3.1　方向控制回路

方向控制回路的用途是利用方向阀控制油路中液流的接通、切断或改变流向，以使执行元件启动、停止或变换运动方向。常用的方向控制回路主要是换向回路。

换向回路用于控制液压系统中的油流方向，从而改变执行元件的运动方向。为此，要求换向回路应具有较高的换向精度、换向灵敏度和换向平稳性。运动部件的换向多采用电磁换向阀来实现；在容积调速的闭式回路中，利用变量泵控制油流方向来实现液压缸换向。

3.1.1　电磁换向阀换向回路

采用二位四通、三位四通（或五通）电磁换向阀换向是最为普遍应用的换向方法，尤其在自动化程度要求较高的组合机床液压系统中应用更为广泛。图3-1所示是利用限位开关控制三位四通电磁换向阀动作的换向回路。按下启动按钮，1YA通电，液压缸活塞向右运动，当碰上限位开关2时，2YA通电、1YA断电，换向阀切换到右位工作，液压缸右腔进油，活塞向左运动；当碰上限位开关1时，1YA通电，2YA断电，换向阀切换到左位工作，液压缸左腔进油，活塞又向右运动。这样往复变换换向阀的工作位置，就可自动变换活塞的运动方向。当1YA和2YA都断电时，活塞停止运动。

这种换向回路的优点是使用方便、价格便宜。其缺点是换向冲击力大，换向精度低，不宜实现频繁的换向，工作可靠性差。

由于上述的特点，采用电磁换向阀的换向回路适用于低速、轻载和换向精度要求不高的场合。

3.1.2　采用双向变量泵的换向回路

在闭式回路中可用双向变量泵变更供油方向来直接实现液压缸（马达）换向。如图3-2所示，执行元件是单杆双作用液压缸5，活塞向右运动时，其进油流量大于排油流量，双向变量泵1吸油侧流量不足，可用辅助泵2通过单向阀3来补充；变更双向变量泵1的供油方向，活塞向左运动时，排油流量大于进油流量，泵1吸油侧多余的油液通过由缸5进油侧压力控制的二位二通阀4和溢流阀6排回油箱；溢流阀6和8既使活塞向左或向右运动时泵吸油侧有一定的吸入压力，又可使活塞运动平稳。溢流阀7是防止系统过载的安全阀。这种回路适用于压力较高、流量较大的场合。

3.1.3　采用插装阀的换向回路

常用的插装阀换向回路有简单换向回路、卸压换向回路。

（1）简单换向回路

如图3-3所示为最简单的立式单作用柱塞缸的换向回路，柱塞的退回靠柱塞和滑块等运动部分本身的重量来实现。采用一个基本控制单元，两个方向插入元件由一个二位四通电磁阀作先导控制，控制油来自主系统。电磁铁断电时，阀1关，阀2开，柱塞下落；电磁铁通电时，阀1开，阀2关，柱塞上升。从它的功能看，这种换向回路相当于一个二位三通电液动换向阀。

柱塞只能上升或下降，停在两端终点位置，不能停在行程中间的任意位置上。如果要求柱塞能够随意中途停止的话，则必须采用如图3-4所示的三位四通电磁阀进行控制。当电磁阀在中间位置时，阀1和阀2均关闭，液压缸锁闭，柱塞由缸内背压支承停止。因此，对应于电磁阀的3个工作位置，柱塞也有3种工作状态——上升、下降和停止。梭阀4的作用是当系统卸荷或其他液压缸工作造成压力管路P降压时，保证阀1和阀2不会在阀体内反压作用下而自行开启，防止柱塞自行下落。对于恒压系统，如带蓄能器系统或者液压泵始终不卸荷的中、低压系统，则自然这个梭阀可以不装。这个回路相当于一个三位三通电液动换向阀。

单作用缸虽然很简单，但是却十分典型，尤其是对于二通插装阀系统而言更是如此。

（2）卸压换向回路

工作压力较高和尺寸较大的液压缸工作时，经常会出现换向冲击的问题。造成机器和管路的剧烈振动和噪声，这是由于在加压过程中液压缸和管路中的液体积蓄了大量的压力能；机架、液压缸和管道受力后的弹性变形也使它们储存了一定的弹性能，在快速换向时，这部分能量以通过换向阀放油的形式在极高速度下突然释放出来而造成了冲击和振动。解决的办法是使这些能量逐渐释放，亦即使缸内压力逐渐卸压，卸压以后再换向。

对于一般的换向回路，可以采取图3-5所示的办法。图中所示液压缸的A腔为工作腔，在A腔的基本控制单元中，回油阀2应用了带节流塞的插入元件，它的先导回路中设有单向节流阀7以调节开启速度。当A腔加压完毕后，首先电磁阀5断电复位，于是阀2在阀7调定的速度下慢慢开启，加上带节流塞插入元件在开始开启的一段行程内具有开口小和开口变化平缓的特点，所以阀2的开口缓慢地逐渐增大，达到了A腔预先平稳卸压的要求。待A腔压力降低后，再使电磁阀6通电切换，活塞退回。

当液压缸的压力要求单独调整时，回油阀2必须使用压力阀插入元件，这种常用的卸压换向回路见图3-6，这里应用了在电磁溢流阀先导回路中加缓冲器的办法来获得平稳卸压。

当液压缸利用比例压力阀调压时的卸压最为简单和方便，只要控制卸压过程比例电磁铁的输入电流的变化，便能任意调节卸压的速度和时间，卸压既快又稳。