液压与气压传动——第11节液压阀概述及单向阀

1、第第四四章章 液压控制阀液压控制阀 典型液压系统典型液压系统单向阀工作原理单向阀工作原理第第四四章章 液压控制阀液压控制阀4.1 液压阀概述液压阀概述液压控制阀（液压阀）在液压系统中被用来控制液流的压液压控制阀（液压阀）在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照负载的需求进行工作。力、流量和方向，保证执行元件按照负载的需求进行工作。掌握液压阀的控制机理是本章学习的关键。掌握液压阀的控制机理是本章学习的关键。1、液压阀的基本结构与原理、液压阀的基本结构与原理液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。

2、内作相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀。阀体上有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管阀体上有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进出油口；的进出油口；驱动装置可以是手调机构，弹簧或电磁铁，液压力。驱动装置可以是手调机构，弹簧或电磁铁，液压力。液压阀正是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通液压阀正是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小，来实现压力、流量和方向控制的。断及开口大小，来实现压力、流量和方向控制的。液压阀基础液压阀基础第第四四章章 液压控制阀液压控制阀第第四四章章 液压控制阀液压控制阀第第四四章章 液压控

3、制阀液压控制阀 (1) 按用途分类 液压阀按用途可分为方向控制阀（如单向阀、换向阀）、压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀）和流量控制阀（如节流阀、调速阀）。这三类阀还可根据需要互相组合成为组合阀，如单向顺序阀、单向节流阀、电磁溢流阀等，这样在增加功能的基础上,使得其结构紧凑、连接简单，并提高了效率。 2、液压阀的分类、液压阀的分类方向换向阀方向换向阀压力控制阀压力控制阀流量控制阀流量控制阀第第四四章章 液压控制阀液压控制阀 (2) 按工作原理分类 液压阀按工作原理可分为开关（通断）阀、伺服阀、比例阀等。开关阀各阀口只有开和关两个工作状态，控制后只能在某一状态下工作。伺服阀和比例阀能根据输入信

4、号连续地或按比例地控制阀口开度，进而控制执行元件的工作。(3) 按阀芯结构形式分类 液压阀按阀芯形式可分为滑阀、锥阀、球阀和转阀等。 (4) 按安装连接形式分类 （a）螺纹式（管式）安装连接。阀的油口用螺纹管接头与管道及其他元件连接。这种方式适用于简单液压系统。 第第四四章章 液压控制阀液压控制阀（b）板式安装连接。几个阀的各油口均布置在同一安装面上，并用螺钉固定在与阀有对应油口的连接板上，再用管接头和管道将连接板的相应油口与其他元件连接。 （c）集成块式连接。把几个板式安装的阀用螺钉固定在一个带有内部孔道通道体的不同侧面上，构成一个油路单元集成块，集成块中的孔道与各阀沟通组成回路，液压系统由

5、若干个集成块组成。由于拆卸阀时不用拆卸与它们相连的其他元件，因此这种安装连接方式应用较广。 （d）叠加式安装连接。阀的上下面为连接结合面，各油口分别在这两个面上，并且同规格阀的油口连接尺寸相同。每个阀除其自身的功能外，还起油路通道的作用，阀相互叠装构成回路，不用管道连接，因此结构紧凑，沿程损失很小。一般称该阀为叠加阀。 第第四四章章 液压控制阀液压控制阀（e）法兰式安装连接。和螺纹式连接相似，只是用法兰代替螺纹管接头。用于通径32 mm以上的大流量阀。它的强度高，连接可靠。 （f）插装式安装连接。这类阀没有单独的阀体，由阀芯、阀套等组成的单元体插装在插装块的预制孔中，用连接螺纹或盖板固定，并通

6、过插装块内通道把各插装式阀连通组成回路，插装块起到阀体和管路的作用。这是适应液压传动系统集成化而发展起来的一种新型安装连接方式。插装阀多为大流量阀，但是，目前又出现了螺纹插装阀，可用于小流量阀。 第第四四章章 液压控制阀液压控制阀3.液压阀的性能参数液压阀的性能参数是评价和选用阀的依据。它反映了阀的规格大小和工作特性。在我国液压技术的发展过程中，开发了若干个不同压力等级和不同连接方式的液压阀系列。它们不但性能各有差异，而且参数的表达方式也不相同。 阀的规格大小用通径Dg（单位mm）表示，代表阀的通流能力大小，对应于阀的额定流量。 Dg是阀进、出油口的名义尺寸，它和油口的实际尺寸不一定相等，因后

