液压传动第6章

1、 第六章 液 压 阀 第一节 概 述一、液压阀的作用对液压系统中油液的流动方向、油液压力、液流流量进行调节和控制的装置，称为液压控制阀（简称阀）。液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向或调节其压力和流量的，因此它可以分为方向阀、压力阀和流量阀三大类。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用控制着系统的压力和流量，而方向阀则利用流道的更换控制着油液的流动方向。按机能分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀按结构分类：滑阀、座阀、射流管阀、喷嘴挡板阀按操纵方法分类：手动阀、机/液/气动阀、电动阀按连接方式分类：管式连接、板式/叠加式连接按控制方法分类：比例阀、伺服阀、数字控制阀按输出参数可调节性分类

2、：开关控制阀、输出参数可调的阀二、液压阀的分类动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小。油液流过时压力损失小。密封性能好。结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。三、对液压阀的基本要求稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀心上的力。图6-1所示为油液流过阀口的两种情况。一、液 动 力（一）稳态液动力第二节 液压阀上的共性问题F瞬态液动力是滑阀在移动过程中（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心上的力。F图6-3所示为阀心移动时出现瞬态液动力的情况。（二）瞬态液动力二、卡紧力F引起液压卡紧的主要原因来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引

3、起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力。减小液压卡紧力的措施F提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。F在阀芯肩上开出平衡径向力的均压槽。F使阀芯或阀套在轴向或圆周方向上产生高频小振幅的振动或摆动。F精细过滤油液。三、阀的泄漏特性F滑阀用于压力阀或方向阀时，压力油通过径向缝隙泄漏量的大小，是阀的性能指标之一。F滑阀用于伺服阀时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间的差别，也取决于泄漏特性。第三节 方向控制阀用于控制液压系统中油液的流动方向和液流通路的启闭，从而控制执行元件的运动方向与启动、停止等功能的液压阀。简称“方向阀”。第三节 方向控制阀 普通单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。

4、P1流向P2一、单向阀（一）普通单向阀单向阀单向阀板式连接管式连接单向阀单向阀的性能参数主要有：正向最小开启压力 开启压力：开启压力：P Pk k=0=0、040040、1MP1MPa a 做背压阀：做背压阀：P Pk k=0.20.6 MP=0.20.6 MPa a 正向流动时的压力损失反向泄漏量这些参数都和阀的结构和制造质量有关单向阀安装在泵的出口，防止系统压力冲击对泵的影响，还可在泵不工作时防止系统油液经泵倒流回油箱。（二）液控单向阀 图6-9所示为普通型外泄式单向阀。 液控单向阀在系统中主要用途有：F对液压缸进行锁闭。F作立式液压缸的支承阀。F某些情况下起保压作用。控制口控制口K K无

5、压力时，其无压力时，其功能与普通单向阀相同。功能与普通单向阀相同。控制口控制口K K有压力时，单有压力时，单向阀芯被小活塞强制顶向阀芯被小活塞强制顶开，允许液流反向流动，开，允许液流反向流动， 即液流可以由即液流可以由P P2 2口流向口流向P P1 1口。口。（一）对换向阀的主要要求 换向阀应满足：F流体流经阀时的压力损失要小。F互不相通的通口间的泄漏要小。F换向要平稳、迅速且可靠。 二、换向阀借助于阀芯与阀体间的相对运动来改变阀体上各个油口之间通断关系的阀。 换向阀职能符号换向阀职能符号换向阀的“通”和“位”换向阀的“通”：是指阀体上与外部连通的油口数目，即有几个油口就叫几通阀；换向阀的“

6、位”：是指阀芯与阀体可能的相对位置，有几个位置就叫做几位阀。按阀芯结构分类按阀芯结构分类滑阀式、球阀式、转阀式、锥阀式、截止滑阀式、球阀式、转阀式、锥阀式、截止式式按阀芯工作位置分按阀芯工作位置分类类二位、三位、四位、多位二位、三位、四位、多位按通路分类按通路分类二通、三通、四通、五通、多通二通、三通、四通、五通、多通按操纵方式分类按操纵方式分类手动、机动、液动、气动、电磁动、电液手动、机动、液动、气动、电磁动、电液动动 换向阀的分类（二）换向阀的结构形式 换向阀按阀心形状分类，主要有滑阀式和转阀式两种。F图6-11所示为滑阀式换向阀的工作原理。滑阀式换向阀的主体结构和图形符号滑阀式换向阀的主

