液压控制阀的课件

1、第五章 液压控制阀第一节 概述 一、作用： 控制液压系统中流体的压力、流量和流动方向，使之满足各类执行元件不同的动作要求。二、用途： 广泛应用于液压系统，品种繁多。 三、分类 1、按功用分 1）压力控制阀(压力阀)：控制油路的压力，实现执行机构对力或力矩的要求。1第一节 概述 2）流量控制阀(流量阀) ：控制油路的流量，实现执行机构对运动速度的要求。 3）方向控制阀(方向阀)：控制油路中液流的方向，实现执行机构对运动方向的要求。2、按控制方式分 1）开关阀，又称为普通液压阀。 2）伺服控制阀，输入多为偏差信号，多用于要求精度高、响应快的闭环系统。 3）比例控制阀，多用于开环系统中。 4）数字控

2、制阀，用数字信息直接控制。 23、按阀芯结构形式分：滑阀、锥阀、球阀。4、按连接方式分：螺纹连接阀、法兰连接阀、板式连接阀、叠加式连接阀、插装式连接阀。四、（一般）工作原理 利用阀芯在阀体内与阀体孔的相对运动来控制阀口的通断和开口的大小。 所有阀的阀口大小、进出口间的压差和通过阀的流量之间均符合孔口流量公式： 3五、阀的性能参数（共同的性能参数）： 1)公称通经，代表阀的通流能力，对应于阀的额定流量，与之连接的油路规格应与之相一致，工作的实际流量最大不得大于额定流量的1.1倍。 2)额定压力，长期工作的允许最高压力。 4第二节 压力控制阀 常见的压力控制阀有：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器

3、等。一、溢流阀（直动式和先导式） 功用： 通过阀口的溢流，控制系统或回路的压力，从而实现稳压和限压的作用。 这类阀的共同特点是利用油液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。1、直动式溢流阀 5左下两个为直动时，右上为先导式溢流阀液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 6直动式工作原理PT符号PT图5-1直动式溢流阀液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 75.2压力控制阀溢流阀(relief valve)P-B63B型直动式溢流阀液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 8先导式溢流阀锥阀锥阀座调压弹簧阀体主阀芯主阀体主阀弹簧遥控口K进油口P出油口TPT符号图5-

4、3 三节同心式先导式溢流阀液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 9没有偏流盘时 ：有了偏流盘，射流力可以抵消弹簧力的增量 。10第二节 压力控制阀2、先导式溢流阀 组成：由先导阀和主阀两部分，结构常见的有三节同心式和二节同心式。三节同心式的结构和工作原理： 11 受力分析： 主阀芯力平衡方程： 先导阀芯力平衡方程： 所以， 由于， 第二项的影响很小。 12第二节 压力控制阀3、溢流阀的特性 1)静态性能指标 压力调节范围：是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力平稳地（压力无突跳及迟滞现象）上升或下降的最大和最小调定压力。 启闭特性：是指溢流阀从开启到闭合过程中，被控压力与通过

5、溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标。 卸荷压力：当溢流阀作卸荷阀使用时，额定流量下进、出油口的压力差称为卸荷压力。13第二节 压力控制阀2)动态性能指标 当溢流阀的溢流量由零阶跃变化至额定流量时，其进口压力（及其控制的系统压力）将迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。 最大允许流量和最大稳定流量：溢流阀在最大允许流量下工作时应无噪声。溢流阀的最小稳定流量取决于对压力平稳性的要求，一般规定为额定流量的15。 14 压力超调量：定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值pn的差值为压力超调量p。 响应时间t1：是指从起始稳态压力与

6、最终稳态压力之差的10上升到90的时间，即图中A、B两点间的时间间隔。 过渡时间t1 +t2：是指从A点到瞬时过渡过程的最终时刻C点之间的时间。C点以后的压力波形应落在图中给定的(0.951.05)( pn-p0)限制范围内；否则，C点应后滞，直到满足要求为止。 15第二节 压力控制阀升压时间t1：是指流量阶跃变化时，(0.10.9)( pn-p0)的时间，即图中A和B两点间的时间。卸荷时间t2：是指卸荷信号发出后，(0.90.1)( pn-p0)的时间，即C和D两点间的时间。 16第二节 压力控制阀4、溢流阀的用途 定压溢流作用：在定量泵节流调节系统中，定量泵提供的是恒定流量。当系统压力增大

7、时，会使流量需求减小。此时溢流阀开启，使多余流量溢回油箱，保证溢流阀进口压力，即泵出口压力恒定。 安全保护作用：系统正常工作时，阀门关闭。只有负载超过规定的极限（系统压力超过调定压力）时开启溢流，进行过载保护，使系统压力不再增加（通常使溢流阀的调定压力比系统最高工作压力高1020）。这种系统中的溢流阀我们称之为安全阀。 其它：作卸荷阀用、作远程调压阀、作高低压多级控制阀、作顺序阀、用于产生背压（串在回油路上）。 17第二节 压力控制阀5、对溢流阀的要求 1）定压精度高，即静压力超调要小。 2）灵敏度高，即负载压力和流量变化时，溢流阀动作灵敏，越灵敏，其动态超调量越小。 3）工作平稳，振动、噪声

