液压阀(顺序阀往后)PPT课件.ppt

三 顺序阀 顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号 控制油路通断 按结构可分为直动式和先导式 按控制油来源分内控和外控 按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄 顺序阀的工作原理与溢流阀相似 顺序阀的出口一般接负载 串联 调压弹簧腔有外接泄油口 采用进口测压 阀口常闭 1 直动式顺序阀 2 在直动型顺序阀在基础上 将主阀芯上腔的调压弹簧用先导调压回路代替 且将先导阀调压弹簧腔引至外泄口L 就构成图示先导式顺序阀 3 4 顺序阀的四种结构形式及符号 外控顺序阀 外控外泄 顺序阀 内控外泄 背压阀 内控内泄 卸荷阀 外控内泄 通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄 内控内泄 外控外泄 外控内泄四种结构类型 5 内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同 多串联在执行元件的回油路上 使回油具有一定压力 保证执行元件运动平稳 常作背压阀 内控外泄顺序阀与溢流阀非常相像 阀口常闭 进口压力控制 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 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 6 如何通过改变上盖或底盖的装配位置得到内控外泄 外控外泄两种结构类型 7 单向顺序阀 8 溢流阀 减压阀和顺序阀之区别 9 例1如图所示回路 顺序阀的调整压力pX 3MPa 溢流阀的调整压力py 5MPa 问在下列情况下A B点的压力为多少 1 液压缸运动时 负载压力pL 4MPa 2 如负载压力pL变为1MPa 3 活塞运动到右端 顺序阀的应用 参考答案 1 PA PB 4MPa2 PB 3MPaPA 1MPa3 PA PB 5MPa 10 例2 如图所示系统 缸 上的外负载力F1 20000N F2 30000N 有效工作面积都是A 50cm2 要求缸 先于缸 动作 问 1 顺序阀和溢流阀的调定压力分别为多少 2 不计管路阻力损失 缸 动作时 顺序阀进 出口压力分别为多少 1 P溢 P顺 6MPa2 P进 P顺 6MPaP出 4MPa 11 例3 如图所示回路 顺序阀和溢流阀串联 调整压力分别为PX和PY 当系统外负载为无穷大时 问 1 泵的出口压力为多少 2 若把两阀的位置互换 泵的出口压力又为多少 参考答案 1 Px PyPp PxPx PyPp Py2 Pp Px Py 12 例4 如图a b回路参数相同 液压缸无杆腔面积A 50cm2 负载FL 10000N 各阀的调定压力如图示 试分别确定两回路在活塞运动时和活塞运动到终端停止时A B两处的压力 参考答案 a 运动时 PA PB 2MPa终端时 PA 5MPaPB 3MPab 运动时 PA 3MPaPB 2MPa终端时 PA PB 5MPa 13 四压力继电器 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 其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护 压力继电器在压力达到调定值时 发出电信号 控制电气元件动作 压力继电器有柱塞式 膜片式 弹簧管式和波纹管式四种结构形式 14 图示为柱塞式压力继电器 主要零件包括柱塞1 调节螺钉2 电气微动开关3 压力油作用在柱塞下端 液压力直接与弹簧力比较 当液压力大于或等于弹簧力时 柱塞向上移压微动开关触头 接通或断开电气线路 反之 微动开关触头复位 工作原理 当压力达到调定值时 发电信号使电路接通 15 16 压力继电器的应用 如右图所示 压力继电器用在顺序动作回路中 当执行元件工作压力达到压力继电器调定压力时 压力继电器将发出电信号 使电磁铁得电 换向阀换向 从而实现两液压缸的顺序动作 17 第四节流量控制阀 