液压与气压传动技术 第四版 课件 任务五 其他液压控制阀

任务五其他液压控制阀以叠加方式连接的液压阀称为叠加阀，这种阀具有板式液压阀的功能，其分类与一般液压阀相同，分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀三类，其中方向控制阀仅有单向阀类，换向阀不属于叠加阀。换向阀在叠加阀系统中既起到换向阀的作用，又起到上盖板的作用。叠加阀的工作原理与前述的一般液压阀基本相同，但在结构和连接方式上有其特点，因而自成体系。一、叠加式液压阀（叠加阀）1—换向阀；2、3—叠加阀；4—基座板观察结构叠加阀及由叠加阀组成的液压系统具有以下特点：1）每个叠加阀不仅具有某种控制功能，同时还起着油路通道的作用，所以同一组叠加阀之间无管道连接；2）一般同一规格系列的叠加阀的油口（通径）和螺钉孔的位置、大小、数量都与相同规格的标准换向阀相同，即主换向阀、叠加阀底板块之间通径及连接尺寸相同；3）一个叠加阀因在液压系统回路中的位置不同，选择的元件型号也不同；4）由叠加阀组成的液压系统，阀自身作通道体，将各种类型叠加阀按要求叠加后，由螺栓将其串联在换向阀与底板之间，可组成各种典型液压回路；5）叠加阀系统最下面是底板，底板上具有进、回油口及各回路与执行机构连接的油口。为了测出各点压力，底板上面第一个元件是压力表开关，或压力阀（一般压力阀都有测压点，可以连接压力表）；换向阀兼作顶盖用位于最上层；各种方向、压力和流量控制阀位于中间。6）为减小回油压力损失，回油路上的流量控制阀尽量近的靠主换向阀布置；7）通常一组叠加阀回路只控制一个执行元件，将几组叠加阀放在同一个多联底板上，可以组成一个多执行元件的控制系统。8）由叠加阀组成的液压系统结构紧凑，配置灵活，系统设计、制造周期短，标准化、通用化和集成化程度较高。任务五其他液压控制阀一、叠加阀叠加阀现有四个通径系列：Φ6mm、Φ10mm、Φ16mm、Φ22mm，额定压力为20MPa，额定流量为30~200L/min。叠加式溢流阀由主阀和先导阀组合而成，先导阀为锥阀，主阀相当于锥阀式的单向阀。1-推杆2-弹簧3-锥阀阀芯4-阀座5-弹簧6-主阀阀芯观察结构任务五其他液压控制阀一、叠加阀

叠加式溢流阀工作原理：压力油由进油口P进入主阀阀芯6右端的e腔，并经阀芯上阻尼孔d流至阀芯6左端b腔，再经小孔a作用于锥阀阀芯3上。当系统压力低于溢流阀的调定压力时，锥阀阀芯3打开，b腔的油液经锥阀口及孔c由出油口T流回油箱。主阀阀芯6右腔的油经阻尼孔向左流动，于是使主阀阀芯的两端油液产生压力差，此压力差使主阀阀芯克服弹簧5的预压力而左移，主阀阀口打开，实现了至出油口P的溢流。调节弹簧2便可调节溢流阀的调整压力，即溢流压力。1-推杆2-弹簧3-锥阀阀芯4-阀座5-弹簧6-主阀阀芯任务五其他液压控制阀一、叠加阀叠加阀应用示例：图示为控制两个执行元件（液压缸和液压马达）的叠加阀组及其液压回路。1——换向阀2——液压锁3——单向节流阀4——减压阀5——基座板6——液压缸任务五其他液压控制阀一、叠加阀二、插装阀

插装阀的液压功能部分不带外壳，必须插入阀块内才能工作。液压系统中把多个阀装在同一个阀块中，习惯称为集成块，阀块内部不再是单纯油路。如图所示为一插装阀集成块。由于可以多个阀装在一起，结构紧凑，集成化，便于整体交货，大大简化了主机的设计安装调试工作，因此，插装阀的应用越来越广泛。任务五其他液压控制阀螺纹插装阀：螺纹插装阀靠螺纹固定在集成块里，可以独立完成需要的控制功能。受紧固螺纹直径所限，主要工作于中小流量（不同种类的阀其最大流量不同，有的不超过400L/min，有的不超过800L/min)。螺纹插装阀现在虽有国际标准，但未被普遍应用。而被普遍接受且应用的几种类型却没有正式的统一的标准，因此，互换性很差，种类极多。任务五其他液压控制阀二、插装阀盖板式插装阀：靠盖板压在集成块中，不能独立工作，还需要另外附加阀来控制腔（C腔，控制油口）的压力，从而控制阀芯的运动，通道的启闭。该种阀结构简单，通流能力大、密封性能好、阀芯动作灵敏、抗堵塞能力强等，所以在高压、大流量的液压系统中应用很广。螺纹插装阀连接螺纹1.盖板式插装阀的结构和工作原理盖板式插装阀由锥阀组件、阀体和控制盖板1组成,对外有两个主油路口A、B

