液压阀学习课件

第六章液压控制阀HydraulicControlValve本章介绍可用于控制液流的压力、方向和流量等运动参数的元件或装置称为液压控制阀，本章主要介绍：•方向控制阀•压力控制阀•流量控制阀•插装阀液压控制阀的分类1.按功能:方向控制阀——用于控制液流的流动方向；压力控制阀——用于控制液流的压力大小；流量控制阀——用于控制液流的流量大小；2.按阀芯结构:滑阀——阀芯为多端圆柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；锥阀——阀芯为锥柱体，阀芯相对阀体作轴向运动；转阀——阀芯为带圆周方向槽的圆柱体，阀芯相对阀体转动；3.按控制方式:有手动操作、电磁铁控制、比例电磁铁控制、液压控制等。4.按安装方式:板式阀、管式阀、叠加阀、插装阀等。(1)共同点①从结构上来说，所有的阀都由阀体、阀芯和操纵机构部分组成。②从原理上来说，所有的阀都是依靠阀孔的开、闭来限制或改变油液的流动和停止的。③只要有油液流过阀孔，都要产生压力降和温度升高等现象。通过阀孔的流量，与通流面积和阀孔前后压力差有关。④从功能上来说，阀不能对外做功，只是用以满足执行元件的压力、速度和换向等要求。(2)基本要求①阀的动作要灵敏，工作可靠，冲击和振动尽量小。②油液通过阀时的压力损失要小。③阀的密封性能好，不允许有外泄漏。④阀的结构要简单紧凑、体积小、通用性大。控制阀的共同点及基本要求第1节方向控制阀•DirectionalControlValve能同时控制几个油孔的通断，从而使流过阀孔的液流可以改变方向的阀叫方向控制阀。•方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。它包括单向阀和换向阀。–单向阀有普通单向阀和液控单向阀。–换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。1.1单向阀(CheckValve,No-returnValve)单向阀是一种特殊的方向控制阀，它只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。1.1.1普通单向阀(1)普通单向阀的原理图6.1-1中，图a表示A腔和B腔导通的情况，因单向阀的弹簧很软，A腔很小的油压即可顶开阀芯，而A、B腔互通。图b表示反向情况，此时B腔压力较高，B腔的压力较高将阀芯紧紧压在阀座上。B腔和A腔形成断路。图6.1-1普通单向阀(b)正向导通，反向不通普通单向阀普通单向阀是只允许液流一个方向流动，反向则被截止的方向阀。要求正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。图形符号工作原理左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。正向开启压力只需（0.03～0.05）MPa，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能良好。开启后进出口压力差（压力损失）为（0.2～0.3）MPa.。单向阀只允许工作油液向一个方向流动。对于图示流动方向，在复位弹簧和工作油液作用下，阀芯将阀口关闭。单向阀中也可以不带复位弹簧。由于在关闭位置不允许有泄漏，所以，单向阀通常为开关阀式结构。对于图示流动方向，在工作油液作用下，单向阀开启。(3)普通单向阀的符号普通单向阀的符号见图6.1-4。图6.1-4(a)是单向阀的符号。图6.1-4(b)是单向元件的符号，单向元件和其它阀组合后，成为组合阀，例如单向顺序阀、单向节流阀等。ABAB(a)单向阀(b)单向元件图6.1-4单向阀的职能符号对于液控单向阀，可以通过控制油口（X）开启，这时允许工作油液双向流动。图示为液控单向阀处于静止位置，此时油口B与油口A不接通。1.1.2液控单向阀(PilotCheckValve)如果控制油口（X）有信号，则液控单向阀开启，油口B与油口A接通。为了可靠开启液控单向阀，控制活塞有效面积必须大于阀口有效面积。液控单向阀也可用于双液控单向阀。(1)内泄式液控单向阀内泄式液控单向阀的工作原理见图6.1-5。当控制口的控制压力pk=0时，液流从阀的A腔顶开阀芯2到达B腔形成正向流动，反向不能导通，此时液控单向阀和普通单向阀完全相同。若控制口加上控制压力pk，即便A腔为低压，B腔为高压，控制活塞6在pk作用下，顶杆顶开阀芯2使B、A腔连通，形成反向导通，油自B腔可流到A腔。此类阀无专门的泄油口，A腔的压力pA作用在控制活塞的上端面上，形成控制压力pk的阻力。若pA=0时,pk=(0.4~0.5)pB。若pA0时所需的pk更大。换句话说，也就是A腔和B腔压力所形成的力，对控制活塞来说都是阻力。只有消除或减小这些阻力，才能减小控制压力。1—阀体；2—阀芯；3—弹簧；4—阀盖；5—阀座；6—控制活塞；7—下盖。A—正向进油口;B—正向出油口K—控制口图6.1-5内泄式液控单向阀(2)外泄式液控单向阀外泄式液控单向阀的原理见图6.1-6。将图6.1-5和图6.1-6进行比较，图6.1-6结构上有改进。在图6.1-5中压力作用在控制活塞的上端面上承压面积较大，在图6.1-6中压力作用在控制活塞和推杆的差径面积上承压面积很小，所以由pA引起的阻力大大减小，因而控制压力pk也就大大减小。为了使控制活塞能够上下移动，加了外泄口L，使控制活塞上行时不致将控制活塞上腔的油封死。但是压力pB形成的阻力并没有减小。图6.1-6外泄式液控单向阀A—正向进油口;B—正向出油口K—控制口123456AB图6.1-7带卸荷阀的液控单向阀1-上盖;2-主阀芯;3-卸荷阀芯;4-阀体;5-控制活塞;6-下盖A-正向进油口;B-正向出油口;K-控制口(3)带卸荷阀的液控单向阀带卸荷阀的液控单向阀的原理图见图6.1-7。正向流动时，A腔的压力pA顶开阀芯2，A腔和B腔沟通，油从A腔流到B腔。