5第五 控制元件

1、液气压传动与控制液气压传动与控制概概 述述方向控制阀方向控制阀压力控制阀压力控制阀流量控制阀流量控制阀其他液压阀其他液压阀气动控制阀（特殊阀）气动控制阀（特殊阀）二、减压阀二、减压阀当回路内有两个以上执行元件，其中之一需要较低的工作当回路内有两个以上执行元件，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的执行元件仍需高压运作时，此时就得用减压压力，同时其它的执行元件仍需高压运作时，此时就得用减压阀提供一比系统压力低的压力给低压执行元件。阀提供一比系统压力低的压力给低压执行元件。减压阀的作用：减压阀的作用：减压减压稳压稳压它也可以用来稳定油路压力，使其不受油源压力变它也可以用来稳定油路压力，使其不受油源

2、压力变动及其它阀门工作时引起的压力波动的影响。动及其它阀门工作时引起的压力波动的影响。用来减低系统中某部分的压力，使其得到比油泵供用来减低系统中某部分的压力，使其得到比油泵供油压力低的压力去控制元件。油压力低的压力去控制元件。控制元件压力控制阀控制元件减压阀定值减压阀有直动型和先导型两种结构形式。定值减压阀有直动型和先导型两种结构形式。减压阀的分类：减压阀的分类：先导型定值减压阀最常用（先导型定值减压阀最常用（可用于各种控制系统、润滑系统、夹紧系统） ，通常将其简称为减压阀。，通常将其简称为减压阀。按具体作用不同分：按具体作用不同分：定值减压阀：保持阀的出口压力为恒定值。定值减压阀：保持阀的出

3、口压力为恒定值。定差减压阀：保持阀的进出口压力差为恒定值。定差减压阀：保持阀的进出口压力差为恒定值。定比减压阀：保持阀的进出口压力之比为恒定值。定比减压阀：保持阀的进出口压力之比为恒定值。控制元件压力控制阀控制元件减压阀 直动型减压阀直动型减压阀1. （定值）减压阀的结构和工作原理（定值）减压阀的结构和工作原理控制元件压力控制阀控制元件减压阀 结结 构构控制元件压力控制阀控制元件减压阀 先导型减压阀先导型减压阀控制元件压力控制阀控制元件减压阀控制元件压力控制阀控制元件减压阀 工作原理工作原理p 出油口的压力出油口的压力pc 先导阀的调定压力先导阀的调定压力 pt 时，先导阀打开，主阀两时，先导

4、阀打开，主阀两端产生压差：端产生压差： 当当p 主阀弹簧力时，主阀阀芯右移，主阀弹簧力时，主阀阀芯右移，x，pc至定值。至定值。调节调压手轮，改变调压弹簧的弹簧力，即可改变出口压调节调压手轮，改变调压弹簧的弹簧力，即可改变出口压力的调定值的大小。力的调定值的大小。 （定值）减压阀的出口压力还与什么因素有关呢？（定值）减压阀的出口压力还与什么因素有关呢？控制元件压力控制阀控制元件减压阀若负载压力很大（如系统运动至行程终端的情况），以至于使若负载压力很大（如系统运动至行程终端的情况），以至于使减压阀出口油液不流动时，此时仍有少量油液通过减压阀口经减压阀出口油液不流动时，此时仍有少量油液通过减压阀口

5、经先导阀外泄口先导阀外泄口t流回油箱，阀处于工作状态，减压阀出口压力流回油箱，阀处于工作状态，减压阀出口压力保持在调定值保持在调定值p上。上。（定值）减压阀的出口压力还与（定值）减压阀的出口压力还与 负负 载载 有关。有关。若负载压力低于调定压力，则出口压力由负载决定，进出口压若负载压力低于调定压力，则出口压力由负载决定，进出口压力相等。此时，减压阀不起作用。即：减压阀保证出口压力恒力相等。此时，减压阀不起作用。即：减压阀保证出口压力恒定的前提条件是：先导阀开启。定的前提条件是：先导阀开启。（定值）减压阀利用其出口处的压力作为控制信号，自动调整主（定值）减压阀利用其出口处的压力作为控制信号，自

