液壓基本回路之換向回路設(shè)計思路

已平面磨床工作臺的往復(fù)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)課程導(dǎo)入，用實(shí)際問題激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)對技能“實(shí)踐性”的認(rèn)同感。結(jié)合換向回路實(shí)際應(yīng)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(diǎn)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(diǎn)撥提示，讓學(xué)生自己分析工作臺“左移”的過程，提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。最后拋出本堂課的難點(diǎn)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(jié)論。課程最后進(jìn)行小結(jié)和留下課堂思考題，既是知識拓展，又為以后學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。整堂課教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容表現(xiàn)形式的多樣性，能有效沖擊學(xué)習(xí)者的“聽、視、想、評、悟”的綜合效能。充分的調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，鍛煉了學(xué)生綜合素質(zhì)。

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(xì)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(shí)現(xiàn)“左移”“右移”和“鎖緊”的工作過程。

換向回路的作用是變換執(zhí)行元件的運(yùn)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(yùn)動方向（即控制液流的通、斷及流向）。實(shí)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(dá)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(zhǔn)確和運(yùn)動平穩(wěn)、無沖擊。

換向回路是用于改變執(zhí)行件運(yùn)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(shí)現(xiàn)。其中換向閥根據(jù)驅(qū)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(qū)動形式，它的特點(diǎn)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(yùn)動方向。這種回路結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)一個往返行程的自動換向和停止，也可以與行程開關(guān)配合使用，實(shí)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?fù)Q向閥4、單向調(diào)速閥5和6、行程閥7和8等組成。當(dāng)操動手動閥接通油路后，行程閥7接通，控制油推動液控?fù)Q向閥4左移，液壓缸9左腔進(jìn)油，推動活塞向右移動；當(dāng)活塞桿上的撞塊碰到右邊的行程閥8時，液控?fù)Q向閥4的控制油路接通回油油路，液控?fù)Q向閥在彈簧作用下右移復(fù)位，液壓缸9右腔進(jìn)油，推動活塞向左移動，實(shí)現(xiàn)液壓缸自動換向；當(dāng)活塞桿上的撞塊再碰到左邊的行程閥時，液控?fù)Q向閥4又自動換向，達(dá)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(gòu)造復(fù)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(shè)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。

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(dāng)換向閥中位時，液控單向閥應(yīng)關(guān)閉，液壓缸下降應(yīng)立即停止。但實(shí)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(zhǔn)確控制的現(xiàn)象。使設(shè)備不僅失去工作性能，甚至?xí)斐筛鞣N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(guān)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(dāng)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(guān)閉，柱塞缸迅速停止下降。

2．液壓缸運(yùn)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(yùn)動分別由兩個電液換向閥控制。

這個回路的故障是：當(dāng)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(dāng)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(jìn)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(yùn)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(dǎo)電磁換向閥的同油幾直接通向油箱，在缸2運(yùn)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(yùn)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(jī)能為M型。該回路所屬系統(tǒng)為高壓大流量系統(tǒng)，當(dāng)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(dāng)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。回路中單向閥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(jī)床液壓系統(tǒng)，因為機(jī)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(jī)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(shí)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(yīng)使閥口逐漸打開或關(guān)閉，避免形成液壓沖擊。

液壓系統(tǒng)工作機(jī)構(gòu)停止工作或推動載荷運(yùn)行的間隔時間內(nèi)，或即使液壓泵存幾乎零壓下空載運(yùn)行，都應(yīng)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(yīng)具有卸荷功能。 2100433B