汽车液压与气压传动第五章：液压控制阀课件

1、第五章：液压控制阀第一节：方向控制阀第二节：压力控制阀第三节：流量控制阀第四节：其它类型的液压控制阀教学目标教学要点返回目录本章习题教学目标1) 掌握各种液压阀的工作原理、基本参数和结构特性等。2) 能合理选用液压控制阀。3) 会结合汽车液压传动装置进行必要的液压控制阀分析和计算。返回本章教学要点知识要点掌握程度相关知识 返回本章 常用液压控制阀的结构和工作原理 常用液压控制阀的工作特性和应用 理解常用液压控制阀的类型、结构原理及特点;重点掌握多位多通换向阀、先导式压力阀和调速阀的工作原理和工作特点,并能熟练分析其工作过程;了解插装阀、叠加阀、电液伺服阀及电液比例控制阀等的结构;熟悉常用液压控

2、制阀的图形符号 熟悉常用液压控制阀的工作特性、特点和参数计算方法,并能灵活选用;了解插装阀、叠加阀、电液伺服阀及电液比例控制阀等的特点和工作过程 流体力学的基本知识、机械结构相关知识、液压与气压元件图形符号国家标准 典型方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀工程应用;汽车中常用的电磁球阀、多位手动阀和换档阀等的应用和点第一节：方向控制阀 方向控制阀的工作原理较简单，从本质上讲，它是利用阀芯和阀体间相对位置的改变来实行阀内部某些油路的接通和断开，以满足液压系统中各换向功能的要求。 方向控制阀可分为单向阀和换向阀两类。第一节：方向控制阀返回本章第一节：方向控制阀一、单向阀 液压系统中常用的单向阀有普通

3、单向阀和液控单向阀两种。 1.普通单向阀： 第一节：方向控制阀锥阀式普通单向阀 锥阀式普通单向阀密封性好, 使用寿命长。第一节：方向控制阀2.液控单向阀 液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要长时间保压、锁紧的情况，也用于防止立式液压缸在自重作用下下滑等。 第一节：方向控制阀2.液控单向阀 液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要长时间保压、锁紧的情况，也用于防止立式液压缸在自重作用下下滑等。 第一节：方向控制阀内卸式液控单向阀第一节：方向控制阀双向液压锁 1阀体 2控制活塞 3卸荷阀芯 4锥阀(主阀芯)第一节：方向控制阀二、换向阀 换向阀是利用阀芯相对于阀体的相对运

4、动，达到特定的工作位置，使不同的油路接通、关闭，从而变换液压油流动的方向，改变执行元件的运动方向。 表51 换向阀类型表分类方式类型按阀的结构转阀式、滑阀式按阀的操纵方式手动、机动(行程)、电磁、液动、电液动按阀的位置和通路数二位二通、二位三通三位四通、三位五通第一节：方向控制阀1.转阀式换向阀(转阀)第一节：方向控制阀2.滑阀式换向阀(换向阀) 滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛，所以本章主要以滑阀式换向阀为主介绍换向阀的各项工作性能。第一节：方向控制阀换向阀内部结构第一节：方向控制阀换向阀图形符号 用方框表示换向阀的工作位置； 一个方框的上边和下边与外部连接的接口数即为通路数； 方

5、框内的箭头表示此位置上油路的通断状态，但箭头的方向并不一定代表油液实际流动的方向； 一般用P表示进油口，T或O表示回油口，A、B、C等表示与接执行元件连接的油口，用表示控制油口； 方框内的“”“”表示此通路被阀芯封闭，即该路不通。 名称结构原理图图形符号使用场合第一节：方向控制阀换向阀主体部分的结构型式二位二通阀二位三通阀二位四通阀三位四通阀二位五通阀三位五通阀控制油路的接通与断开(相当于一个开关)控制液流方向(从一个方向换成另一个方向)控制执行元件换向不能使执行元件在任一位置上停止运动能使执行元件在任一位置上停止运动不能使执行元件在任一位置上停止运动能使执行元件在任一位置上停止运动执行元件正