6、动调整主阀阀口的开度，改变液压阻力来使出口压力基本维持在调定值上的。阀阀口的开度，改变液压阻力来使出口压力基本维持在调定值上的。控制元件压力控制阀控制元件减压阀2. （定值）减压阀与溢流阀的比较（定值）减压阀与溢流阀的比较溢流阀溢流阀减压阀减压阀 先导阀先导阀泄油方式泄油方式内泄内泄外泄外泄常常 态态阀口常闭阀口常闭阀口常开阀口常开工作状态工作状态进、出油口相通，进油进、出油口相通，进油口压力为调整压力。口压力为调整压力。若若p进进p出出， p出出稳定在调定值稳定在调定值连接方式连接方式并联于系统并联于系统一般串联于（子）系统一般串联于（子）系统出油口情况出油口情况一般直接接回油箱一般直接接回

7、油箱与减压回路相连与减压回路相连功功 用用定压溢流或安全保护定压溢流或安全保护减压或稳压减压或稳压控制元件压力控制阀控制元件减压阀不要与溢流阀不要与溢流阀 的符号混淆！的符号混淆！控制元件压力控制阀控制元件减压阀1）当泵压力当泵压力p b=p y ，夹紧缸使工件，夹紧缸使工件夹紧后，夹紧后，a、c点的压力为多少？点的压力为多少？2）当泵压力由于工作缸快进（主油当泵压力由于工作缸快进（主油路），压力降到路），压力降到p b=1.5mpa（工件仍（工件仍处于夹紧状态）处于夹紧状态） ，a、c点的压力为点的压力为多少？多少？3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，动时，a、

8、b、c三点的压力各为多少？三点的压力各为多少？（不考虑损失）（不考虑损失）图示回路中，溢流阀的调整压力图示回路中，溢流阀的调整压力p y=5mpa，减压阀的调整压力，减压阀的调整压力pj=2.5mpa。试分析。试分析下列各情况，并说明减压阀的阀口处于什么状态？下列各情况，并说明减压阀的阀口处于什么状态？控制元件压力控制阀控制元件减压阀1）当泵压力）当泵压力p b=p y ，夹紧缸使工件夹紧后，夹紧缸使工件夹紧后，a、c点的压力为多少？点的压力为多少？ p a=p c=2.5mpa2）当泵压力由于工作缸快进，压力降到）当泵压力由于工作缸快进，压力降到p b=1.5mpa（工件原先处于夹（工件原先

9、处于夹紧状态）紧状态） ，a、c点的压力为多少？点的压力为多少？p a=p b=1.5mpa ; p c=2.5mpa 3）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，）夹紧缸在未夹紧工件前作空载运动时，a、b、c三点的压力各为多少？三点的压力各为多少？（不考虑损失）（不考虑损失）p a=p b= p c=0mpa 控制元件压力控制阀控制元件减压阀3. 定差减压阀定差减压阀 利用油液在某个局部的压力损失，使进、出口压差或出口压力与利用油液在某个局部的压力损失，使进、出口压差或出口压力与某一负载压力之差为常数并保持恒定，称之为定差减压阀某一负载压力之差为常数并保持恒定，称之为定差减压阀 。结结 构构控制元

10、件压力控制阀控制元件减压阀)()(4)(40222221xxkddpddp4/ )()(22021ddxxkppp高压油高压油p1经节流口减压后以低压经节流口减压后以低压p2流出，同时低压油经阀芯中心孔将流出，同时低压油经阀芯中心孔将压力传至阀芯右腔，其进、出油压在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧压力传至阀芯右腔，其进、出油压在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧力相平衡：力相平衡：由上式可知，只要尽量减小弹簧刚度由上式可知，只要尽量减小弹簧刚度k，并使，并使xx0，就可使压力差保持为定值。，就可使压力差保持为定值。与节流阀组合做调速阀，使通过节流阀的流量基本不受外界负载影响。与节流阀组合做调速阀

11、，使通过节流阀的流量基本不受外界负载影响。 应用应用控制元件压力控制阀控制元件减压阀4. 定比减压阀定比减压阀定比减压阀能使进、出油口压力的比值维持恒定。定比减压阀能使进、出油口压力的比值维持恒定。只要适当选择大小柱塞的直径比，只要适当选择大小柱塞的直径比，即可获得所需的进、出口压力比。即可获得所需的进、出口压力比。 控制元件压力控制阀控制元件减压阀5. 减压阀在系统中的应用减压阀在系统中的应用 一级一级减压：减压： （如图所示）（如图所示）控制元件压力控制阀控制元件减压阀 二级二级减压：减压：如图所示，当如图所示，当dt断电时，断电时，p1=pt2，为一级减压；，为一级减压；当当dt通电时，