8、小 4）阀关闭时，密封好，泄漏小。 18第二节 压力控制阀二、减压阀作用：使出口压力低于进口压力。分类：定值减压阀（定压输出减压阀）、定差减压阀和定比减压阀三种。 （一）定值减压阀作用：输出稳定的低压油定值减压阀有直动型和先导型两种结构形式。先导型定值减压阀又有出口压力控制式和进口压力控制式两种控制方式。1、先导型定值减压阀的结构原理： 19第二节 压力控制阀20第二节 压力控制阀先导阀和主阀的力平衡方程： 21第二节 压力控制阀2、先导型减压阀和先导型溢流阀的不同点：（1）减压阀保持出口压力基本不变，溢流阀打开时保持入口压力基本不变。（2）为保证减压阀正常工作，它的导阀弹簧腔区通过泄油口单独

9、外接油箱（称为外卸），溢流阀的出油口通油箱，它的导阀弹簧腔和泄漏油可通过阀体上的通道和出油口接通，不必单独外接油箱（称为内卸）。 （二）定差减压阀 作用：使进出口压力差保持为定值。工作原理 22 用途举例：将定差减压阀的进出口分别与节流阀两端相连，可使节流阀两端压差保持恒定，通过节流阀的流量将基本不受外界负载变动的影响。 23第二节 压力控制阀三、顺序阀 功用：以系统压力为信号使多个执行元件自动的按先后顺序动作。 根据控制压力来源的不同，有内控式和外控式之分。其结构有直动型和先导型之分。 直动型顺序阀用于低压系统 先导型顺序阀用于高压系统 1、先导型顺序阀结构原理： 24第二节 压力控制阀25

10、2、各种顺序阀的职能符号3、顺序阀的应用： 1）使两个或两个以上的执行元件按一定的顺序工作。 2）作背压阀用。 3）单向顺序阀可作为平衡阀用。 4）液控顺序阀可作卸荷阀用。 26四、溢流阀、减压阀和顺序阀三者的比较 27第二节 压力控制阀五、压力继电器 作用：利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时，发出电信号，使电气元件动作，使油路卸压、换向，执行元件实现顺序动作，或关闭电动机使系统停止工作，起安全保护作用等。 柱塞式压力继电器工作原理： 分类：柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。28第二节 压力控制阀应用场合：1、用于安全保护。2、控制

11、执行元件的顺序动作。3、用于泵的启闭。4、用于泵的卸荷。 注意事项： 压力继电器必须放在压力有明显变化的地方才能输出电信号。若将压力继电器放在回油路上，由于回油路直接接回油箱，压力也没有变化，所以压力继电器也不会工作。 29第五章 液压控制阀第三节 流量控制阀 流量控制阀通过改变节流口通流面积或通流通道的长短来改变局部阻力的大小，实现对流量的控制。 流量控制阀是节流调速系统中的基本调节元件。在定量泵供油的节流调速系统中，必须将流量控制阀与溢流阀配合使用，以便将多余的流量流回油箱。 流量控制阀包括节流阀、调速阀等。 一、节流阀 （一）节流阀的工作原理 30第三节 流量控制阀（二）流量特性 通过节

12、流阀的流量及其前后压差的关系可表示为 ：对薄壁孔 ，对细长孔 ，1-顶盖2-推杆3-导套4-阀体5-阀芯6-弹簧7-底盖315.3流量控制阀节流阀(throttle valve)螺旋曲线开口式节流阀阀芯开有螺旋曲线开口薄刃式结构精密节流阀流量受温度 影响小1-阀芯 2-手轮 3-阀套 4-阀体精密节流阀作插装元件液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 325.3流量控制阀节流阀(throttle valve)不同开口时节流阀的流量特性曲线刚度在特性曲线上反映为曲线某点的切线与横坐标的余切，曲线越平缓，刚度越大，流量特性越好。液压与气动电子课件第五章 液压控制阀首页 网络课件 33第

13、三节 流量控制阀（三）节流口堵塞及最小稳定流量 节流阀在小开口下工作时，特别是进出口压差较大时，虽然不改变油温和阀的压差，但流量会出现时大时小的脉动现象，开口越小，脉动现象越严重，甚至在阀口没有完全关闭时就完全断流。这种现象称为节流口堵塞。 产生堵塞的主要原因： 1、油液中的机械杂质或因氧化析出的胶质、沥青、炭渣等污物堆积在节流缝隙处； 2、由于油液老化或受到挤压后产生带电的极化分子，节流缝隙的金属表面上存在电位差，极化分子被吸附到缝隙表面，形成牢固的边界吸附层，吸附层的厚度一般为58m，影响节流缝隙的大小。以上堆积、吸附物增长到一定厚度时，会被液流冲刷掉，随后又重新吸附在阀口上。这样周而复始