和一个控制油口C。1-控制盖板阀体锥阀组件主油口B主油口A控制腔(C腔，控制油口)观察结构任务五其他液压控制阀二、插装阀阀体53-锥阀3-弹簧2-阀套任务五其他液压控制阀二、插装阀1.盖板式插装阀的结构和工作原理阀套2、弹簧3和锥阀4组成锥阀组件，插装在阀体5的孔内。1.盖板式插装阀的结构和工作原理

锥阀组件起主油路通断作用，盖板1上设有对锥阀的启闭起控制作用的通道等，锥阀组件上配置不同的盖板，就能实现各种不同的功能（图示盖板实现单向阀功能）。同一阀体内可装入若干个不同机能的锥阀组件（图示只装了一个锥阀组件），加上相应的盖板和控制元件组成所需要的液压回路或系统，使结构紧凑、集成化。任务五其他液压控制阀二、插装阀1-控制盖板1.盖板式插装阀的结构和工作原理

在下图中，设油口A、B、C的油液压力及有效工作面积分别为pA、pB、pC和AA、AB、AC，其面积关系为:AC

=AA+AB,弹簧的作用力为FS，若不考虑锥阀的质量、液动力和摩擦力等的影响，在、、均为某一稳定值时，锥阀口通断情况如下：（1）当FS+pCAC＞pAAA+

pBAB时，锥阀闭合，A、B油路不通；任务五其他液压控制阀二、插装阀BA1.盖板式插装阀的结构和工作原理

在下图中，设油口A、B、C的油液压力及有效工作面积分别为pA、pB、pC和AA、AB、AC，其面积关系为:AC

=AA+AB,弹簧的作用力为FS，若不考虑锥阀的质量、液动力和摩擦力等的影响，在、、均为某一稳定值时，锥阀口通断情况如下：（2）当FS+pCAC＜pAAA+

pBAB时，锥阀打开，A、B油路导通；任务五其他液压控制阀二、插装阀BA1.盖板式插装阀的结构和工作原理

在下图中，设油口A、B、C的油液压力及有效工作面积分别为pA、pB、pC和AA、AB、AC，其面积关系为:AC

=AA+AB,弹簧的作用力为FS，若不考虑锥阀的质量、液动力和摩擦力等的影响，在、、均为某一稳定值时，锥阀口通断情况如下：（3）当控制油口C接油箱pC为零时，阀芯下部的液压力克服上部的弹簧力将锥阀芯打开，其液流方向视pA、pB的压力大小而定。若pA＞pB，液流从A流向B；若pA＜pB，液流从B流向A。任务五其他液压控制阀二、插装阀BA1.盖板式插装阀的结构和工作原理（4）当控制油口C接压力油，且pC≥pA，pC≥pB，锥阀关闭，A、B油路不通，此时，锥阀相当于逻辑元件“非”门作用，所以插装阀又称为逻辑阀。插装式锥阀通过不同的盖板和各种插装元件进行不同组合，便可构成方向控制、压力控制、流量控制或复合控制的插装阀。任务五其他液压控制阀二、插装阀BA2.盖板式插装阀作方向控制阀（1）作单向阀和液控单向阀

将控制口C腔与A或B油口连通，即成单向阀，连接方法不同其导通方式也不同。在图a中，当A与C连通，且若pA＞pB时，锥阀关闭，A与B不通；当pA＜pB时，锥阀开启，油液由B流向A；当B与C连通，且pA＜pB时，锥阀关闭，A与B不通；当若pA＞pB时，锥阀开启，油液由A流向B。图b中，在控制盖板上接一个二位三通液动阀来变换C腔的压力，即可成为液控单向阀。观察原理任务五其他液压控制阀二、插装阀2.盖板式插装阀作方向控制阀

