換向回路

換向回路的作用是變換執(zhí)行元件的運動方向。系統(tǒng)對換向回路的基本要求是：靠、靈敏、平穩(wěn)、換向精度合適。執(zhí)行元件的換向過程一般包括執(zhí)行元件的制動，換向可停留和啟動三個階段。

換向回路是一種方向控制回路，其功能是控制執(zhí)行元件啟動、停止及運動方向（即控制液流的通、斷及流向）。實現(xiàn)方向控制的基本方法是閥控，用方向控制閥分配液流；泵控是采用雙向泵改變液流的方向和流量；執(zhí)行元件控制是采用雙向液壓馬達來改變液流方向。高性能的換向控制回路要求換向迅速、換向位置準確和運動平穩(wěn)、無沖擊。

1．液控單向閥對柱塞缸下降失去控制

如圖5中（a）所示回路中。電磁換向閥為O型，液壓缸為大型柱塞缸，柱塞缸下降停止由液控單向閥控制。當換向閥中位時，液控單向閥應關閉，液壓缸下降應立即停止。但實際上液壓缸不能立即停止，還要下降一段距離才能停下來。這種停止位置不能準確控制的現(xiàn)象。使設備不僅失去工作性能，甚至會造成各種事故。

檢查回路各元件，液控單向閥密封錐面沒有損傷，單向密封良好。但在柱塞缸下降過程中，換向閥切換中位時，液控單向閥關閉需一定時問。若如圖5中（b）所示，將換向閥中位改為Y型，當換向閥中位時，控制油路接通，其壓力立即降至零，液控單向閥立即關閉，柱塞缸迅速停止下降。

2．液壓缸運動相互干擾

如圖5（a）所示回路中，液壓泵為定量泵。缸1為柱塞缸，缸2為活塞缸。液控單向閥控制柱塞缸下降位置。兩缸運動分別由兩個電液換向閥控制。

這個回路的故障是：當柱塞缸1在上位，液壓缸2開始動作時，出現(xiàn)柱塞缸自動下降的故障。

回路中，當電液換向閥控制液壓缸2動作時，液壓泵的出口壓力隨外載荷而升高。由于液控單向閥的控制油路與主油路相通，所以此時液控單向閥被打開，缸1的柱塞下降。由于柱塞自重及其外載作用．使柱塞缸排出的油液壓力大于缸2的工作壓力，這是進入缸2的流量為泵的輸出流量與缸1排出的流量之和。形成缸2運動速度比沒定值還高。

如圖5中（b）所示。將控制柱塞缸的先導電磁換向閥的同油幾直接通向油箱，在缸2運動時．液控單向閥的控制油路即無壓力，柱塞缸1的柱塞就小會下滑運動。

3．換向時產(chǎn)生液壓沖擊

圖6中（a）所示為采用‘位四通電磁換向卸荷回路，換向閥的中位機能為M型。該回路所屬系統(tǒng)為高壓大流量系統(tǒng)，當換向閥切換時，系統(tǒng)發(fā)生較大的壓力沖擊。

三位閥中位具有卸荷性能的除M型外，還有H型和K型。這樣的回路一般用于低壓（壓力小于2.5MPa）、小流量（流量小于40L/min）的液壓系統(tǒng)，是一種簡單有效的卸荷方法。

對于高壓、大流量的液壓系統(tǒng)，當泵的出口壓力由高壓切換到幾乎為零壓，或由零壓迅速切換上升到高壓時，必然在換向閥切換時產(chǎn)生液壓沖擊。同時還由于電磁換向閥切換迅速，無緩沖時間，便迫使液壓沖擊加劇。

將三位電磁換向閥更換成電液換向閥，如圖6中（b）所示，由于電液換向閥中的液動閥換向時間可調(diào)，換向有一定的緩沖時間，使泵的出口壓力上升或下降有個變化過程，提高了換向平穩(wěn)性，從而避免了明顯的壓力沖擊?；芈分袉蜗蜷y的作用是使泵卸荷時仍有一定的壓力值（0.2～0.3MPa），供控制油路操縱用。

