液压与气压传动4

SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动Chapter4控制元件本章主要内容：4.1阀的概述4.2阀心的结构和性能4.3常用液压控制阀4.5液压叠加阀、插装阀和多路阀4.6电液伺服控制阀4.7电液比例控制阀SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动目的任务:重点难点:了解液压与气压传动中各种控制元件的功用、工作原理、结构形式和性能特点；掌握主要控制元件的控制机制及其特性分析方法。换向阀的位、通、滑阀机能的概念；先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；减压阀、溢流阀的区别；调速阀的结构、工作原理、特性；比例阀与普通阀的区别；各种控制阀符号的含义。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动Part4.1阀的概述阀有三大类：方向阀、压力阀和流量阀。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制系统的压力和流量。方向阀则利用通流通道的更换控制流体的流动方向。在结构上，所有的阀都由阀体、阀心（座阀或滑阀）和驱使阀心动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）组成。在工作原理上，所有阀的开口大小，进、出口间的压差以及流过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，仅是各种阀控制的参数各不相同而已。阀是用来控制系统中流体的流动方向或调节其压力和流量的SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件表4-1阀的分类分类方法种类详细分类按机能分类压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等流量控制阀节流阀、单向节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、比例流量控制阀、排气节流阀等方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向控制阀、快速排气阀、脉冲阀等按结构分类滑阀圆柱滑阀、旋转阀、平板滑阀座阀锥阀、球阀射流管阀喷嘴挡板阀单喷嘴挡板阀、双喷嘴挡板阀阀可按不同的特征进行分类!液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件分类方法种类详细分类按操纵方法分类手动阀手把及手轮、踏板、杠杆机动阀挡块及碰块、弹簧液/气动阀液动阀、气动阀电液/气动阀电液动阀、电气动阀电动阀普通/比例电磁铁控制、力马达/力矩马达/步进电动机/伺服电动机控制按连接方法分类管式连接螺纹式连接、法兰式连接板式/叠加式连接单层连接板式、双层连接板式、整体连接板式、叠加阀、多路阀插装式连接螺纹式插装（二、三、四通插装阀）、盖板式插装（二通插装阀）液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件分类方法种类详细分类按控制方法分类比例阀电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀；气动比例压力阀、气动比例流量阀伺服阀单、两级（喷嘴挡板式、滑阀式）电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀、气动伺服阀数字控制阀数字控制压力阀、数字控制流量阀与方向阀按输出参数可调节性分类开关控制阀方向控制阀、顺序阀、限速切断阀、逻辑元件输出参数连续可调的阀溢流阀、减压阀、节流阀、调速阀、各类电液控制阀（比例阀、伺服阀）液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动Part4.1.1阀性能的基本要求动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，寿命长。流体流过时压力损失小。密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。系统中所用的阀，应满足如下要求：SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动Part4.2阀心的结构和性能Part4.2.2卡紧力一般滑阀的阀孔和阀心之间有很小的缝隙，当缝隙中有油液时，移动阀心所需的力只须克服粘性摩擦力，数值应该是相当小的。可是实际情况并非如此，特别在中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后（一般约5min左右），这个阻力可以大到几百牛，使阀心重新移动十分费力。这就是所谓滑阀的液压卡紧现象。引起液压卡紧的原因，有的是由于脏物进入缝隙而使阀心移动困难，有的是由于缝隙过小在油温升高时阀心膨胀而卡死。但是主要的原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动为了减小液压卡紧力，可以采取下述一些措施：1）提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。阀心的圆度和圆柱度允差为0.003~0.005mm，要求带顺锥，阀心的表面粗糙度Ra值不大于0.2μm，阀孔Ra值不大于0.4μm。2）在阀心台肩上开出平衡径向力的均压槽。如图4-6所示。槽的位置应尽可能靠近高压端。槽的尺寸是：宽0.3~0.5mm，深0.5~0.8mm，槽距1~5mm。3）使阀心或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振动或摆动。