得电，插装阀F2关闭，F3、F6开启，泵向系统供油，输出油经阀Fl、F3进入上缸上腔。上缸下腔 油液经阀F6快速排回油箱。于是液压机上滑块在自重作用下加速下 行，上缸上腔产生负压，通过充液阀21从上部油箱充液。(3)上缸减速下行当滑块下降至一定位置触动行程开关2s后，电 磁铁6Y失电，7Y得电，插装阀F6控
13、制腔与先导溢流阀11接通，阀F6 在阀1 1的调定压力下溢流，上缸下腔产生一定背压。上缸上腔压力 相应增高，充液阀21关闭。上缸上腔进油仅为泵的流量，滑块减速。(4)上缸工作行程 当上缸减速下行接近工件时，上缸上腔压力由 压制负载决定，上缸上腔压力升高，变量泵输出流量自动减小。当压 力升达先导溢流阀2调定压力时，泵的流量全部经阀F2溢流，滑块停 止运动。(5)保压当上缸上腔压力达到所要求的工作压力后，电接点压力 表发信号，使电磁铁1Y、3Y、7Y全部失电，阀F3、F6关闭。上缸上 腔闭锁，实现保压。同时阀F2开启，泵卸载。(6)泄压 上缸上腔保压一段时间后，时间继电器发信号，使电磁 铁4Y得电
14、，阀F4控制腔通过缓冲阀7及电磁换向阀8与油箱相通，由 于缓冲阀7的作用，阀F4缓慢开启，从而实现上缸上腔无冲击泄压。(7)上缸回程 上缸上腔压力降至一定值后，电接点压力表发信 号，使电磁铁2Y、5Y、4Y、12Y得电，插装阀泥关闭，阀F5、F4开 启，充液阀21开启，压力油经阀F1、阀F5进入上缸下腔，上缸上腔油 液经充液阀21和阀F4分别至上部油箱和主油箱。上缸实现回程。(8)上缸停止当上缸回程到达上端点，行程开关1S发信号，使全部电磁铁失电，阀F2开启，泵卸载。阀F5将上缸下腔封闭，上滑块 停止运动。(9)下缸顶出及退回令电磁铁2Y、9Y、10Y得电，插装阀F9、 F8开启，压力油经阀F
15、l、F9进入下缸下腔，下缸上腔油液经阀F8排 回油箱，实现顶出。令电磁铁9Y、10Y失电，2Y、8Y、UY得电，插装阀F7、F10开 启，压力油经阀F1、后进入下缸上腔,下腔油液经阀F10排回油箱, 实现退回。表2为其电磁铁动作顺序表。表2 3150KN液压机插装阀系统电磁铁动作顺序表动作程序1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y8Y9Y10YI1Y12Y上缸快速下行+减速下行，加压4十保压泄压回程+*停止下缸顶出+*+退回+停止2液压系统油路标示插装式液压系统有一定的特殊性，识图与油路分析往往有困难。在此，根据上述资料，标示部分动作的油路，主进油路用粗实线与实 箭头标示，主回油路用粗实线与虚箭头标示；
16、控制油进油路用细虚线 与实箭头标示，控制油回油路用细虚线与虚箭头标示；电磁铁得电用 标示。图14所示为主缸快速下行时的油路，图15所示为主缸回程时的油路。其他动作的油路可参照这两图标示。图14主缸快速下行油路 ,僵 j a根据安装方式的不同，插装阀可以分为二通插装阀和螺纹插装 阀。二通插装阀的安装方式是采用螺钉压入（或敲击滑入）阀块的插孔 里，只有开和关两种状态，也叫作逻辑阀，它的最小通径为16mm,最大通径为 160mm，常用通径为 16mm、25 mm、32mm、40mm、50mm、 63mm 80mm、100mm、125mm 160mm,最高工作压力为 42MPa, 最大流量为25000
17、L/min,适合于高压大流量的液压系统。螺纹插装 阀的安装方式是采用螺纹直接旋入阀块的插孔里，所以又叫旋入式插 装阀，它的最小通径为3mm,最大通径为32mm,常用通径为4mm、 8mm、10mm、12mm、16mm、20mm,最高压力可达 63MPa,最大 流量达760L/min,适合于中高压中小流量的液压系统。目前: 插装 阀已广泛应用于工程机械中，在制造和维修工程机械的液压系统时离 不开插装阀的安装，掌握其正确的安装方法才能确保液压系统的正常 运行。5.1插装阀的安装1）二通插装阀的安装二通插装阀一般来说由插装组件、先导控制阀、控制盖板和集成 阀块等组成，其典型结构如图16所示。插装组件
