《液压控制元》PPT课件.ppt

第五章 液压控制阀 液压控制阀群图 本章重点内容 n 概述 n 方向控制阀 n 压力控制阀 n 流量控制阀 在液压系统中，液压控制阀用来控制油液的 压力、流量和流动方向，从而控制液压执行元件 的启动、停止、运动方向、速度、作用力等，满 足液压设备对各工况的要求。 5.1液压阀概述 5.1.1液压阀的分类 按用途 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 按操纵方式 手动 机动 电动 液动 电液动 按控制方式 定值或开关控制阀 电液比例控制阀 电液伺服控制阀 数 字 阀 按连接方式 管 式 板 式 叠加式 插装式 按结构球阀 滑阀 锥阀 5.1.2对液压阀的要求 p动作灵敏，工作可靠，工作时冲击和振动小； p油液通过时压力损失小； p密封性能好，内泄露少，无外泄露； p结构紧凑，安置、调试、维护方便，通用性好。 5.2 方向控制阀 功用：用以控制液流通断或油液流动方向。 分类：单向阀、换向阀。 5.2.1单向阀 1.普通单向阀 控制油路通断。正向导 通，反向截止。 1）分隔油路以防干扰（ 开启压力 0.030.05 M Pa ）； 2）作背压阀用（开启压 力 0.30.6 M Pa）。 应用： 1-阀心，2-阀体，3-弹簧 作用： 图形符号: 单向阀 普通单向阀 2.液控单向阀 1）控制口通油箱时（目的 是使阀心可靠复位），同普 通单向阀； 2）控制口通压力油时，液 流可正反向自由通过。 多一个控制油口K 图形符号: 普通单向阀：正向流通 普通单向阀：反向截止 l液控单向阀：K口不通油普通单向阀一样 液控单向阀 l液控单向阀：正向流通 液控单向阀 液控单向阀 l液控单向阀：K口通油，反向可以流通 l液控单向阀：K口通油，反向可以流通 液控单向阀 5.2.2换向阀 利用阀心与阀体相对位置的改变，控制相应油路的通、 断或变换油液的方向，以实现对执行元件运动方向的控制。 1.基本概念 位： 通： 常态位： 是指换向阀阀芯的工作位置。 是指换向阀的油口数。 仅在弹簧弹力作用下阀芯所处的工作位置。 2.换向阀的分类 按工作位置分： 二通、三通、四通、五通等。 按操纵方式分：手动、机动、电动、液动、电液动。 按通路数分： 二位、三位、四位、五位等。 按阀芯结构分：滑阀、球阀、锥阀。 按位、通分：二位二通、二位三通、三位三通、 三位四通等。 3.换向原理及图形符号 1)换向阀结构及图形符号 二位二通阀二位四通阀 二位五通阀 二位三通阀 图形符号含义： p 用方格数表示阀的工作位置数。 p一个方格内，箭头或“”与方格的交点数为油口 通路数。箭头表示油口相通，“”表示油口不通 。 三位四通阀 三位五通阀 p P进油口，T回油口，A、B两工作油口。 p 控制方式和复位弹簧符号画在方格两侧 。 p 三位阀的中位，二位阀靠有弹簧的那位为常态位 。 2）换向原理 左位: 右位: 中位: PA ,B O ,活塞右移； P、A、B、O均不通，活塞静止； P B,A O,活塞左移。 换向阀：滑阀式换向阀动画 AB P T P T AB 换向阀换位 AB P T P T AB 4.三位阀的中位机能 O型 P型 M型 H型 Y型 K型 5.几种常用的换向阀 手 动 换 向 阀 机动换向阀（行程阀） 电磁换向阀 液 动 换 向 阀 电 液 动 换 向 阀 换向阀的操作方式 5.2压力控制阀 l定义：在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液 压阀称之为压力控制阀，这类阀的共同点主要是利用 在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。 压力控制阀的作用： 1、用来控制液压系统中油液压力； 1) 溢流阀 2) 减压阀 3) 顺序阀 4) 压力继电器 2、通过压力信号实现控制。 5.3.1溢流阀（Relief valve） 按结构型式分： 直动式溢流阀 先导式溢流阀 l1）直动型溢流阀（ Spring loaded type relief valve）结构如右 图所示，压力由弹簧设 定，当油的压力超过设 定值时，提动头上移， 油液就从溢流口流回油 箱，并使进油压力等于 设定压力。由于压力为 弹簧直接设定，一般当 安全阀使用。图4 17c为直动式溢流阀的 职能符号。 l l 直动型溢流阀直动型溢流阀 P T 符号 P T 2） 先导型溢流阀 （Pilot operated relief valve）： 结构如图418 所示，由主阀和 先导阀两部分组 成，主要特点是 利用主阀平衡活 塞上下两腔油液 压力差和弹簧力 相平衡。 l l 先导型溢流阀先导型溢流阀 调节螺钉 锥阀 锥阀座 调压弹簧 阀体 主阀芯 主阀体 主阀弹簧 遥控口K 进油口 P 出油口 T P T 符号 l l 先导型溢先导型溢 流阀工作流阀工作 原理原理 l l 先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理 l l 先导型溢流阀工作原先导型溢流阀工作原 理理 l 1）作溢流阀用：在定量 泵的液压系统中如图（a） 所示，常利用流量控制阀 调节进入液压缸的流量， 多余的压力油可经溢流阀 流回油箱，这样可使泵的 工作压力保持定值。 