4）精细过滤油液。图4-6均压槽的位置SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动Part4.3.1方向控制阀表4-4方向控制阀的类型常用的方向控制阀的类型如表4-4所示。1）、普通单向阀(单向阀)checkvalve它只允许油液沿一个方向通过，而反向液流被截止，亦称逆止阀、止回阀，要求其正向液流通过时压力损失较小，反向截止时密封性能好。单向阀包括普通的单向阀和液控单向阀两种。单向阀普通的单向阀液控单向阀图形符号第四章控制元件液压与气压传动1.单向阀SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院2）、液控单向阀(pilotcheckvalve)•组成：普通单向阀+小活塞缸•特点：a.无控制油时，与普通单向阀一样，•b.通控制油时，正反向都可以流动。1PK2P第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院1）单向阀安置在液压泵的出口，一方面防止由于系统压力突然升高而损坏液压泵或因系统压力冲击影响泵的正常工作；另一方向在泵不工作时防止系统的油液到流经泵回油箱。应用：2）将单向阀换上较硬的弹簧，使开启压力达到0.2～0.6MPa或(0.3～0.5)MPa，放置在回油路上，可作背压阀用。3）单向阀可与减压阀、节流阀、顺序阀并联组成复合阀。第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院4）锁紧油缸；控制重物下放速度；起保压作用。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动２.换向阀（directionalvalve）换向阀是利用阀心在阀体中的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，从而使执行元件启动、停止或变换运动方向。1）流体流经阀时的压力损失要小。2）互不相通的通口间的泄漏要小。3）换向要平稳、迅速且可靠。对换向阀的主要要求：按通路分类：二通、三通、四通、五通等等按工作位置数分：二位、三位、四位等等电磁换向阀液动换向阀电液动换向阀按控制方式分类换向阀手动换向阀机动换向阀（行程换向阀）气动换向阀滑阀式换向阀按阀芯的形式分类转阀式换向阀第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院换向阀分类：SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动换向阀的工作原理：图4-11所示为滑阀式换向阀的工作原理。阀心在中间位置时，流体的全部通路均被切断，活塞不运动。当阀心移到左端时，泵的流量流向A口，使活塞向右运动，活塞右腔的油液流经B口和阀流回油箱；反之，当阀心移到右端时，活塞便向左运动。因而通过阀心移动可实现执行元件的正、反向运动或停止。图4-11滑阀式换向阀工作原理和图形符号a）示意图b）图形符号•方格数即“位”数，三格即三位；•箭头表示两油路连通。“⊥”表示油路不通。在一个方格内，箭头或“⊥”符号与方格的交点数为油路通路数，即换向阀与外部连接的管道数，即“通”数；•每个换向阀都有一个常态位（即阀芯在未受到外力作用时的位置）。在液压系统图中，换向阀的符号与油路的连接一般应画在常态位上。•换向阀=操纵方式+位和通路p—压力油口A、B—工作油口O/T—回油口—表示油流方向—表示油道封闭换向阀的位和通路符号第四章控制元件液压与气压传动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动表4-5滑阀式换向阀主体部分的结构形式名称结构原理图图形符号使用场合二位二通阀控制油路的接通与切断（相当于一个开关）二位三通阀控制液流方向（从一个方向变换成另一个方向）二位四通阀控制执行元件换向不能使执行元件在任一位置上停止运动执行元件正反向运动时回油方式相同三位四通阀能使执行元件在任一位置上停止运动二位五通阀不能使执行元件在任一位置上停止运动执行元件正反向运动时可以得到不同的回油方式三位五通阀能使执行元件在任一位置上停止运动SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动图4-12手动换向阀（三位四通）a）弹簧自动复位结构b）弹簧钢球定位结构滑阀的操纵方式1）手动换向阀:利用手动杠杆改变阀芯位置实现换向a为弹簧自动复位结构的阀松开手柄，阀心靠弹簧力恢复至中位，适用于动作频繁、持续工作时间较短的场合，操作比较安全，常用于工程机械。b为弹簧钢球定位结构的阀，当松开手柄后，阀仍然保持在所需的工作位置上，适用于机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长的情况。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动2）机动换向阀图4-13所示为机动换向阀及其图形符号，它依靠挡铁或凸轮来压迫阀心移动，从而实现液流通、断或改变流向。图4-13机动换向阀1—滚轮2—阀心3—弹簧SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动图4-14交流二位三通电磁换向阀及其干式电磁铁结构图1—衔铁2—线圈3—密封圈4—推杆5—阀心6—弹簧7—阀体3）电磁换向阀电磁换向阀借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变液流流向。这类阀操纵方便，布置灵活，易实现动作转换的自动化，因此应用最广泛。电磁阀的电磁铁按所用电源的不同，分为交流型、直流型和交流本整型三种；按电磁铁内部是否有油侵入，又分为干式、湿式和油浸式三种。SchoolofMechanicalEngineering东南大学机械工程学院第四章控制元件液压与气压传动图4-15直流