18、1由阀芯、阀套、 弹簧和固定密封组件等组成，可以是锥阀式结构，也可以是滑阀式结 构，它的主要功能是控制主油路的通断、压力的高低和流量的大小。 先导控制阀2是安装在控制盖板上（或集成阀块上）对插装组件1动作 进行控制的小通径控制阀，主要包含DN6和DN10的电磁滑阀、电 磁球阀、比例阀、可调阻尼器、缓冲器以及液控先导阀等，当主插件 通径较大时，为了改善其动态特性，也可以用较小通径的插装件进行 两级控制。控制盖板3是由盖板体、节流螺塞、先导控制元件及其他 附件组成，主要功能是固定插装组件1,安装先导控制阀2和沟通阀块内的控制油路。控制盖板可以分为方向控制盖板压力控制盖板和流 量控制盖板3大类，当具
19、有2种以上功能时，称为复合控制盖板。集成阀块4用来安装插装组件、控制盖板和其它控制阀，沟通主要 油路。二通插装阀安装孔 的连接尺寸标准为ISO7368,这个标准基 本上是按德国DIN24342： 1979标准制定的，我国国家标准GB 2877-1981 等效采用了 DIN24342： 1979。1.插装组件2.先导控制阀3.控制盖板4.集成阀块1.1阀 芯1.2阀套1.3弹簧1.4固定密封组件图16二通插装阀的典型结构图二通插装阀的结构形式多种多样，如图17所示。主要有REXROTH 型结构（a）、PARKER 型结构（b）、VICKERS 型结构（c） 3 种，这3种结构各有优缺点。a RE
20、XR01H型结构b PARKER型结构c VICKERS型结构图17插装阀的结构形式在安装二通插装阀之前应该进行以下工作：(1)检查插孔的尺寸，如内径、各台阶的的深度、倒角等。(2)检查插孔的粗糙度，必须清除倒角处和交口处的棱角和毛刺, 以免损伤插装组件的密封圈。(3)用专用的检具检查插孔的同心度。(4)检查各元件的型号及各密封圈，必要时进行拆洗、更换并进行性能测试。(5)清洁阀块各元件。安装二通插装阀时，应先在插孔内和插装组件的外圈(特别是密 封圈处)涂上润滑脂或机油，再把插装组件放入插孔内，用橡皮锤敲 入或用盖板螺钉压入插孔内，用内六角螺钉把控制盖板固定，最后安 装先导控制阀。内六角螺钉的
21、拧紧力矩见表3。安装二通插装阀时应该注意以下几点：(1)安装插装组件时注意不要漏装弹簧，密封圈和挡圈不要在装 配的过程中被切坏。(2)安装控制盖板时一定要注意对齐油口或定位销的位置，固定 螺钉必须采用高强度螺钉(10.9级或12.9级)。(3)如遇到插装组件的弹簧特别硬时，应先用长螺钉安装盖板， 等压到合适的位置时再换用短螺钉安装。表3控制盖板用固定螺钉的拧紧力矩表序号控制盖板 的通径/mm内六角螺 钉的规格拧紧力矩/Nm116M832225M121103 - -32Ml 6270440M20520550M20520663M301800780M249008100M3018009125M36 -
22、310010160M4250002）螺纹插装阀的安装螺纹插装阀的安装方式是将螺绞直接旋入阀块的插孔里，安装拆 卸简单快捷。螺绞插装阀典型结构图如图18所示，由阀套、阀芯、 阀体、密封件、控制部件（弹簧座、弹簧、调节螺杆、磁性体、电磁 线圈、弹垫等）等组成。螺纹插装阀有二通、三通、四通等型式；方 向阀有单向阀、液控单向阀、梭阀、液动换向阀、手动换向阀、电磁 滑阀、电磁球阀等；压力阀有溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、压 差溢流阀、负载敏感阀等；流量阀有节流阀、调速阀、分流集流阀、 优先阀等。1阀套2.阀芯3.阀体4.密封件5.控制部件图18螺纹插装阀的典型结构图安装螺纹插装阀之前应进行的工作与安装
23、二通插装阀相同。安装螺纹插装阀时，应先在插孔内和螺纹插装阀的阀套外圈(特 别是密封圈处)，涂上润滑脂或机油，再把螺纹插装阀放人插孔内， 用力矩扳手(或开口扳手)旋人插孔内，常用通径螺纹插装阀所需的拧 紧力矩见表4。表4常用通径螺纹插装阀所需的拧紧力矩表序号螟纹插装阀的通行/mm拧案力矩/Nm1410 152834 4531047 6541281 122516108190620150271安装螺纹插装阀时应该注意以下几点：(1)安装螺纹插装阀应注意密封圈和挡圈不要在装配的过程中被 切坏。(2)由于螺纹插装阀组所装的螺纹插装阀较为密集，应该按一个方向依序进行安装。(3)在安装电磁阀时，如安装空间不
