第5章液压控制阀

第5章：液压控制阀液压控制阀对液压系统所需的液体压力、流动方向、流量大小进行控制调节，以满足执行元件克服外部载荷、改变运动方向和运动速度的要求。结构性能原理应用学习注意四个要点2020/1/72第5章目录5.1概述5.2方向控制阀5.3压力控制阀5.4流量控制阀5.5插装阀5.6电液比例控制阀2020/1/735.1概述阀的功用阀的分类结构共性原理共性控制调节流向、压力、流量方向阀、压力阀和流量阀阀体、阀芯和控制操纵机构三部分组成利用阀芯相对阀体的移动，改变阀口通流面积液压控制阀对液压系统所需的液体压力、流动方向、流量大小进行控制调节，以满足执行元件克服外部载荷、改变运动方向和运动速度的要求。2020/1/745.2方向控制阀解决液流的定向、换向、锁闭问题。每个通油口只有两种状态：非通即断2020/1/75上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。321ABAB3211—阀体；2—阀芯；3—弹簧；直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。2020/1/765.2.2单向阀⑴普通单向阀直角式单向阀75.2.2液控单向阀(1)液控单向阀的工作原理和图形符号2020/1/78图5.13简式外泄型液控单向阀1--控制活塞；2--顶杆；3--阀芯。9内泄式K(3)带卸荷阀的液控单向阀若在控制口K加控制压力，先顶开卸荷阀芯3，B腔压力降低，活塞5继续上升并顶开主阀芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向导通。此阀适用于反向压力很高的场合。图5.14(a)带卸荷阀的内泄式液控单向阀2-主阀芯;3-卸荷阀芯;5-控制活塞123456AB10534右图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统；泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。普通单向阀和液控单向阀的应用(1)用单向阀将系统和泵隔断11(2)用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。2143普通单向阀和液控单向阀的应用12(3)用单向阀产生背压在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。背压阀pb普通单向阀和液控单向阀的应用13(4)用单向阀和其它阀组成复合阀由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。普通单向阀和液控单向阀的应用14在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。ABKG(5)用液控单向阀使立式缸活塞悬浮普通单向阀和液控单向阀的应用15(6)用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁将高压管A中的压力作为控制压力加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1和阀2均闭锁。这样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。12AB普通单向阀和液控单向阀的应用2020/1/7162020/1/7175.2.1换向阀⑴典型结构分析2020/1/718换向阀用于改变液流方向，将换向阀与缸连接，可方便地改变缸的活塞运动方向。换向阀的类型:按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式和气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。19换向阀的工作原理TPAB如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P—压力油口；A、B—工作油口；T—回油口。PTBA弹簧对中型20PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB换向阀的工作原理弹簧对中型2020/1/72121换向阀的“通”和“位”“位”—指阀芯的与阀体（或阀套）的相对位置，通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。“通”—主要油道接口所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。2020/1/722（3）中位滑阀机能中位机能？中位机能的实现？改变阀芯的几何尺寸或形状。中位机能的选用？滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。2020/1/72323O型机能H型M型P型2020/1/72424Y型机能——Ｐ封闭，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型机能——Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封闭。Ｘ型机能——Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之间只有很小的缝隙连通。Ｊ型机能——Ｐ、Ａ封闭，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型机能——Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封闭。Ｎ型机能——Ｐ、Ｂ封闭，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型机能——Ｐ、Ｔ封闭，Ａ、Ｂ互通。