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 调速阀 节流阀 18 节流阀 液流从进油口流入经节流口后 从阀的出油口流出 阀芯3的锥台上开有三角形槽 转动调节手轮1 阀芯3产生轴向位移 节流口的开口量即发生变化 从而流量发生变化 1 普通节流阀 19 20 2 单向节流阀 流体正向流动时 与普通节流阀一样 节流缝隙的大小可通过手柄进行调节 当流体反向流动时 靠油液的压力把阀芯4压下 下阀芯起单向阀作用 单向阀打开 可实现流体反向自由流动 节流阀芯分成了上阀芯和下阀芯两部分 21 对于节流孔口来说 可将流量公式写成下列形式 节流口的流量特性 式中 A 阀口通流面积 P 阀口前 后压差 K 节流系数 m 由节流口形状和结构决定的指数 0 5 m l 需要说明的是节流系数K并不是常数 节流口的结构 形状 压力差 油温都对K有影响 精确的K值需靠试验确定 一般K 0 6 0 8 m值也受多种因素影响 一般薄壁节流口的m为0 5左右 22 液压系统在工作时 希望节流口大小调节好后 流量稳定不变 但实际上流量总会有变化 特别是小流量时 影响流量稳定性与节流口形状 节流压差以及油液温度等因素有关 影响流量稳定性的因素 1 压差变化对流量稳定性的影响 当节流口前后压差变化时 通过节流口的流量将随之改变 节流口的这种特性可用流量刚度T来表征 23 刚度的物理意义如下 当 p有某一增量时 Q值相应的也有某一增量 Q的增量值越大 说明流量的变化也就越大 刚度就越小 反之 则刚度大 p大有利于提高节流阀刚性 但过大不仅造成压力损失增大 而且可能因阀口太小而堵塞 一般取 p 0 15 0 4 MPa 24 2 油温变化对流量稳定性的影响 油温升高 油液粘度降低 对于细长孔 当油温升高使油的粘度降低时 流量就会增加 所以节流通道长时温度对流量的稳定性影响大 对于薄壁孔 油的温度对流量的影响是较小的 这是由于流体流过薄刃式节流口时为紊流状态 其流量与雷诺数无关 即不受油液粘度变化的影响 节流口形式越接近于薄壁孔 流量稳定性就越好 25 一般节流阀 只要保持油足够清洁 不会出现阻塞 有的系统要求缸的运动速度极慢 节流阀的开口只能很小 于是导致阻塞现象的出现 此时 通过节流阀的流量时大时小 甚至断流 流量小时 流量稳定性与油液的性质和节流口的结构都有关 3 阻塞对流量稳定性的影响 产生堵塞的主要原因是 油液中的杂质或因氧化析出的胶质等污物堆积在节流缝隙处 由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子 被吸附到缝隙表面 形成牢固的边界吸附层 因而影响了节流缝隙的大小 以上堆积 吸附物增长到一定厚度时 会被液流冲刷掉 随后又重新附在阀口上 这样周而复始 就形成流量的脉动 阀口压差较大时容易产生堵塞现象 一般取 p 0 15 0 4 MPa 26 适当选择节流口前后的压差 用多个节流口串联 一般取 p 0 2 0 3MPa 精密过滤并定期更换油液 在节流阀前设置单独的精滤装置 为了除去铁屑和磨料 可采用磁性过滤器 节流口零件的材料应尽量选用电位差较小的金属 以减小吸附层的厚度 采用大水力半径的薄刃式节流口 一般通流面积越大 节流通道越短 以及水力半径越大时 节流口越不易堵塞 减轻堵塞现象的措施 27 节流口的形式 1 直角凸肩节流口 h BB 阀体沉割槽的宽度 特点 过流面积和开口量呈线性结构关系 结构简单 工艺性好 但流量的调节范围较小 小流量时流量不稳定 一般节流阀较少使用 节流口是流量阀的关键部位 节流口形式及其特性在很大程度上决定着流量控制阀的性能 28 2 针阀式 锥形凸肩 节流口 h 特点 结构简单 可当截止阀用 调节范围较大 由于过流断面仍是同心环状间隙 水力半径较小 小流量时易堵塞 温度对流量的影响较大 一般用于要求较低的场合 29 3 偏心槽式节流口 特点 节流口由偏心的三角沟槽组成 阀芯有转角时 节流口过流断面面积即产生变化 本结构的特点是 小流量调节容易 但制造略显得麻烦 阀芯所受的径向力不平衡 只宜用在低压场合 30 31 4 轴向三角槽式节流口 沿阀芯的轴向开若干个三角槽 