12、若通电时，若pt1 pca3 + fs 时，时，锥阀开启。锥阀开启。a、b接通（不计阀芯重量和接通（不计阀芯重量和液动力）。液动力）。若若a进压力油，进压力油，b为输出口，则改变控制为输出口，则改变控制油口油口c的压力便可控制的压力便可控制b口的输出。当控口的输出。当控制油口制油口c接油箱时，接油箱时，a、b连通；当控制口连通；当控制口c进控制压力进控制压力pc，且，且pca3+fspaa1+pba2时，锥阀关闭，时，锥阀关闭，a、b不通。不通。 控制油口的压力控制油口的压力 pc 是关键。改变是关键。改变 pc 即可控制插装阀的启闭。即可控制插装阀的启闭。根据根据pc来源的不同，分为外控式和

13、内控式两种。来源的不同，分为外控式和内控式两种。控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）2. 插装阀的应用插装阀的应用 插装阀特别适合于冶金、船舶、塑料机械等插装阀特别适合于冶金、船舶、塑料机械等高压大流量高压大流量系统。系统。 二通插装方向控制阀二通插装方向控制阀控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀） 二通插装压力控制阀二通插装压力控制阀控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）

14、控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀） 二通插装流量控制阀二通插装流量控制阀abc锥阀作节流阀用时，在锥阀锥阀作节流阀用时，在锥阀顶盖上有阀芯升高限位装置顶盖上有阀芯升高限位装置（如：在阀芯上部加垫片、（如：在阀芯上部加垫片、调节螺杆等），调节螺杆等），通过调节限通过调节限位装置便可调节流量。位装置便可调节流量。控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）1)1) 主阀结构简单，通流能力大，主阀结构简单，通流能力大，q max = 10000 l/min 。2)2) 主阀相同，一阀多能，便于标准化、集成化、微型化。主阀相同，一阀多能，便于标准化、集成化、微型化。 3)3) 密封性好，泄漏小，

15、便于无管连接，先导阀功率小，具有明显的节能密封性好，泄漏小，便于无管连接，先导阀功率小，具有明显的节能效果。效果。4)4) 动作灵敏，特别适合于高速开启场合。动作灵敏，特别适合于高速开启场合。5 5）多数情况下，可以采用内控形式，省去控制油源。多数情况下，可以采用内控形式，省去控制油源。6 6）插装式阀液压系统所用的电磁铁数目较一般液压系统多。插装式阀液压系统所用的电磁铁数目较一般液压系统多。7 7）对于小流量以及多液压缸无单独调压要求的系统和动作要求简单的对于小流量以及多液压缸无单独调压要求的系统和动作要求简单的液压系统，不宜采用插装式锥阀。液压系统，不宜采用插装式锥阀。3. 插装阀的特点及

16、其系统的特点插装阀的特点及其系统的特点控制元件其他液压阀控制元件插装阀（逻辑阀）5.6 5.6 气动控制阀（特殊阀）气动控制阀（特殊阀）气动控制阀与液压阀一样，也分压力、流量、方向控制阀。气动控制阀与液压阀一样，也分压力、流量、方向控制阀。1气动阀的方向阀与液压阀的基本相同，只是排气入大气；气动阀的方向阀与液压阀的基本相同，只是排气入大气；2压力阀的代表元件压力阀的代表元件调压阀（减压阀）。调压阀（减压阀）。 3气动阀的流量阀与液压阀的相同；气动阀的流量阀与液压阀的相同；控制元件气动控制阀控制元件 气动减压阀的作用是降低由空气气动减压阀的作用是降低由空气压缩机来的压力，以适于每台气动设备压缩机

17、来的压力，以适于每台气动设备的需要，并使这一部分压力保持稳定。的需要，并使这一部分压力保持稳定。按调节压力方式不同，减压阀有直动型按调节压力方式不同，减压阀有直动型和先导型两种。和先导型两种。 1. 直动式气动减压阀直动式气动减压阀一、一、 气动减压阀气动减压阀控制元件气动控制阀控制元件气动减压阀其其工作原理工作原理是：靠进气阀口的节流是：靠进气阀口的节流作用减压；靠膜片上力的平衡作用和溢作用减压；靠膜片上力的平衡作用和溢流孔的溢流作用稳压；调节旋钮可使输流孔的溢流作用稳压；调节旋钮可使输出压力在规定范围内任意变化。出压力在规定范围内任意变化。2. 先导式气动减压阀先导式气动减压阀 当减压阀的