24、够，应该先将电磁铁卸下，待 阀体安装完再把电磁铁装上。2插装阀的拆卸1)二通插装阀的拆卸二通插装阀的拆卸要按照先导控制阀一控制盖板一插装组件的顺 序进行，下面主要说明二通插装阀插装组件的拆卸方法。参照图16,二通插装阀的插装组件的拆卸顺序为固定密封组件一 弹簧一阀芯一阀套，其具体步骤如下：(1)用拔销器拆卸固定密封组件(中心有螺纹)，有时在弹簧力的 作用下固定密封组件会自行弹出。(2)取出弹簧。(3)取出阀芯，如阀芯被卡死时一定要借助工具进行拆卸，有的 阀芯底部有工艺螺孔，可以用拔销器拆卸，如果阀芯底部没有工艺螺 孔则需用图19所示的专用工具进行拆卸，将开口胀套和倒锥胀体伸 人阀芯的内孔，旋转
25、T形螺杆通过倒锥胀体使开口胀套胀开，把阀芯 胀紧，再用冲击套管敲击T形螺杆的上端将阀芯拔出。图19二通插装阀的插装组件阀芯的拆卸工具(4)1625mm通径的阀套可以用图20所示的简易工具拆卸；25mm通径以上的阀套可以用图21所示的工具拆卸，摆斜旋杆插入阀套内 孔，当斜杆进入阀套的流道孔时上拉工具，斜杆被摆正，斜杆二端钩 住阀套的流道孔，在扁担的二端用垫块垫平，用扳手旋转螺母便可以 把阀套拉出。图20二通插装阀的插装组件阀套的简易拆卸工具图21二通插装阀的插装组件阀套的拆卸工具拆卸二通插装阀时应该注意以下几点：(1)先卸压、断电，再拆电线。(2)在拆卸控制盖板时，如果阀块上没有定位销孔的应该标
26、记其 原来的位置，以免出错飞(3)在拆卸的过程中要注意不要划伤阀套内孔和阀块的插孔。2)螺纹插装阀的拆卸螺纹插装阀的拆卸较为简单，只要用扳手旋出即可。在遇到需要 解体螺纹插装阀时，要先把密封圈和挡圈拆下，再用合适的开口套 (图22所示)套住螺纹插装阀的阀套1(如图18所示)，夹在三爪卜盘上 旋开阀体3,推出阀芯2o如遇到阀体无法旋开时，可以把阀放在柴 油里加热至190c左右后再拆卸。图7螺纹插装阀的拆卸工具拆卸螺纹插装阀时应该注意以下几点：(1)先卸压、断电，再拆电线。(2)在位置较为紧凑的情况下应按某一方向依序拆卸，有电磁铁的应先拆卸。对需要解体的螺纹插装阀，装配时螺纹处要使用中强度可拆卸
27、螺纹锁固剂，并使用合适的开口套在三爪卡盘上旋紧。7二通插装阀常见故障分析图23所示为插装阀结构图，二通插装阀常见故障有下列现象:图23二通插装阀结构图1主阀芯不能关闭主阀芯关闭的条件是：Fs+Px Ax Pa Aa + Pb , Ab式中：Fs弹簧力；Pa、Pb、Px一分别为A、B、x油口的液体压力；Aa、Ab、Ax一分别为上述各油口在阀芯上的有效作用面积。因此，主阀芯不能关闭的原因有：控制油腔X内的控制压力P值 过低，使主阀芯不容易关闭；Fs弹簧力过小或弹簧断裂，使主阀芯不 容易迅速复位；液阻R1或R2的小孔被堵塞，控制油未能进入控制油 腔Ax,造成主阀芯关不死；先导阀有故障或控制盖板有异常
28、，如控 制信号误动作或泄漏等；主阀芯与阀套制造精度差，致使上阀芯卜住 在开启状态的位置上；油液过脏，油污颗粒将阀芯上住在开启状态的 位置上；主阀芯锥而与阀座锥面密封不良，可以使主阀芯打开；液阻 R1与R2匹配不适应，也会造成主阀芯开启；阀套与集成块体间密封 圈老化失效，也会使主阀芯开启。2主阀芯不能开启主阀芯开启的条件是：Fs+PxAx PaAa+ PbAb因此，主阀芯不能开启的原因有：控制油腔Ax内的控制压力Px 值过高，使主阀芯打不开；Fs弹簧力过大，使主阀芯打不开；油路口 A或油路口B内油液压力Pa或Pb过低，使主阀芯打不开；液阻R2小孔 被堵塞，使主阀芯控制油腔Ax内油液不能排出，致使
29、主阀芯打不开; 先导阀有故障，如控制信号误动作等；主阀芯与阀套制造精度差，致 使主阀芯卡住在关闭状态的位置上；油液过脏，油污颗粒将主阀芯卡 住在关闭状态的位置上。3主阀芯处于时开时闭不稳定原因是：控制油腔Ax内控制压力Px不稳定或PA、PB压力值的变 化而造成，待查影响Px、Pa、Pb三者压力值变化的因素；液阻Ri或 R2的小孔有时通时堵的现象，待查油液清洁度；油液过脏，使主阀芯 动作不灵敏，待查油液清洁度；控制油腔控制压力Px与油口 A油腔压 力Pa匹配不适应或Pb与Px值匹配不适应，待查造成Px、Pa、Pb三者压 力值不协调的因素；先导控制阀有故障，待查原因。4主阀芯阀口处密封不严原因是：主阀芯锥面磨损，造成阀芯锥面与阀座锥面密封不良， 使压力达不到要求值；主阀芯圆柱而与锥面或阀套内孔与锥面不同 心，造成阀芯锥而密封不良，使压力达不到要求值；油液过脏，其污 染物粘在阀芯锥面或阀套座锥面上，造成密封不良；先导阀有故障， 待查原