阀芯做轴向运动 即可改变开口量h 从而改变过流断面面积 特点 结构简单 水力半径大 调节范围较大 小流量时稳定性好 最低对流量的稳定流量为50ml min 因小流量稳定性好 是目前应用最广的一种节流口 31 5 周向缝隙式节流口 特点 阀芯上开有狭缝 旋转阀芯可以改变缝隙的通流面积大小 这种节流口可以作成薄刃结构 从而获得较小的稳定流量 但是阀芯受径向不平衡力 只适于低压节流阀中 32 特点 薄壁节流口 壁厚约0 07 0 09mm 流量受温度的影响小 不易堵塞 最低稳定流量约20ml min 阀芯的轴向位移可改变节流口过流断面的面积 节流口易变形 工艺复杂是本结构的缺点 6 轴向缝隙式节流口 33 2020 1 9 34 当节流阀前后 p一定时 改变A可改变流经阀的流量 起节流调速作用 如阀3 当q一定时 改变A可改变阀前后压力差 p 起负载阻尼作用 如阀1 当q 0时 安装节流元件可延缓压力突变的影响 起压力缓冲作用 如阀2 节流阀的应用 35 调速阀 结构原理 调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成 压力油P1先经定差减压阀 然后经节流阀流出 节流阀进口压力油P2和出口压力油P3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯两端 P2 P3与定差减压阀的弹簧力进行比较 因定差减压阀阀口的压力补偿作用 使P2 P3基本不变 36 37 38 定差减压阀受力平衡方程定差减压阀压力流量方程节流阀压力流量方程通过调速阀的流量qR qT q 调速阀工作时的静态方程 调速阀可以是定差减压阀在前 节流阀在后 也可以是节流阀在前 定差减压阀在后 39 流量稳定性分析 调速阀通过调节流量来调节速度 并保证其速度的稳定 节流阀既是调节元件 又是检测元件 当阀口面积调定后 它一方面控制流量的大小 一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面 与弹簧力相比较 当检测的压力差偏离预定值时 定差减压阀阀芯产生相应位移 改变减压缝隙进行压力补偿 保证节流阀前后的压力差基本不变 阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动 因此流经调速阀的流量只能基本稳定 为保证定差减压阀的压力补偿作用 调速阀进出口压力差应大于弹簧力FS和液动力FY所确定的最小压差 即最小稳定工作压差 否则无法保证流量稳定 调速阀达到最小工作压差时 调速阀的速度刚性可近似为 40 旁路型调速阀 该阀又称为溢流节流阀 由节流阀与差压式溢流阀并连而成 阀体上有一个进油口 一个出油口和一个回油口 节流阀既是调节元件 又是检测元件 溢流阀是压力补偿元件 它保证了节流阀前后压力差 p基本不变 41 溢流节流阀与调速阀比较特点 均使得通过阀的流量不受阀两端的压差变化的影响 溢流调节阀的系统效率高 泵的供油压力随负载的增大更明显 能量损失小 系统发热小 调速阀较溢流调节阀应用范围广 溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油路上组成进油路节流调速回路 而调速阀则可安装在执行元件的进 回和旁路上组成进油路 回油路 旁油路各种节流调速回路 溢流调节阀较调速阀流量稳定性差 溢流节流阀中溢流阀承载大 弹簧刚度较大 调速阀中 减压阀弹簧刚度较小 42 分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀 又称为同步阀 它包括分流阀 集流阀和分流集流阀三种类型 分流阀结构原理由两个固定节流孔1 2 阀体 阀芯和两个对中弹簧等组成 阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口3 4 固定节流孔起检测流量的作用 可变节流口起压力补偿作用 其过流面积通过压力P1和P2的反馈作用进行控制 无论负载压力P3 P4如何变化 都能保证q1 q2 分流集流阀 43 第五节比例阀 比例控制阀是一种使输出液体参数 压力 