18、输出压力较高或配管口径很大时，用调压弹簧直接调当减压阀的输出压力较高或配管口径很大时，用调压弹簧直接调压，则弹簧刚度势必过硬，流量变化时，输出压力波动较大，阀的结压，则弹簧刚度势必过硬，流量变化时，输出压力波动较大，阀的结构尺寸会很大。构尺寸会很大。 先导式气动减压阀先导式气动减压阀 其工作原理与直动式的基本相同。其工作原理与直动式的基本相同。控制元件气动控制阀控制元件气动减压阀二、二、 定值器定值器 调压阀是直接利用输出压力的变化，通过膜片和阀杆来调节阀口调压阀是直接利用输出压力的变化，通过膜片和阀杆来调节阀口开度和稳定输出压力的，其调节精度和灵敏度都较差。开度和稳定输出压力的，其调节精度和

19、灵敏度都较差。 对于那些要求气源压力稳定性高的气动控制装置或气动实验设对于那些要求气源压力稳定性高的气动控制装置或气动实验设备（如气动测量）以及低压气动控制系统（如射流控制系统），调压备（如气动测量）以及低压气动控制系统（如射流控制系统），调压阀已不能满足要求。这就需采用调节精度及灵敏度高的定值器等调压阀已不能满足要求。这就需采用调节精度及灵敏度高的定值器等调压装置。定值器又称为高精度调压阀。装置。定值器又称为高精度调压阀。1. 结构及组成结构及组成u 主阀部分主阀部分 直动式减压阀；直动式减压阀；u 喷嘴挡板放大装置和调压部分喷嘴挡板放大装置和调压部分 起调节和压力放大作用。利用起调节和压力

20、放大作用。利用被它放大了的气压去控制主阀部分。被它放大了的气压去控制主阀部分。u 恒压降装置恒压降装置 等差式减压阀。用来获得流量稳定的控制气流。等差式减压阀。用来获得流量稳定的控制气流。 控制元件气动控制阀控制元件定值器控制元件流量控制阀控制元件气动控制阀控制元件流量控制阀控制元件气动控制阀定值器处于非工作状态时，气源输入的压缩空气进入定值器处于非工作状态时，气源输入的压缩空气进入a室和室和b室，室，主阀心主阀心19在弹簧在弹簧20和气源压力作用下压在阀座上，使和气源压力作用下压在阀座上，使a室和室和 b室断开，室断开，进入进入e室的气流经由阀口室的气流经由阀口12至至f室，再通过恒节流孔室

21、，再通过恒节流孔 13 降压后，分别降压后，分别进入进入g室和室和d室，由于这时尚未对膜片室，由于这时尚未对膜片 8 加力，挡板加力，挡板5与喷嘴与喷嘴4之间的之间的间距较大，气体从喷嘴流出时的气流阻力较小，间距较大，气体从喷嘴流出时的气流阻力较小，g室和室和d室的气压较低，室的气压较低，膜片膜片 3 和和 15 都保持原始位置，进入都保持原始位置，进入h室的微量空气主要经室的微量空气主要经b室通过阀室通过阀口口 2 从排气口从排气口 16 排出，另有一部分从输出口排空，此时输出口无气排出，另有一部分从输出口排空，此时输出口无气流输出，由喷嘴流出而排空的微量空气是维持喷嘴挡板装置工作所必流输出

22、，由喷嘴流出而排空的微量空气是维持喷嘴挡板装置工作所必须的，因其为无功耗气量，所以希望越小越好。须的，因其为无功耗气量，所以希望越小越好。 非工作态非工作态控制元件流量控制阀控制元件气动控制阀 工作态工作态定值器处于工作状态时，转动手柄定值器处于工作状态时，转动手柄7压下弹簧压下弹簧6并推动膜片并推动膜片8连同连同档板一同下移，挡板与喷嘴的间距离减小，气流阻力增加使档板一同下移，挡板与喷嘴的间距离减小，气流阻力增加使g室和室和d室室的气压升高，膜片的气压升高，膜片15 在在 d 室的气压作用下下移，将阀口室的气压作用下下移，将阀口2关闭，并向关闭，并向下推动主阀心，打开阀口，压缩空气即经下推动主阀心，打开阀口，压缩空气即经b室和室和h室的输出口输出，与室的输出口输出，与此同时，此同时，h室压力上升并反馈到膜片室压力上升并反馈到膜片8上，当膜片上，当膜片8所受反馈作用力与所受反馈作用力与弹簧力平衡，定值器便输出一定压力的气体。弹簧力平衡，定值器便输出一定压力的气体。 控制元件流量控制阀控制元件气动控制阀 调调 节节当输入压力波动时，如压力上升，当输入压力波动时，如压力上升，b室和室和h室气压瞬时增高，使膜片室气压瞬时增高，使膜片8上移，导致