比例多路换向阀
多路换向阀是指以两个以上的换向阀为主体，集安全阀、单向阀、过载闷、补油
阀、分流阀、制动阀等于一体的多功能组合阀，它具有结构紧凑、管路简单、压力损失小、工作可靠和安装简便等优点。多路阀有整体式和组合式两种：①整体式多路阀结构紧凑，但对阀体铸造要求较高，比较适合于相对稳定的液压设备上使用；②组合式多路阀可按不同的使用要求组装，通用性较强。多路换向阀特别适合在工程机械中应用，挖掘机（单斗和斗轮挖掘机）、铲土运输机械（推土机、装载机、铲运机、自行式平地机）和工程起重机（汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机等）都广泛采用了多路阀控制的液压传动系统。随着加工工艺水平的提高和比例技术及电子技术的引入，多路换向阀有了长足的发展，出现了比例多路换向阀。
1．比例多路换向阎的组成
比例多路换向阀外形图如图49所示，它的压力最高可达42MPa，最大流量可达300L/min。阀体有钢和铸铁两种材料，钢件的承压能力强，但通流能力差；铸铁的通流能力强，但承压能力稍低些。比例多路换向阀可以由多至12片换向阀块组合在一起，采用负载敏感技术，使其输出流量不受负载影响，具有良好的比例特性。比例多路换向阀可以分成泵侧阀块、基本阀块、驱动阀块、端板、遥控单元、电子附件6大部分。这类阀可以细化分为泵侧阀块、换向阀块、手柄、阀心、端板、定位装置或盖板、比例电磁铁、遥控单元、电子附件等组成。
(1)泵侧阀块是连接液压泵和油箱的阀块，由进出油口、内置溢流阀、压力表接口、三通负载敏感流量控制阀、限压阀、卸荷阀等组成。有定量泵开式回路、变量泵闭式回路、恒压回路等形式供选择。
(2)基本阀块是比例多路换向阀的主体部分，由A油口、B油口、换向阀块、可互换的阀心、二通负载敏感流量控制阀、缓冲阀、补油阀、负载敏感限压阀等组成。
(3)驱动阀块是比例多路换向阀的驱动部分和定位装置或盖板，有开关电驱动、比例电磁铁驱动、液压驱动、手动驱动、电驱动十手动驱动、液压驱动十手动驱动等多种形式供选择。
(4)端板是比例多路换向阀最靠边基本阀块的终端块，把最靠边基本阀块的叠加油E1堵住或相互导通，有的带有附加的LS进口和回油接口。
(5)遥控单元是远端控制比例多路换向阀的电操作手柄和液控操作手柄，操作力小，一般装在驾驶室或控制室里。电操作手柄的形式有很多种，一个手柄可以控制多个阀，可以是开关，也可以是比例的。液控操作手柄品种较少，有单联和双联的，最多可以控制两个阀。
(6)电子附件是有流量调节单元、斜波发生器、速度控制单元、闭环速度控制单元、警报逻辑电路、闭环位置控制单元等供选择。
2．负载敏感流量控制阀的结构及原理
比例多路换向阀使用了负载敏感技术，在泵侧阀块中使用了三通负载敏感流量控制阀，保证泵的供油随负载变化而变化；在基本阀块中使用了二通负载敏感流量控制阀，保证比例多路换向阀的出油口的流量不随负载变化而变化。三通负载敏感流量控制阀结构图如图50所示，其原理图如图51所示，进油口1接泵出口，出油口2接油箱，控制油口3接执行机构的负载反馈压力L。，阀心的受力公式为
F1口=F3口+F弹簧
进油口1到出油2的液压油流量随控制油口3的压力升高而减小，随控制油口3的压力降低而增大，保证泵的供油随负载变化而变化，当执行机构停止工作时主阀心右移打开阀口，泵则通过该阀卸压，可以防止系统发热。
二通负载敏感流量控制阀结构图如图52所示，其原理图如图53所示，进油口2接泵出口，出油口1接比例多路换向阀的进油口，控制油口3经过外部节流口（是比例多路换向阀的阀口阻尼）后接到出油口1处，阀心的受力公式为
F1口=F3口+F弹簧