（2）作两位两通阀用小规格二位三通电磁换向阀来转换控制腔C的通油状态，即成为能通过高压大流量的二位二通换向阀。在图a中，当电磁换向阀工作在左位(图示状态)时，油液不能从B流向A；当电磁阀通电工作在右位时，C与油箱连通，A、B油口连通。当电磁铁断电时，两个方向都要起切断作用，则需在控制油路中加一个梭阀（相当于两个单向阀），如图b所示。这样，当电磁铁断电时，不管油口A或B哪个压力高，锥阀都能可靠闭合。观察原理任务五其他液压控制阀二、插装阀2.盖板式插装阀作方向控制阀

（3）作三通阀两个插装式锥阀和一个电磁先导阀可组成一个三通阀。如图所示，在图示状态时，左面锥阀打开，右面的锥阀闭合，即A通T

，P堵塞，当电磁铁通电时，P通A，T堵塞。观察原理任务五其他液压控制阀二、插装阀任务一其他液压控制阀的结构分析及应用其他控制阀和其他基本回路2.盖板式插装阀作方向控制阀（4）作四通阀用小型二位四通电磁换向阀控制四个插装阀的启闭，可实现高压大流量主油路的换向，即可构成二位四通换向阀，如图所示。当电磁阀不通电(图示位置)时，插装阀1和3因控制油腔通油箱而开启，插装阀2和4因控制油腔通入压力油而关闭。因此，主油路中压力油由P经插装阀3进入B，回油由A经插装阀1流回油箱T；当电磁阀通电换为左位时，插装锥阀1和3因控制油腔通入压力油而关闭，插装锥阀2和4因控制油腔通油箱而开启。因此，主油路中压力油由P经插装阀2进入A，回油由B经插装阀4流回油箱T。观察原理2.盖板式插装阀作方向控制阀（4）作四通阀用一小型三位四通电磁换向阀和四个插装锥阀可组成一个能控制高压大流量主油路换向的三位四通换向阀，如图所示。该组阀中，三位四通电磁阀左位和右位时，控制插装式锥阀的工作原理与二位四通阀相同。其中位时的通油状态由三位四通电磁阀的中位机能决定。在电磁阀为中位时，四个插装锥阀的控制油腔均通压力油，因此均为关闭状态，故主换向阀的中位机能为O型。观察原理任务五其他液压控制阀二、插装阀3.盖板式插装阀用作方向、流量控制阀若在插装式方向控制阀的控制盖板上增加一锥形阀行程调节装置，调节锥形阀开口的大小，就形成一个可调节流阀，当控制腔C通入压力油时，节流阀关闭，注意其锥形阀的形式和前述方向控制插装阀之锥形阀是相同的。此种插装阀具有方向和流量控制的功能。任务五其他液压控制阀二、插装阀4.盖板式插装阀用作压力控制阀对插装式锥阀的控制腔C的油液进行压力控制，即可构成各种压力控制阀，以控制高压大流量液压系统的工作压力。用直动式溢流阀作为先导阀来控制插装式主阀，在不同的油路连接下便构成不同的插装式压力阀。直动式溢流阀控制腔C观察结构任务五其他液压控制阀二、插装阀4.盖板式插装阀用作压力控制阀

图b中，插装阀的B腔与油箱连通，控制油腔C与溢流阀相连，溢流阀的出油口与油箱相连，这样就构成了插装式溢流阀。当插装阀A腔压力升高到溢流阀的调定压力时，溢流阀打开，油液流过主阀芯阻尼孔时造成两端压力差，使主阀芯抬起，A腔压力油便经主阀开口由B溢流回油箱，实现稳压溢流。任务五其他液压控制阀二、插装阀4.盖板式插装阀用作压力控制阀图c中，插装式锥阀1的B腔与油箱接通，其控制油腔C

接二位二通电磁换向阀3，即构成插装式卸荷阀。当电磁阀3通电，使锥阀控制油腔C接油箱时，锥阀芯抬起，A腔油液便在很低油压下流回油箱，实现卸荷。任务五其他液压控制阀二、插装阀4.盖板式插装阀用作压力控制阀

