3.1 圆柱滑阀的结构形式及分类
滑阀是靠节流原理工作的,借助于阀芯与阀套间的相对运动改变节流口面积的大小,流体流量或压力进行控制。滑阀结构形式多,控制性能好,在液压控制系统中应用较为广泛。
3.1.1 按进、出阀的通道数划分
按进、出阀的通道数划分如图3-1(a~d)所示。四通阀有两个控制口,可用于控制双作用液压缸或液压马达。
图3-1 四通滑阀的结构形式
三通阀和二通阀如图3-2所示。因为三通阀只有一个控制口,故只能用于控制差动液压缸。为实现液压缸有活塞杆侧设置固定偏压,可由供油压力、弹簧、重物等产生。二通阀(单边阀)只有一个可变流口,必须和一个固定节流孔配合使用才能控制一腔的压力,用于控制差动液压缸。
图3-2 三通阀与二通滑阀结构形式
3.1.2 按滑阀的工作边数划分
按滑阀的工作边数可划分为四边滑阀(图3-1(a~c))、双边滑阀(图3-1(d)、图3-2(a))和单边滑阀(图3-2(b))。
四边滑阀有四个可控的节流口,控制性能最好;双边滑阀有两个可控的节流口,控制性能居中;单边滑阀只有一个可控的节流口,控制性能最差。为了保证工作边开口的准确性,四边滑阀需保证三个轴向配合尺寸,双边滑阀需保证一个轴向配合尺寸,单边滑阀没有轴向配合尺寸。因此,四边滑阀结构工艺复杂、成本高;单边滑阀比较容易加工、成本低。
3.1.3 按滑阀的预开口形式划分
按滑阀的预开口形式可划分为正开口(负重叠)、零开口(零重叠)和负开口(正重叠)三种。
对于径向间隙为零、节流工作边锐利的理想滑阀,可根据阀芯凸肩与阀套槽宽的几何尺寸关系确定预开口形式。但由于实际阀总受径向间隙和工作边圆角的影响,因此根据阀的流量增益曲线来确定阀的预开口形式更为合理,如图3-3所示。
图3-3 阀的预开口形式
阀的预开口形式对其性能,特别是零位附近(零区)特性有很大影响。零开口阀具有线性流量增益,性能比较好,应用最广泛,但加工困难。负开口阀由于流量增益具有死区,会引起稳态误差,因此很少采用。正开口阀在开口区内的流量增益变化大,压力灵敏度低,零位泄漏量大,一般适用于要求有一个连续的液流以使油液维持合适温度的场合。某些正开口阀也可用于恒流系统。
3.1.4 按阀套窗口的形状划分
按阀套窗口的形状可划分为有矩形、圆形、三角形等多种。矩形窗口又可分为全周开口和非全周开口两种。矩形开口的阀,其开口面积与阀芯位移成比例,可以获得线性的流量增益(零开口阀),使用较多。圆形窗口工艺性好,但流量增益是非线性的,只用于要求不高的场合。
3.1.5 按阀芯的凸肩数目划分
按阀芯的凸肩数目可划分为有二凸肩的、三凸肩的和四凸肩的滑阀,如图3-1所示。
二通阀一般采用两个凸肩,三通阀和四通阀可由两个或两个以上的阀芯凸肩组成。凸肩四通阀(图3-1(a))结构简单、阀芯长度短,但阀芯轴向移动时导向性差,阀芯上的凸肩容易被阀套槽卡住,更不能做成全周开口的阀,由于阀芯两端回油流道中流动阻力不同,阀芯两端面所受液压力不均,使阀芯处于静不平衡状态;阀采用液压或气动操纵有困难。三凸肩和四凸肩的四通阀(图3-1(b、c))导向性和密封性好,是常用的结构形式。