6、反向运动时回油方式相同执行元件正反向运动时回油方式不同操纵方式图形符号简要说明第一节：方向控制阀换向阀操纵形式手动机动电磁液动电液动手动操纵，弹簧复位，中间位置时阀口互不相通档块操纵，弹簧复位，通口常闭电磁铁操纵，弹簧复位液压操纵，弹簧复位，中间位置时四口互通 电磁铁先导控制，液压驱动，阀芯移动速度可分别由两端的节流阀调节，使系统中执行元件能得到平稳的换向第一节：方向控制阀换向阀结构以三位四通换向阀为例说明其结构a)结构原理图 b)图形符号1阀体 2阀芯 3定位套 4对中弹簧 5挡圈 6推杆 7环 8线圈 9衔铁 10导套 11插头组件第一节：方向控制阀二位三通电磁换向阀第一节：方向控制阀三位

7、四通电液换向阀第一节：方向控制阀三位四通手动换向阀第一节：方向控制阀三位四通换向阀中位机能型式符号中位通路状况、特点及应用O型H型Y型K型M型X型P型四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的并联工作。液压缸充满油，从静止到启动平稳；制动时运动惯性引起液压冲击较大；换向位置精度高四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动大 P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动性能介于O型和H型之间 P 、A、B相通，B口封闭，泵卸荷，液压缸处于闭锁状态。两个方

8、向换向时性能不同 P 、 T相通，A 、B 口封闭，泵卸荷，液压缸闭锁，从静止到启动较平稳；制动性与O 型相同；可用于泵卸荷液压缸锁紧的系统中四口处于半开启状态，泵基本卸荷，但仍保持一定的压力。换向性能介于O 型和H型之间P 、A 、B 相通， T封闭，泵与液压缸两腔相通，可组成差动连接。从静止到启动平稳；制动平稳；换向位置变动比 H型的小，应用广泛第一节：方向控制阀中位机能选择在选择换向阀的中位机能时, 通常要考虑以下几个问题:系统保压。2) 系统卸荷。3) 换向平稳性和精度。4) 起动平稳性。5) 液压缸“浮动” 和在任意位置上的停止。第一节：方向控制阀 三、其它类型的换向阀 1.电磁球阀

9、 电磁球阀是近年来发展起来的一种电磁换向阀, 以电磁铁推动钢球实现油路的通断和切换。 1支点2操纵推杆3杠杆4左阀座5球阀6右阀座7弹簧8电磁铁9复位杆第一节：方向控制阀 1.电磁球阀 电磁球阀的密封性好; 反应速度快; 换向频率高; 对液压油液的黏度适用范围宽; 换向可靠; 其抗污染能力好; 但性能较少。在小流量系统中用于控制主油路, 在大流量系统中常作为先导控制元件使用。第一节：方向控制阀2.手动阀 手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使用的一种换向阀，其相当于油路的总开关，由驾驶室内的换档手柄控制。1主油路 2倒档油路 3、7泄油孔 4阀芯 5前进档油路 6前进低档油路 第一节：方向控制

10、阀3.换挡阀 在自动变速器的换挡操纵手柄位于前进挡位或闭锁挡位(S、L或2、1)时，可根据车辆行驶的不同工况自动地调节挡位，它是通过主油路的压力油作用换挡阀，在换挡阀的控制下进入不同的挡位油路来得到不同的挡位 。a)电磁阀断开 b)电磁阀接通1换档电磁阀 2换档阀 3主油路压力油 4至换档执行机构返回本节第二节：压力控制阀第二节 压力控制阀 在液压系统中，用来控制液压油压力和利用液压油压力来控制其它液压元件动作的阀统称为压力控制阀。此类阀的工作是利用液压力和弹簧力相平衡的原理。 按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 返回本章第二节：压力控制阀一、溢流阀 溢流阀是通过对

