液压与气压传动04

1、第五章,液压控制阀,本章重点：,1,、,液压阀的作用、类型及共同点；,2,、,单向阀、液控单向阀的工作原理及应用；,滑阀式换向阀的换向原理，“位”、“通”、,“滑阀机能（中位机能）”、操纵方式与应用；,3,、,溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器的工,作原理及应用；,4,、,节流阀的特性、主要结构和工作原理；调速阀,的典型结构、工作原理；,5,、,各控制元件的图形符号。,1,、,溢流阀、减压阀的工作原理；,2,、,调速阀的结构及工作原理。,本章难点：,第一节,概,述,一、液压阀的作用,液压阀是用来控制液压系统中油液的压,力、流量和液体流动方向,。,二、液压阀的分类,按功能分：,方向控制阀,（单向

2、阀、换向阀）,压力控制阀,（溢流阀、减压阀、顺序阀、,压力继电器）,流量控制阀,（节流阀、调速阀）,（,1,）在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（转阀,或滑阀）和驱使阀芯动作的部件（如弹簧、电磁,铁）组成。,共同点,：,按操纵方式分：,手动和脚踏、机动、电动、液动、电液动等。,（,2,）在工作原理上，所有阀的开口大小，阀进、出,口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。,三、对液压阀的基本要求,（,1,）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。,（,2,）油液流过的压力损失小。,（,3,）密封性能好。,（,4,）结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，

3、通用,性大。,第二节,方向控制阀,类型：,单向阀、换向阀,一、单向阀,类型：,普通单向阀、液控单向阀,1,、普通单向阀,作用：,只允许油液沿一个方向流动，不允许油液,反向倒流（,起止回作用,）。,对单向阀的性能要求：,（,1,）正向导通时，压力损失要小；,结,构,与,工,作,原,理,单,向,阀,（,2,）反向截止时，密封性要好。,2,、,液控单向阀,作用：,（,1,）起止回作用；,（,2,）必要时解除逆止，允许油液反向通过。,结构与工作原理：,液控单向阀分类：,1,）普通型（又包含内泄式和外泄式）,2,）带卸荷阀芯（又包含内泄式和外泄式）,对于第二种结构图见课本图,4-10,3,、单向阀用途,

4、（,1,）止回作用：安装在泵的出口，,p,k,=0.3,0.5,bar,（,2,）作背压阀用,:,防止液压缸前冲或爬行，使系统工作平稳。,p,k,=2,6,bar,（,3,）作锁紧装置用：起重机支腿、夹紧回路等。,（,4,）保持控制油路有必要的压力：,p,k,p,液控,（,5,）作复合阀使用：单向节流阀、单向顺序阀、单向减压,阀、单向调速阀等。,（,6,）局部回路作安全阀使用：,p,k,p,换热器正常工作的阻力,二、换向阀,作用：,利用阀芯相对于阀体间的相对位置改变，使油路,接通、关断，或改变油流的方向，从而使液压执,行元件启动、停止或变换运动方向。,1,、对换向阀的性能要求,（,1,）油液导

5、通时压力损失要小；,（,2,）油液断开时泄漏要小；,（,3,）阀芯换位时操纵力要小。,2,、类型,按阀芯的形状分类,滑阀【包括控制部分、主体部分（位、通）】,转阀,位,：为改变液流方向，阀芯相对于阀体不同的工作位置数,（二位、三位），一个“”表示一个位。,通：,换向阀与液压系统油路相连的主油口数（二通、三通、,四通、五通），在一个“”内，“”,或“”与方框的交,点数。,按阀的安装方式分类,：,管式、板式、法兰式。,按操纵方式分类：,。,手动、机动、电动、弹簧控制、液动、液压先导控,制、电液动等。,3,、,换,向,阀,主,体,结,构,与,工,作,原,理,P,A,B,工,作,原,理,动,画,演,示

6、,3,、几种典型换向阀的结构,手动换向阀,机动换向阀,又称行程阀。,它是借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动。,通常是,二位,的，有,二通、三通、四通和五通,几种，其中二位,二通机动阀又分常闭和常开两种。,电磁换向阀,工作原理：,利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯,来控制液流方向的。,类型：,直流（,E,，,24V,或,100V,）,交流（,D,，,36V,或,220V,或,380V,）,湿式,干式,电磁换向阀,结构：,（,1,）动作迅速，操作轻便，便于远距离控制；,（,2,）因受电磁铁尺寸与推力的限制，仅能控制小,流量（小于,63,l/min,）的液流；,（,3,）电磁铁

7、通断电需电信号控制：如设备中的按,钮开关、限位开关、行程开关等；,（,4,）换向快，易产生液压冲击。,特点：,液动换向阀,工作原理：,利用控制油路的油液压力来改变阀芯位置的换向阀。,结构：,特点：,（,1,）换向速度易于控制，结构简单、动作平稳可靠；,（,2,）由于液压驱动力大，适用于大流量的场合；,（,3,）其控制油路必须有开关或换向装置。,电液动换向阀,组成,电磁阀：,电磁阀负责液动阀控制油路的换,向，起先导作用。,液动阀,：负责主油路的换向。,结,构,及,工,作,原,理,电液动换向阀,（,1,）换向平稳无冲击；,（,2,）允许通过的流量大。,（,国产：,32,MPa,，,1250,l/m

