液压基本回路之换向回路

已平面磨床工作台的往复运动实现课程导入，用实际问题激发学生学习兴趣，增强对技能“实践性”的认同感。结合换向回路实际应用，讲解其概念和基本要求。对于换向回路工作原理这一重点知识，配合直观明了的动画演示，讲解磨床工作台“右移”工作过程。再通过点拨提示，让学生自己分析工作台“左移”的过程，提高学生分析问题、解决问题的能力。最后抛出本堂课的难点问题——“换向阀处于中位时，工作台处于什么状态？”，通过分析、讲解、动画演示得出结论。课程最后进行小结和留下课堂思考题，既是知识拓展，又为以后学习打下基础。整堂课教学方法和教学内容表现形式的多样性，能有效冲击学习者的“听、视、想、评、悟”的综合效能。充分的调动了学生学习兴趣，提高了学生的学习能力，锻炼了学生综合素质。

本微课以平面磨床工作台为例介绍液压基本回路中的换向回路，详细讲解了换向回路的概念、基本要求和工作原理。通过动画演示，直观明了的阐述了工作台实现“左移”“右移”和“锁紧”的工作过程。

换向回路的作用是变换执行元件的运动方向。系统对换向回路的基本要求是：靠、灵敏、平稳、换向精度合适。执行元件的换向过程一般包括执行元件的制动，换向可停留和启动三个阶段。

换向回路是一种方向控制回路，其功能是控制执行元件启动、停止及运动方向（即控制液流的通、断及流向）。实现方向控制的基本方法是阀控，用方向控制阀分配液流；泵控是采用双向泵改变液流的方向和流量；执行元件控制是采用双向液压马达来改变液流方向。高性能的换向控制回路要求换向迅速、换向位置准确和运动平稳、无冲击。

换向回路是用于改变执行件运动方向的油路。简单的换向回路可以通过采用各种换向阀或改变双向变量泵的输油方向来实现。其中换向阀根据驱动操作形式有电磁阀、电液阀、手动阀。电磁阀又分直流和交流两种驱动形式，它的特点是换向动作快，有一定冲击，但交流电磁阀不宜频繁切换。

采用了普通三位四通电磁换向阀使液压缸起动、停止和改变运动方向。这种回路结构简单，使用元件少，冲击大，一般用在中小型液压系统中。

电磁阀通过和手动阀配合使用，可以实现一个往返行程的自动换向和停止，也可以与行程开关配合使用，实现多个往返行程的自动起动和换向，直到需要停止时方停止。连续往返换向油路如图1所示，整个回路由手动换向阀3（起动用）、液控换向阀4、单向调速阀5和6、行程阀7和8等组成。当操动手动阀接通油路后，行程阀7接通，控制油推动液控换向阀4左移，液压缸9左腔进油，推动活塞向右移动；当活塞杆上的撞块碰到右边的行程阀8时，液控换向阀4的控制油路接通回油油路，液控换向阀在弹簧作用下右移复位，液压缸9右腔进油，推动活塞向左移动，实现液压缸自动换向；当活塞杆上的撞块再碰到左边的行程阀时，液控换向阀4又自动换向，达到液压缸连续自动换向之目的。

电液阀的换向时间可以调整，换向较平稳，适合大流量的液压系统；采用变量泵来换向，换向平稳，但不适合换向频率较高的场合，而且构造复杂。对于换向要求平稳可靠和换向精度高的场合，可以采用特殊设计的换向阀。这类换向回路分时间控制制动式和行程控制制动式。

1．液控单向阀对柱塞缸下降失去控制

如图5中（a）所示回路中。电磁换向阀为O型，液压缸为大型柱塞缸，柱塞缸下降停止由液控单向阀控制。当换向阀中位时，液控单向阀应关闭，液压缸下降应立即停止。但实际上液压缸不能立即停止，还要下降一段距离才能停下来。这种停止位置不能准确控制的现象。使设备不仅失去工作性能，甚至会造成各种事故。

检查回路各元件，液控单向阀密封锥面没有损伤，单向密封良好。但在柱塞缸下降过程中，换向阀切换中位时，液控单向阀关闭需一定时问。若如图5中（b）所示，将换向阀中位改为Y型，当换向阀中位时，控制油路接通，其压力立即降至零，液控单向阀立即关闭，柱塞缸迅速停止下降。

2．液压缸运动相互干扰

如图5（a）所示回路中，液压泵为定量泵。缸1为柱塞缸，缸2为活塞缸。液控单向阀控制柱塞缸下降位置。两缸运动分别由两个电液换向阀控制。

这个回路的故障是：当柱塞缸1在上位，液压缸2开始动作时，出现柱塞缸自动下降的故障。

回路中，当电液换向阀控制液压缸2动作时，液压泵的出口压力随外载荷而升高。由于液控单向阀的控制油路与主油路相通，所以此时液控单向阀被打开，缸1的柱塞下降。由于柱塞自重及其外载作用．使柱塞缸排出的油液压力大于缸2的工作压力，这是进入缸2的流量为泵的输出流量与缸1排出的流量之和。形成缸2运动速度比没定值还高。

如图5中（b）所示。将控制柱塞缸的先导电磁换向阀的同油几直接通向油箱，在缸2运动时．液控单向阀的控制油路即无压力，柱塞缸1的柱塞就小会下滑运动。

3．换向时产生液压冲击

图6中（a）所示为采用‘位四通电磁换向卸荷回路，换向阀的中位机能为M型。该回路所属系统为高压大流量系统，当换向阀切换时，系统发生较大的压力冲击。

三位阀中位具有卸荷性能的除M型外，还有H型和K型。这样的回路一般用于低压（压力小于2.5MPa）、小流量（流量小于40L/min）的液压系统，是一种简单有效的卸荷方法。

对于高压、大流量的液压系统，当泵的出口压力由高压切换到几乎为零压，或由零压迅速切换上升到高压时，必然在换向阀切换时产生液压冲击。同时还由于电磁换向阀切换迅速，无缓冲时间，便迫使液压冲击加剧。

将三位电磁换向阀更换成电液换向阀，如图6中（b）所示，由于电液换向阀中的液动阀换向时间可调，换向有一定的缓冲时间，使泵的出口压力上升或下降有个变化过程，提高了换向平稳性，从而避免了明显的压力冲击。回路中单向阀的作用是使泵卸荷时仍有一定的压力值（0.2～0.3MPa），供控制油路操纵用。

以上分析主要适用于机床液压系统，因为机床液压系统不允许有液压冲击现象，任何微小冲击都会影响零件的加工精度。对于工程机械液压系统来说，一般都是高压、大流量系统，换向阀采用M型较多，为什么不会产生液乐冲击呢"_blank" href="/item/换向阀">换向阀一般都是手动的，换向阀切换时的缓冲作用是由操作者来实现的。换向阀的阀口电是一个节流口，操纵人员在操纵手柄时，应使阀口逐渐打开或关闭，避免形成液压冲击。

液压系统工作机构停止工作或推动载荷运行的间隔时间内，或即使液压泵存几乎零压下空载运行，都应使液压泵卸荷。这样可降低功率消耗，减少系统发热，延长液压泵的使用寿命。一般功率大于3kW的液压系统，都应具有卸荷功能。 2100433B