14、，就形成流量的脉动； 34第三节 流量控制阀 3、阀口压差较大时，因阀口温升高，液体受挤压的程度增强，金属表面也更易受摩擦作用而形成电位差，因此压差大时容易产生堵塞现象。 减轻堵塞现象的措施： 1、选择水力半径大的薄刃节流口； 2、精密过滤并定期更换油液； 3、适当选择节流口前后的压差； 4、采用电位差较小的金属材料、选用抗氧化稳定性好的油液、减小节流口的表面粗糙度等，都有助于缓解堵塞的产生。 （四）节流阀的应用 35第三节 流量控制阀 节流阀的流量不仅取决于节流口面积的大小，还与节流口前后压差有关，阀的刚度小，故只适用于执行元件负载变化很小和速度稳定性要求不高的场合。 对于执行元件负载变化大

15、及对速度稳定性要求高的节流调速系统，必须对节流阀进行压力补偿来保持节流阀前后压差不变，从而达到流量稳定。 固定式节流阀（节流口大小不能调整）用于改变流量。 可调式节流阀（特点：不易堵塞，流量不稳定）用于速度较低的液压系统。 可调式单向节流阀（特点：流量不稳定）用于需要单向节流阀调整，反向快速运动的场合。 365.3流量控制阀节流阀(throttle valve)节流阀的应用1与定量泵、溢流阀组成节流调速回路。泵的部分油液经溢流阀回油箱，泵的出口压力由溢流阀调定。进入油缸无杆腔的油液流量由节流阀调定，其稳定性受负载影响375.3流量控制阀节流阀(throttle valve)节流阀的应用2起负载

16、阻尼。顺序阀起平衡作用，防止液压缸活塞的加速下落。节流阀起阻尼作用，控制顺序阀的启闭，使顺序阀关闭滞后。385.3流量控制阀节流阀(throttle valve)节流阀的应用3阻尼缓冲节流阀置于压力表前。阻尼作用强，可以缓冲系统的压力冲击。保护压力表。39第三节 流量控制阀二、调速阀 节流阀和定差减压阀串联，就可构成高稳定性的调速阀。 （一）工作原理 40第三节 流量控制阀 调速阀装在进油路上，回油路上或旁油路上都可以达到改善速度负载特性使速度稳定性最高的目的。 三、分流集流阀 分流集流阀是分流阀、集流阀和分流集流阀的总称。 分流阀的作用：使液压系统中由同一个能源向两个执行元件供应相同的流量（

17、等量分流），以实现两个执行元件的速度保持同步或定比关系。 集流阀的作用：从两个执行元件收集等流量或按比例的回油量，以实现其间的速度同步或定比关系。 分流集流阀则兼有分流阀和集流阀的功能。它们的图形符号分别为： 41第五章 液压控制阀 第四节 方向控制阀 方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。如单向阀、换向阀及压力表开关。 一、单向阀单向阀包括普通单向阀和液控单向阀。（一）普通单向阀 结构和工作原理 42第四节 方向控制阀 对单向阀的要求主要： 1、通过液流时压力损失要小，反向截止时密封性要好； 2、动作灵敏，工作时无撞击和噪声。 主要用途：1、选择液流方向。2、区分高低压

18、油。3、保护泵正常工作（防止压力突然增高，反向传给泵，造成反转或损坏）。4、泵停止供油时，保护缸中活塞的位置。5、作背压阀用，提高执行元件的运动平稳性（背压作用保持低压回路的压力）。 43第四节 方向控制阀（二）液控单向阀 结构和工作原理： 44第四节 方向控制阀 液控单向阀按结构特点可分为简式（a）和卸载式（b）两类。 卸载式的特点是带有卸载阀，当控制活塞上移时先顶开卸载阀的小阀芯3，使主油路卸压，然后再顶开单向阀芯。这样可大大减小控制压力，使控制压力与工作压力之比降低到4.5，因此可用于压力较高的场合。 工程机械中常采用双液控单向阀，称为双向液压锁，它将两个液控单向阀布置在同一个阀体内，能够完成其中一个油腔进油时，另一个油腔出油的功能。 45第四节 方向控制阀二、换向阀 换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使之与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。对换向阀的基本要求：1、液流通过阀时压力损失小（一般p0.10.3MPa）；2、互不相通的液流间的泄漏小；3、换向可靠、迅速且平稳无冲击。 换向阀的分类： 46第四节 方向控制阀（一）、滑阀式换向阀