7、者还要受到油液流速等参数的影响。如通径同为10 mm，某电磁换向阀油口的实际直径为11.2 mm，而直角单向阀却是14.7 mm。过去有些系列阀的规格用额定流量来表示；也有的既用了通径，又给出了所对应的流量。但即使是在同一压力级别，对于不同的阀，同一通径所对应的流量也不一定相同。 第第四四章章 液压控制阀液压控制阀液压阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。还有一些和具体阀有关的量，如通过额定流量时的额定压力损失、最小稳定流量、开启压力等等。只要工作压力和流量不超过额定值，液压阀即可正常工作。目前对不同的阀也给出一些不同的数据，如最大工作压力、开启压力、允许背压、最大流量等等。同时给出若干条特

8、性曲线，如压力流量曲线、压力损失流量曲线、进出口压力曲线等，供使用者确定不同状态下的参数数据。这既便于使用，又比较确切地反映了阀的性能。 第第四四章章 液压控制阀液压控制阀4.液压阀的控制输入装置各种液压阀的操纵、控制，都是通过力（力矩）、位移各种液压阀的操纵、控制，都是通过力（力矩）、位移形式的机械量来实现的。它可以用手动、机动、气动、形式的机械量来实现的。它可以用手动、机动、气动、液动或电动等方式来进行。当控制规律比较复杂或要求液动或电动等方式来进行。当控制规律比较复杂或要求达到较高的控制性能时，一般都采用电控的方式。由于达到较高的控制性能时，一般都采用电控的方式。由于这时的控制输入信号是

9、微弱的电量，所以应经过控制放这时的控制输入信号是微弱的电量，所以应经过控制放大器的处理和功率放大后，由某种形式的电大器的处理和功率放大后，由某种形式的电机械转机械转换器，将电量转换成控制液压阀运动所需要的机械量。换器，将电量转换成控制液压阀运动所需要的机械量。因此，液压阀的控制输入装置包括控制放大器和电因此，液压阀的控制输入装置包括控制放大器和电机械转换器两部分。当输入控制信号足以满足电机械转换器两部分。当输入控制信号足以满足电机机械转换器的驱动要求时（如，由继电器输出的电量去控械转换器的驱动要求时（如，由继电器输出的电量去控制开关式阀用电磁铁），可以不采用控制放大器。（伺制开关式阀用电磁铁）

10、，可以不采用控制放大器。（伺服阀工作原理分析放大器和电服阀工作原理分析放大器和电机械转换器）机械转换器）（1）控制放大器控制放大器是电液控制系统的第一个环节，它直接影响系统的控制性能和工作可靠性。控制放大器的作用主要是驱动受控的电机械转换器，满足系统的工作性能要求。同时，在闭环控制的场合，控制放大器还承担着反馈检测器件的测量放大和系统性能的控制校正作用。对控制放大器有以下基本要求：线性度好，精度高，具有较宽的控制范围和较强的带载能力；动态响应快，频带宽；功率放大级的功耗小；抗干扰能力强，有很好的稳定性和可靠性；第第四四章章 液压控制阀液压控制阀第第四四章章 液压控制阀液压控制阀控制功能强，能实

11、现控制信号的生成、处理、综合、调节、放大；输入输出参数、连接端口和外形尺寸标注化、规范化。（2）电机械转换器电机械转换器是电液控制阀的直接控制输入器件，它将控制放大器输入的电信号转换为力（力矩）输出，去操纵液压阀的阀芯移动或转动。它的性能对液压阀及整个系统的特性有十分重要的影响，无论是稳态控制精度、动态性能或抗干扰能力和工作可靠性，都在很大程度上取决于电机械转换器的性能。常用的几种结构：阀用开关型电磁铁、比例电磁铁、动常用的几种结构：阀用开关型电磁铁、比例电磁铁、动圈式力马达、力矩马达、伺服电机、步进电机。圈式力马达、力矩马达、伺服电机、步进电机。第第四四章章 液压控制阀液压控制阀阀用开关型电

12、磁铁阀用开关型电磁铁多数与方向阀配用，组成电磁换向阀或电液换向阀。阀用多数与方向阀配用，组成电磁换向阀或电液换向阀。阀用电磁铁实质上是一种特定结构的牵引电磁铁，它根据线圈电磁铁实质上是一种特定结构的牵引电磁铁，它根据线圈电流的通和断而使衔铁吸合或释放，因此只有开和关两个电流的通和断而使衔铁吸合或释放，因此只有开和关两个工作状态。工作状态。比例电磁铁比例电磁铁比例电磁铁作为电液比例控制元件的电比例电磁铁作为电液比例控制元件的电机械转换器件，机械转换器件，其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位其功能是将比例控制放大器输给的电流信号转换成力或位移信号输出。比例电磁铁推力大，结构简单，对油