除上述四种常用的机能外，根据油口通断情况不同尚可组合成多种机能，不过这些机能多用在特殊场合：2020/1/725三位四通手动换向阀中位手柄阀芯复位弹簧2020/1/726三位四通手动换向阀右位手柄阀芯复位弹簧2020/1/72727此类控制方式的“信号源”是缸的运动件。例如将挡块固定在运动的活塞杆上，当挡块触压阀推杆2的滚滚轮1时，推杆2即推动阀芯3换向。挡块和推杆2端部的滚轮脱离接触后，阀芯即可靠弹簧复位。此种阀的控制方式因和缸的行程有关，也有管此类阀叫“行程阀”。1—滚轮2—推杆3—阀芯图5.18机动换向阀机动换向阀2020/1/72828(a)图5.21电磁阀原理图1,2—线圈;3,4—对中弹簧;5,6—套筒;7—阀芯;8,9—衔铁;10,11—推杆1542911673108APBT(b)(a)结构原理图(b)图形符号图29电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。(1)直流电磁铁和交流电磁铁电磁换向阀阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种：①交流电磁铁，寿命较短。②直流电磁铁，需要专用直流电源，使用寿命较长。③本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。(2)干式、油浸式和湿式电磁铁不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。2020/1/730（4）电液换向阀31电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。电液动换向阀2020/1/732简化职能符号图形符号2020/1/73333电磁球式换向阀常开型二位三通电磁球式换向阀。密封性好，介质可以是水、乳化液和矿物油；工作压力可高达63MPa。2020/1/7341.O型机能的三位四通电液换向阀中的先导电磁阀一般选用何种中位机能？由双液控单向阀组成的锁紧回路中换向阀又选用什么机能？为什么？2.2.将P98-99页表中的阀的职能符号和中位机能符号和相应的名称抄写一遍。习题2020/1/7355.3压力控制阀溢流阀2020/1/736压力控制阀工作原理的基础⑴压力是如何形成的？克服油液流动的阻力⑶阀芯上的液压作用力与弹簧力平衡：pAv==Fs⑵阀口的流量—压力特性：q=KAT(Δp)m⑷压差原理2020/1/7375.3.1溢流阀调压——如何调压？功用恒压(稳压）如何恒压？恒定什么地方的压力？限压——如何限压？2020/1/738⒈直动型溢流阀—⑴结构2020/1/739图6.7图形符号直动型溢流阀结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。锥阀芯与面测压调压手柄调压弹簧6.1.1直动型溢流阀2020/1/740⒈直动型溢流阀—⑵工作原理安全限压原理溢流恒压原理如何调压？主油路控制油路泄油路恒压条件：必须有溢流CostAxxkpvvo)(2020/1/7416.1.2先导型溢流阀(1)三节同心先导型溢流阀阀口处同心活塞处同心导向处同心2020/1/742⒉先导型溢流阀⑴：结构2020/1/743图6.11二节同心先导式溢流阀(2)二节同心先导型溢流阀阀口处同心导向处同心2020/1/744⒉先导型溢流阀⑵：工作原理2020/1/745电磁溢流阀电磁溢流阀电磁溢流阀是电磁换向阀与先导式溢流阀的组合，用于系统的多级压力控制或卸荷。电磁阀部分先导式溢流阀部分2020/1/746电磁溢流阀原理图电磁阀通电卸压先导式溢流阀部分PT符号2020/1/747⒊溢流阀的基本功用2020/1/748先导型溢流阀外控口K用法用另外的调压阀来取代自身的导阀控制主阀上腔压力。关键问题：接外控口K的调压阀的调定压力应低于原导阀调定压力。2020/1/749外控口K的用法多级调压外控口通油箱卸荷远程调压2020/1/750⒋溢流阀的静态特性—⑴压力流量特性压力流量特性又称溢流特性，表示溢流阀在某一调定压力下工作时，溢流量的变化与阀进口实际压力的关系。（理论上的分析结果）调压偏差越小，恒压性能越好。2020/1/751⒋溢流阀的静态特性—⑵启闭特性为保证溢流阀有良好的静态特性，一般规定其开启比不应小于90%，闭合比不应小于85%。考虑了阀的制造质量的实际的流压特性溢流阀的启闭特性是指溢流阀从刚开启到通过额定流量(也叫全流量)，再由额定流量到闭合(溢流量减小为额定值的1%以下)整个过程中的压力—流量特性。2020/1/752⒋溢流阀的静态特性—⑶压力稳定性等由两个指标来衡量：一是在额定流量qn和额定压力pn下，进口压力在一定时间(一般为3min)内的偏移值；二是在整个调压范围内，通过额定流量时进口压力的振摆值。对中压溢流阀，这两项指标均不应大于±0.2MPa。如果溢流阀的压力稳定性不好，就会出现剧烈的振动和噪声。⑷卸荷压力在调定压力下，通过额定流量时，将溢流阀的外控口与油箱连通，使主阀阀口开度最大，液压泵卸荷时溢流阀进出油口的压力差，称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过阀口时的能量损失就越小，发热也越少，表明阀的性能越好。⑶压力稳定性2020/1/7532020/1/754⒌溢流阀的动态特性：曲线2020/1/755卸荷溢流阀2020/1/7565.4减压阀减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。减压阀也有直动型和先导型之分，直动型减压阀的工作原理如图6.4所示，但直动型减压阀较少单独使用。减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，采用出口压力负反馈，常开。泄油口L（在侧面，图中看不见）泄油口L出油口P2出油口P2进油口P1进油口P15.3.2减压阀如何实现减压？减压后，如何实现恒压？2020/1/758先导级由减压出口供油式2020/1/759☆溢流阀与减压阀的比较⑵进油路控制出油路控