7、体结构和图形符号名称名称结构原理图结构原理图图形符号图形符号二位二通二位二通二位三通二位三通二位四通二位四通二位五通二位五通名称名称结构原理图结构原理图图形符号图形符号三位四通三位四通三位五通三位五通图形符号含义图形符号含义（1 1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位位”； （2 2）方框内的箭头表示通路处于接通状态，但箭头方向）方框内的箭头表示通路处于接通状态，但箭头方向不一定表示流体的实际方向；不一定表示流体的实际方向；（3 3）方框内符号）方框内符号“ ”或或“ ”表示该通路不通；表示该通路不通；（4 4）方框外部连接的接口数有

8、几个，就表示）方框外部连接的接口数有几个，就表示 几几“通通”；（5 5）通常，阀与系统连接的进口用字母）通常，阀与系统连接的进口用字母P P表示；阀与系统表示；阀与系统连接的出口用字母连接的出口用字母O O（有时用有时用T T）表示；而阀与执行元件连表示；而阀与执行元件连接的通路用字母接的通路用字母A A、B B等表示；必要时在图形符号上用等表示；必要时在图形符号上用L L表表示泄漏口；示泄漏口；（6 6）换向阀都有两个或两个以上的工作位置。阀芯未受）换向阀都有两个或两个以上的工作位置。阀芯未受到操纵力时所处的位置为换向阀的常态位，三位阀的中位到操纵力时所处的位置为换向阀的常态位，三位阀的中

9、位是常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内是常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时，通路一般应连接的通路状态为其常态位。绘制系统图时，通路一般应连接在换向阀的常态位上。在换向阀的常态位上。中位机能（1）当系统有保压要求时： 选用油口P是封闭式的中位机能，如O、Y型。 这时一个液压泵可用于多缸的液压系统。 选用油口P和油口O接通但不畅通的形式，如X型。 系统能保持一定压力，可供压力要求小的控制油路使用；（2）当系统有卸荷要求时： 应选用油口P与O畅通的形式。如H、K、M型。这时液压泵可卸荷；中位机能（3）当系统对换向精度要求较高时： 应选用工

10、作油口A、B都封闭的形式，如O、M型。这时液压缸的换向精度高，但换向过程中易产生液压冲击，换向平稳性差；（4）当系统对换向平稳性要求较高时： 应选用A口、B口都接通O口的形式，如Y型。这时换向平稳性好，冲击小。但换向过程中执行元件不易迅速制动，换向精度低；中位机能（5）若系统对起动平稳性要求较高时： 应选用油口A、B都不通O口的形式，如O、P、M型。这时液压缸某一腔的油液在起动时能起到缓冲作用，因而可保证起动的平稳性；（6）当系统要求执行元件能浮动时： 应选用油口A、B相连通的形式，如H型。可通过某些机械装置按需要改变执行元件的位置；（7）当要求执行元件能在任意位置上停留 选用A、B油口都与P

11、口相通的形式(差动连接式液压缸除外)，如P型。这时液压缸左右两腔作用力相等，液压缸不动。1.滑阀式换向阀的操纵方式F手动换向阀 图6-12所示为手动换向阀及其图形符号。手动换向阀分解图F机动换向阀 图6-13所示为机动换向阀及其图形符号，它依靠挡铁或凸轮来压迫阀心移动，从而实现液流通、断或改变流向。机动换向阀机动换向阀（行程阀）（行程阀）特征：利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向特征：利用挡铁或凸轮使阀芯运动以控制流向分类：常为二位阀，有二位、二通、三通、四通分类：常为二位阀，有二位、二通、三通、四通 F电磁换向阀 图6-14和图6-15所示为电磁换向阀的结构及图形符号。F电磁换向阀借助于电磁铁

12、吸力推动阀心动作来改变液流流向。F液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。F图6-16所示为三位四通液动换向阀及图形符号。F电液换向阀 图6-17所示为电液换向阀的结构原理及其图形符号。2.滑阀机能换向阀处于常态位置时，阀中各油口的连通方式，对换向阀处于常态位置时，阀中各油口的连通方式，对三位阀即中间位置各油口的连通方式，三位阀即中间位置各油口的连通方式， 所以称中位所以称中位机能。机能。F工作位置机能 F过渡位置机能3.电磁球阀F电磁球阀是一种以电磁铁的推力为驱动力推动钢球来实现油路通断的电磁换向阀。4.主要性能F工作可靠性F压力损失F内泄漏量F换向和复位时间F换