以上分析主要適用于機床液壓系統(tǒng)，因為機床液壓系統(tǒng)不允許有液壓沖擊現(xiàn)象，任何微小沖擊都會影響零件的加工精度。對于工程機械液壓系統(tǒng)來說，一般都是高壓、大流量系統(tǒng)，換向閥采用M型較多，為什么不會產(chǎn)生液樂沖擊呢"_blank" href="/item/換向閥">換向閥一般都是手動的，換向閥切換時的緩沖作用是由操作者來實現(xiàn)的。換向閥的閥口電是一個節(jié)流口，操縱人員在操縱手柄時，應使閥口逐漸打開或關閉，避免形成液壓沖擊。

液壓系統(tǒng)工作機構停止工作或推動載荷運行的間隔時間內(nèi)，或即使液壓泵存幾乎零壓下空載運行，都應使液壓泵卸荷。這樣可降低功率消耗，減少系統(tǒng)發(fā)熱，延長液壓泵的使用壽命。一般功率大于3kW的液壓系統(tǒng)，都應具有卸荷功能。 2100433B

換向回路是用于改變執(zhí)行件運動方向的油路。簡單的換向回路可以通過采用各種換向閥或改變雙向變量泵的輸油方向來實現(xiàn)。其中換向閥根據(jù)驅動操作形式有電磁閥、電液閥、手動閥。電磁閥又分直流和交流兩種驅動形式，它的特點是換向動作快，有一定沖擊，但交流電磁閥不宜頻繁切換。

采用了普通三位四通電磁換向閥使液壓缸起動、停止和改變運動方向。這種回路結構簡單，使用元件少，沖擊大，一般用在中小型液壓系統(tǒng)中。

電磁閥通過和手動閥配合使用，可以實現(xiàn)一個往返行程的自動換向和停止，也可以與行程開關配合使用，實現(xiàn)多個往返行程的自動起動和換向，直到需要停止時方停止。連續(xù)往返換向油路如圖1所示，整個回路由手動換向閥3（起動用）、液控換向閥4、單向調(diào)速閥5和6、行程閥7和8等組成。當操動手動閥接通油路后，行程閥7接通，控制油推動液控換向閥4左移，液壓缸9左腔進油，推動活塞向右移動；當活塞桿上的撞塊碰到右邊的行程閥8時，液控換向閥4的控制油路接通回油油路，液控換向閥在彈簧作用下右移復位，液壓缸9右腔進油，推動活塞向左移動，實現(xiàn)液壓缸自動換向；當活塞桿上的撞塊再碰到左邊的行程閥時，液控換向閥4又自動換向，達到液壓缸連續(xù)自動換向之目的。

電液閥的換向時間可以調(diào)整，換向較平穩(wěn)，適合大流量的液壓系統(tǒng)；采用變量泵來換向，換向平穩(wěn)，但不適合換向頻率較高的場合，而且構造復雜。對于換向要求平穩(wěn)可靠和換向精度高的場合，可以采用特殊設計的換向閥。這類換向回路分時間控制制動式和行程控制制動式。

換向回路簡單換向回路

采用普通二位或三位換向閥均可使執(zhí)行元件換向。三位換向閥除了能使執(zhí)行元件正反兩個方向運動外．還有不同的中位滑閥機能，可使系統(tǒng)得到不同的性能。一般液壓缸在換向過程中的制動和啟動，由缸的緩沖裝置來調(diào)節(jié)；液壓發(fā)動機在換向過程中的制動則需要設置制動閥等。換向過程中的停留時間的長短．取決于換向閥的切換時間，也可以通過電路來控制。

在閉式系統(tǒng)中，可采用雙向變量泵控制液流的方向來實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向，如圖2所示。液壓缸5的活塞向右運動時，其進油流量大于排油流量，雙向變量泵1的吸油側流量不足，輔助泵2通過單向閥3來補充；改變雙向變量泵1的供油方向，活塞向左運動，排油流量大于進油流量，泵1吸油側多余的油液通過由缸5進油側壓力控制的二位四通閥4和背壓閥6排回油箱。溢流閥8限定補油壓力。使泵吸油側有一定的吸入壓力。溢流閥7是防止系統(tǒng)過載的安全閥。這種回路適用壓力較高、流量較大的場合。