l2）作安全阀用：（b）所 示液压系统，在正常工作 状态下，溢流阀是关闭的 ，只有在系统压力大于其 调整压力时，溢流阀才被 打开溢流，对系统起过载 保护作用。 “溢流阀（Relief valve）”主要用途： 3）远程压力控制回路： 从较远距离的地方来控 制泵工作压力的回路， 图419所示回路压力调 定是由遥控溢流阀（ remote control relief valves）所控制，回路 压力维持在3MPa。遥控 溢流阀的调定压力一定 要低于主溢流阀调定压 力，否则等于将主溢流 阀引压口堵塞。 l4）多级压力 切换回路：如 图利用电磁换 向阀可调出三 种回路压力， 注意最大压力 一定要在主溢 流阀上设定。 5.3.2减压阀（Reducing valve） l 当回路内有两个以上液压缸，其 中之一需要较低的工作压力，同时 其它的液压缸仍需高压运作时，此 刻就得用减压阀提供一较系统压力 为低的压力给低压缸。 l减压阀是利用液流流过缝隙产生压 力损失，使其出口压力低于进口压 力的压力控制阀。 l按调节要求不同，有出口压力为定 值的定值减压阀；进出口压力差不 便的定差减压阀；进出口压力成比 例的定比减压阀。其中定值减压阀 应用最广，又简称减压阀。 减压阀有直动型和先导 型两种，右图所示，为先导 型减压阀，由主阀和先导阀 组成，先导阀负责调定压力 ，主阀负责减压作用。 进口压力油经主阀阀口流至 出口，出口压力油引至主阀芯下 腔，然后进入主阀芯上腔和先导 阀前腔，当出口压力大于减压阀 的调定压力时，先导阀阀口开启 ，主阀芯上移，主阀阀口缝隙关 小，减压阀才起减压作用且保证 出口压力为稳定不变。 1.减压阀结构及工作原理： l l 减压阀动画减压阀动画 l特点 l减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值 ； l减压阀阀口常开，进出油口相通； l减压阀有单独的泄油口； l减压阀的出口压力又去工作，压力不为零。 l减压阀与溢流阀一样有遥控口。 l2减压阀的应用 1）减压回路：右 图为减压回路，不 管回路压力多高， A缸压力决不会超 过3MPa。 5.3.3顺序阀（sequence valve） 顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀，因用于控 制多个执行元件的动作顺序而得名。 按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方 式不同分内泄和外泄。所以，顺序阀有内控外泄、内控内 泄、外控外泄、外控内泄四种类型。内控外泄型用于实现 顺序控制。 内控外泄顺序阀与溢流阀相同之处：阀口常闭 ，进口压力控制阀口启闭，但是该阀出口油液 要去工作，所以有单独的泄油口。 内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。 其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压 力取决于负载。当负载压力高于阀的调定压力 时，进口压力等于出口压力即负载压力，阀口 全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力 等于调定压力，阀的开口一定。 2顺序阀的应用 1）用于顺序动 作回路：图 示为一定位 与夹紧回路 ，其前进的 动作顺序是 先定位后夹 紧，后退是 同时退后。 l2）起平衡阀的作用： 在大形压床上由于压 柱及上模很重，为防 止因自重而产生的自 走现象，必须加装平 衡阀（顺序阀），如 右图示。 5.3.4压力继电器 定义：压力继电器是一种 将液压系统的压力信号转 换为电信号输出的元件。 作用：通过压力继电器内 的微动开关，自动接通或 断开电气线路，实现执行 元件的顺序控制或安全保 护。 类型：柱塞式、弹簧管式 和膜片式。 单触点柱塞式压力继电器 ，主要零件包括柱塞1、调节 螺帽2和电气微动开关3。如 图所示,压力油作用在柱塞的 下端，液压力直接与上端弹 簧力相比较。当液压力大于 或等于弹簧力时，柱塞向上 移压下微动开关触头，接通 或断开电气线路。当液压力 小于弹簧力时，微动开关触 头复位。显然,柱塞上移将引 起弹簧的压缩量增加，因此 压下微动开关触头的压力(开 启压力与微动开关复位的 压力(闭合压力)存在一个差 值，此差值对压力继电器的 正常工作是必要的，但不易 过大。 5.4流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液 阻实现流量调节的阀。 普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢 流节流阀和分流集流阀。 流量控制原理： l通用节流方程为： q = KApm l常用节流口结构有锥形、三角槽形、矩形 、三角形等。