8、in,;,进口：,40,MPa,，,2000,l/min,）,特点：,4,、换向阀的滑阀机能,常态位：,换向阀的阀芯未受到外部操纵力作用时所处的位置。,滑阀机能：,阀芯处于常态位（原始位置）时各油口的连通,方式。如二位阀有“常通型”、“常断型”。,中位机能：,三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通,方式，称为换向阀的中位机能。,三位换向阀常用的中位机能：,“,O”,、“,H”,、“,M”,、“,P”,、“,K”,、“,Y”,型。,例：指出下列图形符号的错误，并予以改正。,第三节,压力控制阀,作用：,用来控制液压传动系统中油液的压力，以满足,执行元件所要求的力和转矩。,类型：,溢流阀、减压阀

9、、顺序阀、压力继电器等。,共同点：,利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡,的原理工作。,一、溢流阀,类型：,直动式、先导式,作用：,（,1,）在不断溢流过程中保持系统压力恒定，起稳,压和溢流作用（,p,y,=p,系统,，阀口常开）；,（,2,）防止液压系统过载，起安全保护作用,（,p,y,=1.1,1.2p,max,，阀口常闭）。,（一）溢流阀的基本结构及其工作原理,1,、直动式溢流阀,工作原理,：,直接利用液压力与弹簧力相平衡，,以控制阀芯的启闭动作，从而保,证,进油口压力基本恒定,。,pA,F,s,=kx,0,时，阀芯不,动，溢流阀关闭；,因为,q,p,q,节,，故节流阀前,的压力,p,

10、，当,pA=F,s,，阀芯,上移，溢流阀打开溢流。此,时,0,(,),s,pA,F,k,x,h,?,?,?,q,p,q,节,phq,y,p,phq,y,p,使压力,p,稳定在调定值附近。,进油口,出油口,特点：,结构简单、便宜，但工作时易产生振动和噪音。,职能符号：,阀芯所受的液压力全靠弹簧力平衡，故当系统压,力很高时，弹簧必须很硬，导致结构笨重，调压不轻,便。一般用于压力小于,2.5MPa,的低压系统中，作安,全阀或背压阀使用。,由于惯性或负载的变化，导致,q,y,变化，即开口度,h,的,变化，由于,k,很大，所以,p,不稳定，稳压精度差；,2,、先导式溢流阀,结构：,先导调压部分：控制主阀

11、的溢流压力,主阀部分：溢流,工作原理：,利用主阀芯上下两端液体,压力差与弹簧力相平衡的,原理来进行压力控制。,P,2,P,1,当,p,2,A,锥,F,t,锥,，锥阀关闭；,P,2,P,1,此时，,p,1,=,p,2,，即,p,2,A,Ft,主,p,1,A,，主阀芯关闭不溢流，且,主阀弹簧很软就能保证主阀芯关闭；,当,p,至,p,2,A,锥,F,t,锥,，锥阀打开，一小部分油液自阻尼小孔流,回油箱；由于阻尼下降，,p,1,p,2,，当（,p,1,p,2,）差增大至,（,p,1,p,2,）,A,Ft,主,时，主阀芯,打开溢流；,稳定工作时，,p,2,A,锥,k,锥,（,x,2,+x,2,）；,（,

12、p,1,p,2,）,A,k,主,（,x,1,+x,1,）,由于主阀弹簧和锥阀弹簧都很,软，即,k,很小，所以，当阀的开,度变化时，压力变化小，稳压,精度高。,特点：,主阀芯采用锥面阀座式结构密封，没有搭合量，,动作灵敏。,因为锥阀作用面积很小，即使压力很高，弹簧,刚度仍不大，调压轻便；,因为主阀弹簧很软，因此溢流量变化时，压力,波动小。静态特性好；,能适应各种不同的调压范围的要求；,讨论：,堵塞主阀阻尼孔：,P,2,P,1,导致系统压力建立不起来；,堵塞锥阀座小孔：,导致系统过载，出现压力超调现,象；,远程控制口,K,接油箱,：,导致系统在低压下卸荷；,远程控制口,K,接另一调压阀：,若,p,

13、y 2,p,y 1,系统压力取决于,p,y 2,。,职能符号：,（二）溢流阀的应用场合,1,、起稳压和溢流作用（阀口常开）,在定量泵进油或回油节流调速系统中,2,、起安全保护作用（阀口常闭）,变量泵液压系统、定量泵旁路节流调速系统和非节流,调速系统。,3,、起卸荷作用,4,、作背压阀使用,5,、作吸收换向冲击使用,6,、可实现多级调压和远程调压,Py,1,1,DT,2,DT,2,Py,3,二、减压阀,1,、作用,（,1,）减压：,降低液压系统某支路（控制油路、夹紧回路、,润滑回路等）的压力。,（,2,）稳压：,稳定液压系统某支路的压力。,2,、类型,按功能分,定值减压阀：,定差减压阀：,定比减