換向回路復雜換向回路

當需要頻繁、連續(xù)自動作往復運動，并對換向過程有很多附加要求時，則需采用復雜的連續(xù)換向回路。

對于換向要求高的主機（如各類磨床），若用手動換向閥就不能實現(xiàn)自動往復運動。采用機動換向閥，利用工作臺上的行程擋塊推動聯(lián)接在換向閥桿上的拔桿來實現(xiàn)自動換向，但工作臺慢速運動時，當換向閥移至中間位置時，工作臺會因失去動力而停止運動，出現(xiàn)“換向死點”，不能實現(xiàn)自動換向；當工作臺高速運動時，又會因換向閥芯移動過快而引起換向沖擊。若采用電磁換向閥由行程擋塊推動行程開關發(fā)出換向信號，使電磁閥動作推動換向，可避免“死點”，但電磁閥動作一般較快，存在換向沖擊，而且電磁閥還有換向頻率不高、壽命低、易出故障等缺陷。為了解決上述矛盾，采用特殊設計的機動換向閥，以行程擋塊推動機動先導閥，由它控制一個可調(diào)式液動換向閥來實現(xiàn)工作臺的換向，既可避免“換向死點”，又可消除換向沖擊。這種換向回路，按換向要求不同分為時間控制制動式和行程控制制動式。

（1）時間控制制動式連續(xù)換向回路。如圖3所示，這種回路中的主油路只受液動換向閥3控制。在換向過程中，例如，當先導閥2在左端位置時，控制油路中的壓力油經(jīng)單向閥I₂通向換向閥3右端，換向閥左端的油經(jīng)節(jié)流閥J₁流回油箱。換向閥芯向左移動，閥芯上的制動錐面逐漸關小回油通道，活塞速度逐漸減慢，并在換向閥3的閥芯移過l距離后將通道閉死，使活塞停止運動。換向閥閥芯上的制動錐半錐角一般取α=1.5°～3.5°，在換向要求不高的地方還可以取大一些。制動錐長度可根據(jù)試驗確定，一般取l=3～12mm。當節(jié)流閥J₁和J₂的開口大小調(diào)定之后，換向閥閥芯移過距離l所需的時間（即活塞制動所經(jīng)歷的時間）也就確定不變（不考慮油液黏度變化的影響）。因此，這種制動方式稱為時間控制制動式。這種換向回路的主要優(yōu)點是：其制動時間可根據(jù)主機部件運動速度的快慢、慣性的大小，通過節(jié)流閥J₁和J₂進行調(diào)節(jié)，以便控制換向沖擊，提高工作效率；換向閥中位機能采用H形．對減小沖擊量和提高換向平穩(wěn)性都有利。其主要缺點是：換向過程中的沖擊量受運動部件的速度和其他一些因素的影響，換向精度不高。這種換向回路主要用于工作部件運動速度較高，要求換向平穩(wěn)，無沖擊，但換向精度要求不高的場合，如用于平面磨床、插床、拉床和刨床液壓系統(tǒng)中。

（2）行程控制制動式連續(xù)換向回路。如圖4所示，主油路除受液動換向閥3控制外，還受先導閥2控制。當先導閥2在換向過程中向左移動時，先導閥閥芯的右制動錐將液壓缸右腔的回油通道逐漸關小，使活塞速度逐漸減慢，對活塞進行預制動。當回油通道被關得很?。ㄝS向開口量約留0.2～0.5mm），活塞速度變得很慢時，換向閥3的控制油路才開始切換，換向閥芯向左移動，切斷主油路通道，使活塞停止運動，并隨即使它在相反的方向啟動。不論運動部件原來的速度快慢如何，先導閥總是要先移動一段固定的行程Z，將工作部件先進行預制動后，再由換向閥來使它換向。因此，這種制動方式稱為行程控制制動式。先導閥制動錐半錐角一般取α=1.5°～3.5°，長度l=5～12mm，合理選用制動錐度能使制動平穩(wěn)（而換向閥上沒有必要采用較長的制動錐，一般制動錐長度只有2mm，半錐角也較大，α=5°）。

