阀门是液压设计人员的敲门砖。每个液压系统都包含一个泵，用于向各种油缸和马达组合提供液压能量。然而，阀门技术的组合方式千变万化，其数量之多，恐怕只有棋盘上的棋子才能与之媲美。本文将为您介绍各种可用的阀门技术，助您打造独具特色的液压控制方案。
一般来说，阀门可分为三大类控制功能：方向阀、流量阀和压力阀（以及它们的混合型）。方向阀控制油缸的线性运动方向，使其能够伸缩，同时还能对液压马达进行双向旋转控制。流量控制阀负责限制或改变流经特定子回路的液压油流量，从而改变执行器的转速。当然，任何负责限制压力的阀门也同样会限制作用力，因为压力和作用力本质上是同一概念的不同表现形式。
我可以想到一些无需流量阀或压力阀即可控制执行器的巧妙方法，但除非你持续且无任何变化地运行单向马达，否则几乎每个回路都必须使用众多可选的方向阀之一。从简单地开启和关闭以允许或阻止流量的锥阀，到移动液压系统中使用的复杂滑阀，方向控制工具的种类之多令人惊讶。
最简单、最便宜，或许也是用途最广泛的阀门是螺纹式阀芯。这种阀门的价格可能仅比镀镍三通略高，它利用一个或多个符合行业标准的带端口腔体来容纳其纤细的分段式阀体。这些阀门大多采用阀芯或滑阀技术，通过螺纹旋入一个复杂的、经过精密加工的金属腔体中，该腔体与端口相交。
虽然插装阀通常安装在直列式阀体中，例如泄压阀的双端口阀体，但使用接头、软管和管路将各个组件连接起来可能相当繁琐复杂。插装阀更适合安装在定制的组合阀块中，将整个阀门和控制回路整齐地集成到铣削加工的铝或钢坯中。这样的阀块可以仅将两个阀门集成在一个便捷紧凑的组件中，也可以与数十个阀门组合，构成一个具有多种复杂功能的复杂回路。
与独立式阀门、工业叠式阀门，甚至是高端移动式模块化阀门相比，批量购买歧管时，插装阀的经济性极佳。集成电路的初始成本很大一部分在于工程设计工作（图 1），即在数控铣床上加工测试件之前，将 3D 插装阀模型封装到封装体中。这项工程设计和机床设置工作成本高昂，因此，如果您只需要一个歧管，最好考虑叠式阀门或独立式阀门。
一些大型插装阀制造商提供数百种不同尺寸和流量的阀门设计。虽然一些不太常见的阀门可能需要等待八周或更长时间才能到货，但要定制您的回路，没有比这更好的方法了，因为您可以找到独一无二的阀门组合。这些阀门包括：压力补偿器、负载梭阀、热力泄压阀、热油梭阀、掌式二合一阀、手泵插装阀、双向泄压阀、扭矩分配器、防气蚀泄压阀、流量分配器、压力补偿比例流量控制器、孔板，当然还有带动态负载感应的优先按需压力补偿器。
确实有点长，但这份清单展示了种类繁多的阀门，它们可以轻松集成到任何电路中，实现其他方式无法实现的功能和组合。插装阀的缺点是其流量通常有限，尤其是电磁阀。要实现大流量，通常需要先导阀，但许多阀门制造商提供的插装阀性能与插入式逻辑元件类似，这又带来了另一个优势。
滑入式逻辑元件是液压阀设计人员众多工具中的又一选择。与插装阀类似，不同之处在于它通过盖板固定在歧管中，是市场上流量最高的阀门之一。尽管制造精密，但结构简单。滑入式逻辑元件有多种 2/2 锥阀配置可供选择，与先导阀组合使用时，可作为方向阀、压力阀和流量阀。
图 2. 插装式阀，也称为逻辑元件。图中所示均为同一功能阀，并标有 ISO 1219 符号，而其他阀门则采用经典的 DIN 图纸样式。
与插装阀回路一样，这些阀也高度可定制，但并非人人都能驾驭。务必仔细研究它们的使用和应用，因为它们的回路设计兼顾了压差和流路等因素，并融入了创造性的元素。它们几乎都带有弹簧偏置，可以通过改变阀芯一侧的压力来控制其完全开启或关闭。乍一看，它们似乎不如滑阀实用，但一旦深入了解面积比、先导阀和巨大的流量潜力，一些设计人员就会发现，他们更倾向于只使用插装阀。
这些也称为逻辑元件，它们既简单又复杂。例如，要实现一个四通三位电磁阀，至少需要八个独立的阀门：四个逻辑元件和四个先导阀。为了更好地理解这一点，请参考图 2，它展示了这些阀门的巧妙之处。不用担心，它们的功能都相同；我只用 ISO 1219 符号表示第一个阀门，其余阀门则采用经典的 DIN 标准图解。