11、油液的溢流，使液压系统的压力维持恒定，从而实现系统的稳压、调压和限压。根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导式两类。 第二节：压力控制阀先导型溢流阀第二节：压力控制阀溢流阀的压力流量特性 当溢流阀开启后，随着阀口的开度的增大，其压力、流量也随之变化，压力和流量之间的变化关系称为压力流量特性。 第二节：压力控制阀溢流阀应用 在液压系统中， 溢流阀主要的用途有：作为溢流阀， 使系统压力恒， 对系统起过载保护作用；作为背压阀，接在系统回油路上， 提供回油阻力，使执行元件运动平稳； 实现远程调压或系统卸荷。第二节：压力控制阀例题第二节：压力控制阀二、减压阀 减压阀是利用液体流过缝隙产生压降的原理，使出

12、口压力低于进口压力的压力控制阀，按调节要求的不同，可分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀三种。 其中定值减压阀应用较广，简称减压阀。 第二节：压力控制阀减压阀a) 结构b) 图形符号(直动式)c) 图形符号(先导式)d) 实物图1先导阀阀芯2阀体3主阀阀芯4端盖第二节：压力控制阀例题 第二节：压力控制阀三、顺序阀 顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路通断，保证液压系统中多个执行元件的动作有一定的先后顺序。第二节：压力控制阀四、压力继电器 压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电气转换元件，它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作。返回本节第三节：流量控制阀第三节

13、 流量控制阀 流量控制阀(简称流量阀)是在一定的压差下通过改变节流口通流面积的大小，改变通过阀口流量的阀。 在液压系统中，控制流量的目的是对执行元件的运动速度进行控制，因此液压系统流量控制回路又常称为速度控制回路或调速回路。 常见的流量控制阀有节流阀、调速阀等。返回本章第三节：流量控制阀一、节流阀流量控制原理 第三节：流量控制阀节流口的节流特性 节流口的节流特性是指液体流经节流口时，通过节流口的流量受到的影响因素与流量之间的关系，以及分析提高流量的稳定性的措施。节流口的流量取决于节流口的结构形式。节流口对流量稳定性的控制质量影响极大。 节流方程 第三节：流量控制阀影响节流口流量稳定的因素 节流

14、口前后的压差 为进一步分析压差对流量的影响可引入节流刚度。节流刚度是节流口前、后压力差的变化量与通过阀流量变化量之比，即第三节：流量控制阀节流孔的节流特性曲线 结论：T越大，越小，节流阀性能越好。即节流口通流面积越小，节流口两端的压差越大越有利于提高节流阀刚度，但太大，造成压力损失也越大，而且可能造成阀口太小而堵塞，一般压差为（0.150.4）MPa。 第三节：流量控制阀液压油温度 油的粘度随液压油的温度发生变化，节流阀的流量受到影响。 油液粘度对细长孔式节流口的流量影响较大，对薄壁孔式节流口的流量几乎没有影响。因此，性能好的节流阀一般采用薄壁孔类的节流口。 第三节：流量控制阀节流口的形状 流

15、量阀在工作时，节流口的通流断面通常是很小的，当系统速度较低时更是这样。因此节流口很容易被油液中所含的机械杂质、胶质沉淀物和氧化物等杂质堵塞，另外油液中的极化分子和金属表面吸附作用会破坏节流口的形状、大小。 在节流口被堵塞的瞬间，油液断流，压力很快升高，直到把堵塞的小孔冲开，流量又突然加大，该过程不断重复，造成了时多时少的流量脉动，严重时完全断流，使节流阀丧失工作能力。上述现象称为节流阀的堵塞现象。 第三节：流量控制阀4.节流口的形式序号节流口名称特 点结构形式12345针阀式节流口结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于对节流性能要求不高的系统偏心槽

16、式节流口在阀芯上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过转动阀芯改变通流面积。流量稳定性较好，但在阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，易堵塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求不高的系统中轴向三角槽式节流口工艺性好，结构简单，径向力平衡，水利半径较合适，调节范围大，稳定流量较小，但油温变化对流量有一定影响，广泛应用于各种流量阀中周向缝隙式节流口节流口接近于薄壁孔，通道短，水力半径大，不易堵塞，受油温影响小，用于低压小流量（约30ml/min）场合，其流量稳定特性也较好轴向缝隙式节流口节流口更接近于薄壁孔，流量对温度变化不敏感，通流性能较好，这种节流口为目前最好的节流口之一，用于性能要求较高、低