当B腔压力较A腔为高时，阀芯2下移，关闭通油口，油不能自B腔流到A腔。此时阀的工作和普通单向阀相同。若pB高于pA，又要求阀导通，此时在控制口K加控制压力pk。控制活塞5上行。顶开卸荷阀芯3，B腔和A腔连通,等pB下降接近于pA时，件5继续上升顶开主阀芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向导通。当去掉控制压力pk后，件2和件3复位。此阀适用于反向压力很高的场合。不管是否带泄荷阀，液控单向阀均用图6.1-8所示的符号表示。ABKABK图6.1-8液控单向阀符号〈a〉内泄式〈b〉外泄式(4)液控单向阀符号如果液压缸无泄漏，则双液控单向阀能够可靠地将其定位。当进油口A1和A2无工作油液时，油口B1和B2则关闭。(5)双液控单向阀当进油口A1有工作油液时，左边单向阀开启，从而与油口B1接通，同时，控制活塞向右移动，也使油口B2与进油口A2接通，工作油液从油口B2流向进油口A2。当进油口A2有工作油液时，情况刚好相反。1.1.3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在图6.1-9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。(2)用单向阀将执行机构和系统隔断在图6.1-9中，由换向阀3和4分别控制两个缸的进退。在换向阀3、4和系统之间放置了两个单向阀1、2。这两个单向阀将两个缸和系统隔断。当正常工作时，系统的压力油分别经过单向阀1、换向阀3以及单向阀2、换向阀4分别进入液压缸。若系统由于某种原因失压时，因为单向阀的作用，缸仍可维持一定压力，从而可防止因负载力，或运动件的自重使缸的活塞反向运动。这样两个单向阀将缸和系统隔断，使两个缸可不互相影响。图6.1-9单向阀应用单向阀5可阻止系统中的油倒流。单向阀1、2将两个缸和系统隔断，使两个缸可不互相影响。在图6.1-10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图6.1-10单向阀隔开高低压泵(3)用单向阀将两个泵隔断在图6.1-11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，叫做背压口其数值不高一般约为0.5MPa，但使无杆腔中的压力不会为零。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。背压阀图6.1-11单向阀作背压阀(4)用单向阀产生背压(5)用单向阀和其它阀组成复合阀在图6.1-12中，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，单向换向阀等。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。图6.1-12单向阀和节流阀组成复合阀在图6.1-13中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供油，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。图6.1-13使立式缸活塞悬浮(6)用液控单向阀使立式缸活塞悬浮(7)用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁图6.1-14AB12图6.1-14在图6.1-14中，若A为高压进油管，B为低压排油管，对液控单向阀1而言，油正向通过，所以无需加控制压力油即可顺利通过。与此时，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。此时活塞不管是受到正向负载力还是反向负载力，因缸两腔的油均被封死，活塞不能运动，这样就形成了缸的双向闭锁。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。图示说明双液控单向阀与三位四通换向阀一起使用，以竖直定位负载。这里三位四通换向阀中位机能为Y型，即其在静止位置时，工作油口A和B接油箱。这意味着双液控单向阀的进油口A1和A2都无工作油液，从而使液压缸进出油路关闭。驱动二位四通换向阀动作，工作油液使液控单向阀开启，从而使液压缸活塞杆伸出。当将二位四通换向阀复位时，无杆腔中工作油液被液控单向阀封闭，液压缸活塞杆保持伸出状态。现驱动二位三通换向阀动作，则液控单向阀的控制活塞复位，即液控单向阀开启，液压缸活塞杆开始回缩。在液压缸活塞杆回缩过程中，二位三通换向阀处于静止位置，从而使液控单向阀再次关闭，液压缸活塞杆及负载则保持在当前位置。当再次驱动二位三通换向阀动作时，液压缸活塞杆才完全回缩。液控单向阀的应用动画1.2.1换向阀的工作原理和功能换向阀是方向阀的主要组成部分，它是靠阀芯位置的变化接通或切断某些油路从而改变流经阀的液流方向，因而叫换向阀。换向阀既然能改变液流方向，所以将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。换向阀的工作原理见图6.1-15。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—和其它元件连接的进出油口。至于哪个是进油口，哪个是进油口，则依阀芯所处的位置而定；T——回油口，永远通油箱。各油口和其它元件的连接情况见图6.1-15（d）。1.2换向阀(directionalcontrolvalve)图6.1-15(a)表示阀芯3处于中位时的情况,此时从P口进来的压力油没有通路。A、B两个油口也不和T口相通。图6.1-15（b）表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元