13、向频率F使用寿命换向阀的主要性能换向阀的主要性能 1 1）工作可靠）工作可靠: : 换向阀能否可靠地换向和可靠复位。换向阀能否可靠地换向和可靠复位。2 2）压力损失：）压力损失：由于阀工作时的开口较小，故流体流过阀由于阀工作时的开口较小，故流体流过阀3 3）内泄量：）内泄量：4 4）换向时间与）换向时间与复位时间：复位时间：5 5）使用寿命：）使用寿命：口时会产生较大的压力损失。口时会产生较大的压力损失。当换向阀在各个不同的工作位置时，在规当换向阀在各个不同的工作位置时，在规定的工作压力下，从高压腔漏到低压腔的定的工作压力下，从高压腔漏到低压腔的泄露量称为内泄量。泄露量称为内泄量。分别是分别是

14、 从收到信号到阀芯换向终止的时从收到信号到阀芯换向终止的时间和从信号消失到阀芯复位终止的时间。间和从信号消失到阀芯复位终止的时间。换向阀用到某一零件损坏，不能进行正常换向阀用到某一零件损坏，不能进行正常的换向或复位动作的换向或复位动作 图6-21所示为多路换向阀的基本油路形式。三、多路换向阀多路换向阀溢流阀是通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压作用。如用在由定量泵构成的液压源中，用以调节泵的出口压力，保持该压力恒定。如用作安全阀，当系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，仅在系统压力大于其调定压力时才开启溢流，对系统起过载保护作用。对溢流阀的主要要求是：调压范围大

15、，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。第四节 压力控制阀一、溢流阀（一）功用和要求 直动式：图6-23所示为直动式滑阀型溢流阀的工作原理。（二）工作原理和结构p pc ,溢流。p 进口油压pc 溢流阀的开启压力 随着工作压力的提高，直动式溢流阀上的弹簧力要增加，弹簧刚度要相应增大，这使溢流量变化时溢流压力的波动加大，所以直动式溢流阀只宜用在低压系统。 直动式溢流阀. 阀芯上的阻尼孔对阀芯的运动形成阻尼，可避免阀芯振动，提高阀工作平稳性。. 转动调节手柄，可调节弹簧预紧力， 从而调节溢流阀的开启压力。 直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油

16、路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。压弹簧力直接相平衡的溢流阀。溢流阀 先导式：图6-25所示为先导控制式溢流阀的工作原理。主阀弹簧进油口P出油口O调节螺钉锥阀芯 阀座调压弹簧遥控口K阀体主阀芯主阀座阀盖主阀：圆柱阀芯先导阀：锥形阀芯CPP 溢流CPP 不溢流阀体上的远程控制口阀体上的远程控制口K K可以另接先导溢流阀进可以另接先导溢流阀进行远程调压行远程调压溢流阀的主要性能参数溢流阀的主要性能参数(2)稳态性能参数：调压范围：指在通过额定流量时，调压手轮从全开至全关状态下、溢流阀进油口的压力变化范围。卸荷压力：指在调定压力下，通过额定流量时，使溢流阀遥控口接油箱，即溢流阀处于卸荷状态时进

17、、回油口的压差。该值与通道阻力和主阀弹簧预紧力有关，对直动式溢流阀则不存在卸荷压力。压力损失：指在调压手轮处于全松位置，溢流阀通过额定流量时，进、回油口的压差。(1)基本参数：额定压力：指额定工况时的压力，般指额定工况下的最大工作压力。额定流量：指额定工况时的流量，一般指在压力损失值限定条件下所能通过的流量。溢流阀的主要性能参数（续）溢流阀的主要性能参数（续）开启特性：指溢流阀从关闭逐渐开启时，流经阀的流量和与之对应的进口压力之间的关系。开启特性一般用开启率来衡量，开启率即开启压力与调定压力的百分比。闭合特性：指溢流阀从开启逐渐关闭时，流经阀的流量和与之对应的进口压力之间的关系。闭合特性一般用

18、闭合率来衡量，闭合率即闭合压力与调定压力的百分比。稳态压力-流量特性：即启闭特性，它是开启特性和闭合特性之总合。最小稳定流量：一般规定为额定流量的15。作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持阀进口亦即系统压力恒定。作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的。作背压阀，溢流阀（一般为直动式的）装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷。（三）静态特性（四）应用1. 作安全阀（常闭） 作用：防止系统过载。2.作溢流阀（常开） 作用：保持系统压力恒定3. 卸荷或远程调压 卸荷n远程调压4. 作背压阀