17、压（7MPa）小流量（约20ml/min）的流量阀上第三节：流量控制阀5.节流阀的典型结构 （1）普通节流阀a)结构图 b)职能符号1阀体 2阀芯 3调节手轮 第三节：流量控制阀（2）单向节流阀a)结构图 b)职能符号1弹簧 2阀芯 3阀体 4顶杆 5螺母 第三节：流量控制阀6.最小稳定流量及其物理意义 节流阀的最小稳定流量是指在不发生节流口堵塞现象条件下又能正常工作的最小流量。如果稳定流量的值越小，就说明节流阀节流口的通流性越好，允许系统的执行元件工作的最低速度就越小。 实际回路中，节流阀的最小稳定流量必须比系统的执行元件工作的最低速度所决定的流量值（一般流量控制阀最小稳定流量为0.05L/

18、min）小，这样执行元件在低速工作时，才能保证速度的稳定性。这就是节流阀最小稳定流量的物理意义，这也是选用节流阀的一个主要原则。 第三节：流量控制阀7.应用节流阀主要起节流调速、负载阻尼和压力缓冲作用。 第三节：流量控制阀二、调速阀 节流阀的刚性较差，当节流调速回路的负载变化时，节流阀压差随之变化，流量也发生变化，即流量受负载变化影响，从而不能使执行元件速度保持稳定。 必须采取压力补偿的办法使节流阀前后的压差保持在一个稳定的值上，使流量不变。这种带压力补偿的流量阀称为调速阀。 第三节：流量控制阀调速阀的工作原理 第三节：流量控制阀调速阀的静态特性分析 调速阀能保持流量稳定，主要是由于在节流阀之

19、前串联了减压阀，而减压阀具有压力补偿作用，这样就使节流阀口前后的压差保持近似不变，而使流量保持近似恒定。 节流阀流量方程式第三节：流量控制阀3.溢流节流阀 溢流节流阀是节流阀与压差式溢流阀并联组成的，它也能补偿阀两端的压差变化，使通过溢流节流阀的流量基本不受负载变化的影响。 a)原理图 b)职能符号 c)简化职能符号1溢流阀芯 2节流阀芯 3-溢流阀 第三节：流量控制阀4.调速阀与溢流节流阀的比较 (1)调速阀应用范围较广。调速阀可安装在执行元件的进、回油路和旁油路上。而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。 (2)采用溢流节流阀的系统效率较高。 (3)调速阀较溢流

20、节流阀流量稳定性好。返回本节第三节：流量控制阀第四节：其它类型的液压控制阀 一、插装阀二、叠加阀三、电液伺服阀四、电液比例控制阀返回本章第四节：其它类型的液压控制阀一、插装阀 插装阀又称为二通插装阀、逻辑阀、锥阀，是一种以二通型单向元件为主体、采用不同的盖板组成插装阀系统。1插装件 2控制盖板 3先导控制阀 4集成块 5弹簧 6密封圈 第四节：其它类型的液压控制阀1.插装方向控制阀（1）单向阀第四节：其它类型的液压控制阀（2）液控单向阀第四节：其它类型的液压控制阀（3）二位二通换向阀第四节：其它类型的液压控制阀(4)二位三通插装换向阀第四节：其它类型的液压控制阀(5)四通插装换向阀第四节：其它类型的液压控制阀2.插装压力控制阀第四节：其它类型的液压控制阀3.插装流量控制阀第四节：其它类型的液压控制阀二、叠加阀l推杆 2、5弹簧 3锥阀芯 4锥阀座 6主阀芯 第四节：其它类型的液压控制阀三、电液伺服阀 伺服阀是为闭环控制使用设计的。电液伺服阀是一种将电信号变为液压能以实现流量或压力控制的转换装置，电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件。输入的小功率电信号与输