14、压阀：,保证阀的出口压力为定值。,保证阀的进、出油口压差为定值。,保证阀的进、出油口压力比为定值。,按结构分,直动式,先导式（,常用,）,直动式减压阀,3,、先导式定值减压阀结构及工作原理,结构,通过主阀芯上下移动，调节减压孔口节,流损失，保证出口压力恒定。,先导调压部分：,主阀部分：,给定阀的出口压力值。,工作原理：,（,1,）减压：,2,1,p,p,p,?,?,?,节流口,（,2,）稳压：,阀芯稳定工作时，,2,3,1,t,p,A,p,A,F,?,?,若,p,2,，等式左边大于右边，,阀芯上移，阀口开度减小，,p,增加，,，导致,p,2,。,2,1,p,p,p,?,?,?,?,p,3,讨论

15、：,(1),若,p,2,p,J,（减压阀调定压力），锥阀,关闭，阀芯上下两端液压力相等，主阀芯在,弹簧作用下处于开度最大位置，,不起减压作,用,；,（,2,）若,p,1,p,J,，锥阀关,闭，阀芯上下两端液压力,相等，主阀芯在弹簧作用,下处于开度最大位置，,不,起减压作用,；,节流口,p,3,职能符号：,例：一夹紧油路如图所示，若溢流阀调整压力,p,y,5MPa,，减压,阀调整压力,p,J,2.5MPa,，试分析夹紧缸活塞空载运动时,A,、,B,两,点的压力各为多少,?,减压阀的阀芯处于什么状态？夹紧时活塞停,止运动后，,A,、,B,两点压力又各为多少？减压阀阀芯又处于什么,状态,?,到,系,

16、统,A,B,p,y,p,J,到,系,统,A,B,p,y,p,J,解：,在活塞为空载运动期间，,p,B,=0,，这时减压阀中的先导阀关,闭，主阀芯处于开口最大位置，若不考虑流过减压阀的压力损,失，则,p,A,=0,。,夹紧时，活塞停止运动，,p,B,=2.5MPa,。这时减压阀中的先导,阀打开，主阀芯开口很小。而液压泵输出油液中仅有极少量流,过减压阀中的先导阀，绝大部分经溢流阀流回油箱。,则,p,A,= 5MPa,。,4,、先导式减压阀和先导式溢流阀的不同之处：,为保证减压阀出口压力调定值恒定，先导阀弹簧,腔需通过泄油口单独外接油箱；而溢流阀的出油口是,通油箱的，所以它的导阀弹簧腔和泄漏油可通过

17、阀体,上的通道和出油口相通，不必单独外接油箱。,减压阀保持,出口压力,基本不变，而溢流阀保持,进口,处压力,基本不变。,在不工作时，减压阀进、出油口互通，而溢流阀进,出油口不通。,三、顺序阀,1,、作用：,利用油路本身的压力变化来控制阀口开启，达到油路通断，,实现执行元件的顺序动作，它一般不控制系统压力。,内控顺序阀,2,、类型：,外（液控）控顺序阀,按控制压力来源,按结构,直动式,先导式,3,、结构与工作原理：,直动式,先导式,单,向,顺,序,阀,外,控,顺,序,阀,?,采用小柱塞,?,阀心中空,?,阀口开启与一,次进口压力无,关，只与,K,控,制压力有关,4,、先导式顺序阀和先导式溢流阀的

18、不同之处：,(1),溢流阀的进口压力在通流状态下基本不变。而顺序阀一,般不控制系统压力。,(2),溢流阀为内或外泄漏，而顺序阀需单独引出泄漏通道，,为,外泄漏,。,(3),溢流阀的出口必须回油箱，顺序阀出口可接负载。,压力继电器是,一种将油液的压力,信号转换成电信号,的电液控制元件，,四、压力继电器,性能指标：,?,调压范围,?,灵敏度，开启压力,?,重复精度,?,响应时间,第四节,流量控制阀,作用：,依靠改变阀口通流面积,(,节流口局部阻力,),的大,小或通流通道的长短来控制流量，从而实现,执行元件所要求的运动速度。,普通节流阀、调速阀、单向节流阀、单向,调速阀等。,类型：,液压系统中流量控制阀的要求：,?,足够调压范围,?,保证稳定的最小流量,?,温度压力对流量的影响要小,?,调节方便,?,泄露小,一、,流量控制原理及节流口形式,1,、影响流量稳定性的因素,节流口通常有三种基本形式,:,薄壁小孔、细长小孔,和短孔。,关系式：,q=KAp,m,来表示,三种节流口的流量特性曲线如下图：,(1),压差对流量的影响。,(2),温度对流量的影响。,(3),节流口的抗堵塞性。,为保证流量稳定，节流口的形式以,薄壁小孔,较,为理想。,a,针阀,式,b,偏心,槽式,c,轴向,三角槽,式,d,周向