当进油口2没有油液通过时，阀心在弹簧的作用下左移，阀口全部打开；当进油口2有油液通过时，阀心在压力油的作用下右移，阀口趋于关闭，直至达到新的力平衡；当进油口2处压力增大时，出油口1处的压力也增大，阀心右移，阀开口减小；当进油口2处压力减小时，出油口1处的压力也减小，阀心左移，阀开口增大。当出油口1处的压力增大，控制油口3处的压力也增大，阀心左移，阀开口增大；当出油口1处的压力减小，控制油口3处的压力也减小，阀心右移，阀开口减小，由于压力补偿器不断地起补偿作用，使流量保持恒定，不随负载变化而变化，
3．比例多路换向阀的特点
(1)优点。①能够实现比例的无级调速控制，调节性能良好；②采用二通负载敏感流量控制阀，使执行元件的速度与负载变化无关；③能够满足多个执行机构同时工作，最多有12组执行机构，一般不超过8组执行机构；④采用三通负载敏感流量控制阀，泵的输出流量随负载变化而变化，提高了液压系统的效率，减少了系统发热；⑤具有减振削峰的功能，换向冲击小，系统运行平稳；⑥高集成性，体积小，质量小，适合于行走工程机械；⑦组合方便，调整方便，可靠性高；⑧操作形式有多种选择，既可以用电控制，又可以保留手动控制，也可以使用液动；⑨电子元件、附件齐全，可以轻松实现速度开环比例控制、位置开环比例控制、闭环速度比例控制和闭环位置比例控制；⑩引入了比例技术、GPS定位技术和CAN总线技术，可以实现工程机械的远程计算机控制或网络控制，使工程机械实现无人驾驶成为现实。
(2)缺点。①选型复杂，常常需要专业的技术人员才能正确选型；②价格较为昂贵。
4．选型注意事项
在选用比例多路换向阀时，要注意以下几点：
(1)在选用比例多路换向阀时，一定要看清其流量和压力，如允许泵的晟大流量和压力、阀输出的最大流量和压力等。若选型过小，往往会造成系统压力损失太大，使系统发热；若选型过大，则会造成经济上的浪费。
(2)在选择泵侧阀块时，一定要先确认是采用定量泵系统、变量泵系统，还是恒压系统，否则无法选型，有三通负载敏感流量控制阀、限压阀、卸荷阀等选项。
(3)在选择基本阀块时，要认真核对滑阀机能，确定选择什么附加功能，有二通负载敏感流量控制阀、缓冲阀、补油阀、负载敏感限压阀等选项。
(4)在选择驱动阀块时，可以选择一种驱动方式，也可以选择两种驱动方式。电驱动有开关电驱动和比例电驱动之分，比例电驱动有中等性能、高性能和极高性能之分，电压有直流12V和直流24V之分，手动操作有摩擦定位和弹簧复位之分，还有液控、气控和防爆系列比例电磁铁可供选择，要根据系统的需要做选择。
(5)在选择端板时，可以根据系统的要求选择油口堵住或相互导通、L3进口和回油接口的个数和接口形式。
(6)在选择遥控单元时，要注意哪些动作有联锁关系、哪几个动作要放到一个手柄上来控制和所控制阀的电压是多少等。
(7)在选择电子附件时，要根据自己的控制要求来进行选用，并要注意匹配。
(8)出口的连接形式有螺纹联接和法兰连接。
(9)可以把不同通径的比例多路换向阀组合在一起，需要用过渡连接板进行连接。
5．比例多路换向阀的应用
比例多路换向阀由于其自身的一些优点，越来越被人们所接受，被广泛用在建筑机械、森林机械、消防车辆、起重机、钻机、市政机械、混凝土拖泵、掘进机、摊铺机、高空作业车等设备上。
某工程机械的比例多路换向阍液压系统原理图如图54所示。从原理图可以看出使用的是变量泵，泵侧阀块选用的是变量泵中位闭式回路，带有压力表连接口；所有的基本阀块的A/B口都带有二通负载敏感流量控制阀，确保各个阀输出流量不受负载的影响，所有阀心选用的都是三位四通中位闭式的阀心。第一组基本阀块A/B口带有缓冲阀和补油阀，第二组基本阀块A/B口带有补油阀，第四组基本阀块A口带有补油阀，B口带有缓冲阀和补油阀，缓冲阀可以消除尖峰压力，使系统平稳，补油阀可以防止液压缸和马达吸空。