19、放在系统回油路上，产生一定的回油阻力，改善执行元件的运动平稳性。二、减压阀（一）功用和要求（二）工作原理和结构（三）性能（四）应用二、二、 减压阀减压阀特点：特点：出口压力控制阀芯动作， 有单独泄油口工作原理：工作原理：节流口产生压降p p2 = p1 -p ， p1一定，p ， p2。 p1 ps ,减压、稳压。作用：减低系统压力，并有稳压作用。 稳压原理 p2 阀芯上移阀口减小 p ， p2= p1 -p ， p1一定，p ， p2； p2 阀芯下移阀口开大 p ， p， p2= ps 。职能符号：减压阀的主要性能减压阀的主要性能性性 能能定定 义义 说说 明明 调压范调压范围围输出二次压

20、力的可输出二次压力的可调范围。调范围。 在此范围内二次压力的在此范围内二次压力的变化应在精度要求内。变化应在精度要求内。 压力特压力特性性当流量一定时，输当流量一定时，输出压力的波动（由出压力的波动（由于输入压力的变于输入压力的变化）。化）。 输出压力波动越小越好输出压力波动越小越好（输出压力比输入压力低（输出压力比输入压力低过一定值后，输出压力基过一定值后，输出压力基本上不波动）。本上不波动）。 流量特流量特性性当输入压力一定时，当输入压力一定时，输出压力的变化输出压力的变化（由于流量的变（由于流量的变化）。化）。 输出压力波动越小越好，输出压力波动越小越好，一般输出压力越低，它随一般输出压

21、力越低，它随流量变化的波动越小。流量变化的波动越小。 工作缸夹紧缸应用：使夹紧缸获得稳定的低压。三、顺序阀（一）功用（二）工作原理和结构（三）性能（四）应用作用：作用：控制多个执行元件动作顺序。1.内控顺序阀结构：出油口接二次油路，有单独泄 油口。工作原理：p ps ,接通。特点：内部控制， 外部泄油。顺序阀应用：控制液压缸动作顺序2. 外控顺序阀结构：结构：控制油口。工作原理：工作原理：pK ps ,进出口接通。特点：特点：外部控制， 外部泄油。职能符号：单向顺序阀 图6-33所示为在工程机械领域得到广泛应用的一种平衡阀结构。四、平衡阀五、压力继电器 压力继电器的主要性能包括：F调压范围F灵

22、敏度和通断调节区间F重复精度F升压或降压动作时间压力继电器是利用油液压力信号来启闭电气触点，从而控制电路通断的液/电转换元件作用：作用：利用系统中压力变化，控制电路的通断。微动开关调节螺钉顶杆柱塞工作原理：工作原理：p ps ,微动开关闭合，发出电信号。p 0.40.5MPa（ p 0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）调速阀的职能符号： 简化符号 旁通式调速阀亦称溢流节流阀，图6-38所示旁通式调速阀是由定差溢流阀与节流阀并联而成。三、旁通式调速阀第六节 电液伺服阀 一、电液伺服阀的工作原理 电液伺服阀用伺服放大器进行控制。伺服放大器的输入电压信号来自电位器、信号发生器、同步机组和

23、计算机的D/A数模转换器等输出的电压信号；其输出的电流与输入电压信号成正比。 图6-39所示为一典型的电液伺服阀，由电机械转换器、液压控制阀和反馈机构三部分组成。 滑阀根据滑阀上控制边数（起控制作用的阀口数）的不同，有单边、双边和四边滑阀控制式三种类型（图6-40）。二、常用的结构形式 射流管 图6-41所示为射流管装置的工作原理。 喷嘴-挡板 图6-42所示为喷嘴-挡板装置的工作原理。三、伺服阀的特性分析（一）静态特性1.伺服阀的流量-压力特性2.流量特性3.压力特性4.内泄漏特性（二）动态特性（频率特性）曲线第七节 电液比例阀 一、概 述 电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行控制的液压阀。 电液比例阀按控制功能可以分为：电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例方向阀和电液比例复合阀（如比例压力流量阀）；按液压放大级的级数可以分为：直动式和先导式；按阀内级间参数是否有反馈可以分为：不带反馈型和带反馈型。 二、比例阀的结构（