花些时间仔细研究一下这个原理图。你会发现，先导泄压阀控制插装阀的方式与其他先导式阀门非常相似，都是通过泄放流量来无级调节压力。同样的原理也适用于每个逻辑元件。想象一下，如果用比例阀替换 2/2 先导阀会是什么效果。通过计量逻辑元件的先导侧，你就可以逐步打开阀门，从而计量流量。而且，在同一个回路中，你还可以计量进油量、出油量，甚至还可以加入一些气缸再生功能。花点时间了解一下插装式阀——我保证你不会后悔的。
让我们先退一步，讨论一下设计师在控制液压机械时可以采用的另一种完全不同的方法：杠杆阀。杠杆阀有多种形式，从整体式阀、基本分段式阀，到用于更复杂机械的更高级的电液比例阀。
单阀芯整体式阀组带有集成溢流功能，是实现机器控制最简单、最经济的方案，只需一个泵和一个执行器即可完成液压回路。料仓翻斗机、劈木机和液压绞车等经济型机械都非常适合使用整体式阀组。需要更多功能？没问题，您可以选择带有独立控制杆的 2 阀芯、3 阀芯或 8 阀芯阀组，每个执行器都配有专用控制杆。
虽然设计和构造都很简单，但您仍然可以升级和改装以适应您的应用。阀芯可以轻松更换，以适配电机、开放式、封闭式或其他类型的阀芯，满足您的需求；手柄套件则提供弹簧中心或定位销两种选择。这类阀门的独特之处在于其启动功能，即当压力超过启动设定值时，定位销会自动弹回中心位置，非常适合用于劈木机。移动式杠杆阀的另一个独特之处在于其动力超越功能，该功能允许阀门通过适配的油箱接口向下游的辅助阀供油。
杠杆阀升级可显著提升其多功能性，包括液压或气动先导操作、电磁阀驱动、比例线圈、工作端口泄压阀和负载控制阀。一些大型厂商生产的高端分段式比例阀具备负载感应、流量分配、CAN网络兼容性，并可根据应用需求增减阀段。在许多情况下，对于这类电子控制精密的阀门而言，“杠杆”功能需要额外付费，这也凸显了这些可自动化的阀门与用于牲畜挤压装置的整体式阀门之间的巨大差异。
或许只有可堆叠式工业阀的尺寸和用途范围比它更广泛。这类阀门有时被称为 ISO 或 CETOP 阀，并采用常见的 NFPA 命名法，例如 D03 或 D05，是全球工厂的必备设备。这些模块化阀门（图 3）通过螺栓固定在底板或歧管上，方向控制阀安装在一系列辅助阀的顶部。泄压阀、流量控制阀、减压阀、PO 止回阀以及许多其他选件都安装在歧管和方向控制阀之间，每个阀门都具有相同的端口模式，以串并联方式贯穿所有阀门，并通过拉杆或内六角螺钉固定。
图 3. 可堆叠工业阀门，有时被称为 ISO 或 CETOP 阀门，采用熟悉的 NFPA 命名法，例如 D03 或 D05，具有模块化设计，并通过螺栓固定在底板或歧管上，方向阀安装在一叠附件阀门的顶部。
D03阀门相对经济实惠，具体价格取决于品牌；但是，尺寸越大，价格可能迅速上涨。如果您不熟悉这些阀门，以下是简要的尺寸说明，请注意D02阀门现在很少使用：NG4=D02，NG6=D03，NG10=D05，NG16=D07，NG25=D08，NG32=D10。这些阀门的流量范围从D03阀门的低流量开始，具体取决于阀芯类型，但D10阀门的流量可达每分钟数百加仑。此外，想象一下堆叠起来的D10阀门有多么庞大——仅方向控制阀（包括先导阀）就有11英寸高。
可堆叠式工业阀的真正优势在于其控制性能。除了支持各种网络连接方式外，这些阀门在电比例控制领域堪称翘楚。它们提供多种型号，从只需低成本阀门控制器的简易型低流量D03，到配备板载电子元件和主级及先导阀芯LDT位置监测功能的D10顶级型号，应有尽有。这些现代高响应比例阀的流量和压力精度，仅次于久负盛名的伺服阀。
伺服方向控制阀是高精度比例流量控制阀的极致之选，其内部机械反馈机制是其结构固有的。与传统的阀芯不同，伺服方向控制阀采用扭矩电机驱动挡板旋转，从而控制流入阀芯两侧先导腔的流体流量，进而引导阀芯换向。如果流体作用力使阀芯偏离预设位置，连接挡板和阀芯的反馈线会自动调节先导流量，使阀芯回到预设位置。
从小型6号插装式止回阀到巨型先导式比例阀，液压设计人员可选择的阀门种类繁多。然而，尽管存在各种富有创意的控制方案，设计师们往往还是会固守自己熟悉的领域，这令人遗憾。尽管如此，我仍然鼓励您跳出思维定式，探索一下上面提到的其他阀门类型。