13、质要求移信号输出。比例电磁铁推力大，结构简单，对油质要求不高。不高。第第四四章章 液压控制阀液压控制阀力矩马达力矩马达1-弹簧管，弹簧管，2-永久马达，永久马达，3-导磁管，导磁管，4-衔铁衔铁由上下导磁体由上下导磁体3、左右两块永、左右两块永久磁铁久磁铁2、带扭轴（弹簧管）、带扭轴（弹簧管）的衔铁的衔铁4以及套在衔铁上的两以及套在衔铁上的两个控制线圈所组成。衔铁悬挂个控制线圈所组成。衔铁悬挂在扭轴上，它可以绕着扭轴在在扭轴上，它可以绕着扭轴在a,b,c,d四个气隙中摆动。当四个气隙中摆动。当线圈控制电流为零时，四个气线圈控制电流为零时，四个气隙中均为由永久磁铁所产生的隙中均为由永久磁铁所产生

14、的固定磁场的磁通，因此作用在固定磁场的磁通，因此作用在衔铁上的吸力相等，衔铁处于衔铁上的吸力相等，衔铁处于中位平衡状态。中位平衡状态。第第四四章章 液压控制阀液压控制阀通入控制电流后，产生控制磁通入控制电流后，产生控制磁通。由于四个气隙构成了桥式通。由于四个气隙构成了桥式磁路，控制磁通与固定磁通叠磁路，控制磁通与固定磁通叠加后，在两个气隙中（如加后，在两个气隙中（如a和和d）磁通增加，而另两个气隙（如磁通增加，而另两个气隙（如b和和c）磁通减少，因此作用在）磁通减少，因此作用在衔铁的吸力失去平衡，产生力衔铁的吸力失去平衡，产生力矩而使衔铁偏转。当作用在衔矩而使衔铁偏转。当作用在衔铁上的电磁力矩

15、与扭轴的弹性铁上的电磁力矩与扭轴的弹性变形力矩及外负载产生的力矩变形力矩及外负载产生的力矩平衡时，衔铁处于平衡的某一平衡时，衔铁处于平衡的某一扭转位置上。扭转位置上。力矩马达是一种输出力矩或转角的电力矩马达是一种输出力矩或转角的电机械转换器，它机械转换器，它的输出力较小的输出力较小第第四四章章 液压控制阀液压控制阀4.2 单向阀单向阀单向阀分为普通单向阀和液控单向阀两种。 (1) 普通单向阀 普通单向阀简称为单向阀，它是一种只允许油液正向流动，不允许反向流动的阀，因此又可称为逆止阀或止回阀。按进出油液流动方向的不同，可分为直通式（管式）和直角式（板式）单向阀两种结构。图所示的是直通式单向阀和它

16、的图形符号。1阀体；阀体；2阀芯；阀芯；3弹簧弹簧单向阀视频2单向阀视频1第第四四章章 液压控制阀液压控制阀 它只有螺纹连接形式，当液流从进油口P1流入时，油液压力克服弹簧3的阻力和阀芯2与阀体1间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯2（小规格直通式单向阀也有用钢球作阀芯的），从出油口P2流出。当液流反向流入时，由于油液压力使阀芯2紧密地压在阀座上，因此使油液不能反向流动。 单向阀中的弹簧仅用于使阀芯在阀座上就位。没有弹簧的单向阀必须垂直安放，而且P1口在下面，阀芯通过本身的质量停止在支座上。有弹簧的单向阀，其弹簧的刚度较小，故开启压力很小（通常为0.04 0.1 MPa）。若更换硬弹簧，使其开启压力

17、达到0.2 0.6 MPa，便可当背压阀使用第第四四章章 液压控制阀液压控制阀(2) 液控单向阀 液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成，如图所示。当控制口K没有通入压力油时，它的作用和普通单向阀一样，压力油只能由P1（正向）流向P2，反向截止。当控制口K通入控制压力油（简称控制油）后，因控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），活塞1右移，推动顶杆2，顶开阀芯3离开阀座，使油口P1和P2沟通，这时的油液正反向均可自由流动。 1控制活塞2顶杆；3阀芯液控单向阀视频第第四四章章 液压控制阀液压控制阀 油液反向流动时，P2口进油压力相当于系统工作压力，通常很高；而P1口的压力也可能很高，这样都要求控制油的压力很大才能顶开阀芯，因而影响了液控单向阀的工作可靠性。解决的办法是：对于P1油口压力较高造成控制活塞背压较大的情况，可减小P1油腔控制活塞的受压面积，并采用外泄口回油以降低背压。以便降低开启阀芯的阻力，达到控制目的。这种结构的阀被称为外泄式液控单向阀；而对于P2