流量和方向 随输入电信号参数 电流 电压 成比例变化的液压元件 它是一种新型液压控制元件 可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力 流量 方向实现远距离控制 计算机控制 比例控制阀根据所控制参数不同可分为 比例压力阀 比例流量阀 比例方向阀 按所控制参数的数量可分单参数控制阀和多参数控制阀 比例控制阀由比例调节机构和液压阀两部分组成 44 比例电磁铁是一种直流电磁铁 与普通换向阀用电磁铁的不同主要在于 比例电磁铁的输出推力与线圈的输入电流基本成比例 1 轭铁2 线圈3 限位环4 隔磁环5 壳体6 内盖7 盖8 调节螺钉9 弹簧10 衔铁11 支承环12 导向套 比例电磁跌 在II区内 输出力F与输入电流I成正比 在衔铁加一弹簧后 F与输出位移yM成反比 45 比例阀种类很多 几乎所有种类 功能的普通液压阀都有相应种类 功能的电液比例阀 按照功能不同电液比例阀可分为 电液比例压力阀电液比例流量阀电液比例方向阀 电液比例阀 电液比例控制阀的构成 从原理上讲相当于在普通液压阀上 装上一个比例电磁铁以代替原有的控制 驱动 部分 46 图示为电液比例压力先导阀 它与普通溢流阀 减压阀 顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀 电液比例减压阀和电液比例顺序阀 改变输入电磁铁电流的大小 即可改变电磁吸力 从而改变先导阀前腔压力 对主阀的进口或出口压力实现控制 与普通压力先导阀不同 1 与作用在阀芯上的液压力进行比较的是电磁作用力 而不是弹簧作用力 2 此处弹簧为传力弹簧 无压缩量 电液比例压力阀 47 电液比例溢流阀 阀下部与普通溢流阀的主阀相同 上部则为比例先导压力阀 该阀还附有一个手动调整的安全阀 用以限制比例溢流阀的最高压力 用比例电磁铁取代先导型溢流阀导阀的调压手柄 便成为先导型比例溢流阀 48 电液比例调速阀 通过流量与线圈的输入电流基本成比例 49 电液比例方向节流阀 改变比例电磁铁的输入电流 不仅可以改变阀的工作液流方向 而且可以控制阀口大小实现流量调节 即具有换向 节流复合功能 滑阀开度与线圈的输入电流基本成比例 50 压力阀应用 图示为普通调压回路与比例调压回路的比较 图a为普通调压回路 它是以直动式溢流阀与安全阀并联使用的方案 此时 两直动式溢流阀的调节压力分别为p2和p3 安全阀的调节压力为p1 其中 直动式溢流阀的 电液比例阀应用 调节压力p2 p3不能大于安全阀的调节压力p1 由图可知 此方案使用的阀较多 且系统只能实现两级压力调节 图b 为用电液比例阀的方案 在此方案中 将普通先导式溢流阀的遥控口上连接一电液比例溢流阀 此时 先导式溢流阀所调节的压力p1为系统安全限定压力 比例阀的调节压力可在不大于p1的范围下无级调节 51 流量阀应用 图示为用普通流量阀与比例流量阀调速回路的比较 图a 为使用普通流量阀回路 图b 为用电液比例阀的回路 由图可知 要使执行元件实现多级调速 用普通流量阀时需要较多的液压元件 系统复杂效率低 且只能实现几级速度 而使用比例流量阀后可使系统大为简化 且可以实现无级调速 52 第六节插装阀及叠加阀 插装阀 二通插装阀是插装阀组件 阀芯 阀套 弹簧和密封圈 插到特别设计加工的阀体内 配以盖板 先导阀组成的新型液压阀 因每个插装阀基本组件有且只有两个主油口 故被称为二通插装阀 又称为逻辑阀 53 插装组件由阀芯 阀套 弹簧和密封圈组成 根据用途不同分为方向阀组件 压力阀组件以及流量阀组件 同一通径的三种组件安装尺寸相同 但阀芯的结构形式和阀套座直径不同 三种组件均有两个主油口A和B 一个控制口X 或C 插装组件 54 插装组件的工作原理设油口A B C的压力分别为pA pB pC 作用面积别为AA AB AC 阀芯上端复位弹簧力为FS 液动力FY 可忽略不计 当pCAC FS FY pAAA pBAB时 阀口关闭 当pCAC FS FY pAAA pBAB时 阀口开启 55 控制插装阀芯的启闭和开启量大小 可以控制主油路的流向 压力和流量 实际工作时 阀芯的受力状况是通过油口C的通油方式控制的 C通回油