這種換向回路的換向精度較高，沖出量較?。坏捎谙葘чy的制動行程恒定不變，制動時間的長短和換向沖擊的大小將受運動部件速度的影響。這種換向回路主要用在主機工作部件運動速度不大，但換向精度要求較高的場合，如內(nèi)、外圓磨床的液壓系統(tǒng)中。

本微課以平面磨床工作臺為例介紹液壓基本回路中的換向回路，詳細講解了換向回路的概念、基本要求和工作原理。通過動畫演示，直觀明了的闡述了工作臺實現(xiàn)“左移”“右移”和“鎖緊”的工作過程。

換向回路是用于實現(xiàn)改變執(zhí)行件運動方向的油路。簡單的換向回路可以通過采用各種換向閥或改變雙向變量液壓泵的輸油方向來實現(xiàn)。其中換向閥有電磁閥、電液閥、手動閥。電磁閥又分直流和交流兩種驅動形式。它的特點是換向動作快，有一定沖擊，但交流電磁閥不宜頻繁切換。

1—液壓泵；2—溢流閥；3—手動換向閥； 4—液控換向閥；5、6—單向調(diào)速閥； 7、8—行程閥；9—液壓缸

電磁閥通過和手動閥配合使用，可以實現(xiàn)一個往返行程的自動換向和停止，也可以與行程開關配合使用，實現(xiàn)多個往返行程的自動啟動和換向，直到需要停止時方停止。

如圖《連續(xù)往返換向回路》所示，為連續(xù)往返換向回路，整個回路由手動換向閥3（啟動用）、液控換向閥4、單向調(diào)速閥5和6、行程閥7和8等組成。當操動手動換向閥3接通油路后，行程閥7接通，控制油推動液控換向閥4左移，液壓缸9左腔進油，推動活塞向右移動；當活塞桿上的撞塊碰到右邊的行程閥8時，液控換向閥4的控制油路接通回油油路，液控換向閥在彈簧作用下右移復位，液壓缸9右腔進油，推動活塞向左移動，實現(xiàn)液壓缸9自動換向；當活塞桿上的撞塊再碰到左邊的行程閥時，液控換向閥4又自動換向，達到液壓缸連續(xù)自動換向之目的。

電液閥的換向時間可以調(diào)整，換向較平穩(wěn)，適合大流量的液壓系統(tǒng)；采用變量液壓泵來換向，換向平穩(wěn)，但不適合頻率需求較高的場合，而且構造復雜。對于換向要求平穩(wěn)可靠和換向精度高的場合，可以采用特殊設計的換向閥。這類換向回路分時間控制制動式和行程控制制動式。

已平面磨床工作臺的往復運動實現(xiàn)課程導入，用實際問題激發(fā)學生學習興趣，增強對技能“實踐性”的認同感。結合換向回路實際應用，講解其概念和基本要求。對于換向回路工作原理這一重點知識，配合直觀明了的動畫演示，講解磨床工作臺“右移”工作過程。再通過點撥提示，讓學生自己分析工作臺“左移”的過程，提高學生分析問題、解決問題的能力。最后拋出本堂課的難點問題——“換向閥處于中位時，工作臺處于什么狀態(tài)？”，通過分析、講解、動畫演示得出結論。課程最后進行小結和留下課堂思考題，既是知識拓展，又為以后學習打下基礎。整堂課教學方法和教學內(nèi)容表現(xiàn)形式的多樣性，能有效沖擊學習者的“聽、視、想、評、悟”的綜合效能。充分的調(diào)動了學生學習興趣，提高了學生的學習能力，鍛煉了學生綜合素質。