由节流方程知，当压力差一 定时，改变开口面积即改变液阻就可改变 流量。 l5.4.2 节流阀： l节流阀（Throttle valve） 是根据第2章中孔口与阻流管 原理所作出的，右图为节流 阀的结构，油液由入口进入 ，经滑轴上的节流口后，由 出口流出。调整手轮使滑轴 轴向移动，以改变节流口节 流面积的大小，从而改变流 量大小达到调速的目的。图 中油压平衡用孔道在于减小 作用于手轮上的力，使滑轴 上下油压平衡。 l节流阀 流量控制阀 l节流阀 流量控制阀 l节流阀 入口、出口压差 Q = K A pm K节流系数 A过流面积 流量特性方程 p m孔口形状指数 l5.43 调速阀：能 在负载变化的状况下 ，保持进口、出口压 力差恒定。 l右图调速阀的结构， 其动作原理说明如下： 压力油Pl进入调速阀后，先经过定差减压阀的阀口x(压 力由p1减至p2,然后经过节流阀阀口y流出,出口压力为p3。 从图中可以看到,节流阀进出口压力p2、p3经过阀体上的流道 被引到定差减压阀阀芯的两端(p3引到阀芯弹簧端,p2 引到阀 芯无弹簧端),作用在定差减压阀芯上的力包括液压力、弹簧 力。调速阀工作时的静态方程如下: 此时只要将弹簧力固定，则在油温无什么变化时，输出 流量即可固定。另外，要使阀能在工作区正常动作，进、出 口间压力差要在0.5 1MPa以上。 以上讲的调速阀是压力补偿调速阀，即不管负载如何变 化，通过调速阀内部具有一活塞和弹簧来使主节流口的前后 压差保持固定，从而控制通过的流量维持不变。另外还有温 度补偿流量调整阀，能在油温变化的情况下，保持通过阀的 流量不变。 作用：控制流量，调节执行元件的运动速度。 分类：节流阀 调速阀 一、普通节流阀 职能符号： 结构：轴向三角槽 工作原理： 静态特性 1.流量特性 薄壁孔 细长孔 C 流量系数 AT 节流口通流截面积 p 节流口前后压差 压差指数 q AT ，p=c，AT ，q。 影响流量稳定的因素 1) 压差对流量稳定性的影响 AT 一定时 ，q变。 即当F变时， p变，q变。 pA一定，当F变时，pB变。 同样p下，对薄壁孔的流量影响小。 A B F 2) 温度对流量稳定性的影响 3) 节流口的阻塞 阻塞现象： 当p一定， AT 较小时 ， 流量时大时小甚至断流。 措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、 精心过滤。 薄壁孔不易附着、阻塞。 结论：薄壁式节流口流量特性好。 T变，变，q变。 薄壁孔不受温度变化影响。 2. 最小稳定流量和流量调节范围 最小稳定流量 qmin= 0.05 L/min 应用：运动平稳性要求不高的调速系统。 流量调节范围： 流量特性曲线： 二、调速阀 1.组成： 节流阀差压式减压阀(串连) 2. 工作原理 p1一定， p2阀芯下移 xR pR pm， pT = pm- p2 =C ; p2阀芯上移 xR pR pm ， pT = pm- p2 =C。 节流阀：F变， p变， Q变。 调速阀： F变， pT不变，Q不受负载变化的影响。 特性曲线 应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统。 p阀的进出口压差 节流阀：p=pT = p1 p2 调速阀：p= pT+ pR 当F变化时，调速阀进出 口压差p 变，不变的是 pT 。 要求：调速阀正常工作时，需要p 0.40.5MPa （ p 0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀 一样） 职能符号： l简化符号 三、溢流节流阀 1.组成：节流阀差压式溢流阀 (并联) 2. 工作原理 p1一定，p2阀芯下移 xR pR pm，pT = pm- p2 =C ; p2阀芯上移 xR pR , pm ，pT = pm- p2 =C。 节流阀：F变， p变， Q变。 溢流阀： F变， pT不变， Q不受负载变化的影响。 特点:液压泵供油时系统压力随负载而变化.系统功耗小,发热 少.但弹簧刚度较调速阀大,使节流阀的前后的压差较大. 适用于:功率较大且对运动平稳性要求液压系统中. 职能符号： l简化符号 5-6 控制阀的安装 5- 6 控制阀的安装 滑阀上的液动力 1稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定之后，液流流经 阀口时，因动量变化而作用在阀芯上的力。 稳态液动力可分解为轴向和径向。径向分力可以互相抵消 。 稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的 力。在高压大流量场合，这个力将会很大，使阀芯的操纵成 为突出的问题。应设法采取措施补偿或消除这个力。 轴向稳态液动力： 消除稳态液动力的方法： l 研制特种形状的阀腔 l 阀套上开径向小孔 l 改变阀芯某些区段的颈部尺寸。 2瞬态液动力：阀芯移动过程中（即开口大小发生变化时）， 阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力。 瞬