图d中，插装式锥阀1的B

腔接压力油路，控制油腔C接先导阀2，即构成插装式顺序阀。当C腔压力达到先导阀的调定压力时，先导阀打开，控制腔的油液经先导阀流回油箱，油液流经阻尼小孔a，使主阀两端产生压差，A腔压力油便经主阀开口由B流入阀后的压力油路。任务五其他液压控制阀二、插装阀三、电液比例控制阀电液比例阀是一种按输入的电气信号，连续地、按比例地对工作液压油的压力、流量和方向进行控制的液压控制阀。其输出压力和流量可以不受负载变化的影响。根据用途和工作特点的不同，分为电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例方向阀，及电液比例复合阀等四类。尽管他们的作用不同，但他们的工作原理和结构特点有共同之处。1）它们可以使用相同的电控制器；2）都由电—机械比例转换装置及液压控制阀两部分组成。前者的作用是把输入信号连续地、按比例地转换成机械力或位移；后者的作用是接收前者输出的力或位移信号，连续地、按比例地控制液压参数，其结构与普通的液压阀类似。采用电液比例阀能使液压系统简化，所用液压元件数少，并可用计算机控制，自动化程度较高。任务五其他液压控制阀1.比例电磁铁常用的电——机械比例转换装置之一是比例电磁铁。比例电磁铁要求吸力或位移与给定的电流成正比，并在衔铁的全部工作装置上、磁路中保持一定的气隙。图示为一种比例电磁铁的结构原理图。它主要由极靴1、线圈2、壳体5和衔铁10等组成。1-极靴；2-线圈；3-限位环；4-隔磁环；5-壳体；6-内盖；7-外套；8-调节螺栓；9-弹簧；10-衔铁；11-支承环；12-导向环任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀1.比例电磁铁

工作原理：线圈2通电后产生磁场，由于隔磁环4的存在，使磁力线主要部分通过衔铁10、气隙和极靴1，极靴对衔铁产生吸力，线圈电流一定时，吸力大小因极靴1对衔铁间的距离不同而变化，其吸力特性如图所示。比例电磁铁的吸力特性可分为三段，在气隙很小的区段Ⅰ，吸力虽然比较大，但随位置改变而急剧变化。在气隙较大的区段Ⅲ，吸力明显下降。吸力随位置变化较小的区段Ⅱ则是比例电磁铁的工作区段。只考虑工作区段Ⅱ的情况，改变线圈中的电流，即可在衔铁上得到与其成正比的吸引力。如果要求比例电磁铁的输出为位移，则可在衔铁右侧加一弹簧，便可得到与电流成正比的位移。1-极靴；2-线圈；3-限位环；4-隔磁环；5-壳体；6-内盖；7-外套；8-调节螺栓；9-弹簧；10-衔铁；11-支承环；12-导向环任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀1.比例电磁铁

工作原理：线圈2通电后产生磁场，对衔铁产生吸力，改变线圈中的电流，即可在衔铁上得到与其成正比的吸引力。任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀观察原理2.电液比例压力阀电液比例压力阀按用途不同可分为比例溢流阀、比例减压阀和比例顺序阀之分。图示为直动式比例溢流阀结构原理图及职能符号。随着输入电信号强度的变化，比例电磁铁1的电磁力将随之发生变化，经推杆2和传力弹簧3作用在锥阀芯4上，当锥阀芯左端口油液的液压力大于电磁吸力时，锥阀芯被顶开，油液溢流排出。连续地改变控制电流的大小，即可连续按比例地控制锥阀的开启压力。1-位移传感器；2-比例电磁铁；3-弹簧座；4-调压弹簧；5-锥阀；6-阀体；7-阀座任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀3.电液比例流量阀图a为内含流量——力反馈的电液比例流量阀的结构原理，阀的进口A与恒压油源相连接。出油口B与执行元件的负载腔相连接。当比例电磁铁1中无电流通过时，先导阀2节流口a关闭，流量传感器3阀口在弹簧6作用下关闭，主调节器4节流口在弹簧7和左右面压差作用下关闭。图b为该阀的流量特性曲线。1-比例电磁铁；

2-先导阀；3-流量传感器；4-主调节器；5、6、7-弹簧任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀3.电液比例流量阀当比例电磁阀1通电时，先导阀阀口a开启，控制油从液阻R1、R2与先导阀阀口a到达流量传感器3的底面，克服弹簧5和6的作用力使流量传感器3的阀口b开启。当液阻R1中有油液通过时，所产生的压降使主调节器4的节流口c开启，油液经主调节器4的开口c和流量传感器3节流口b流向出油口B，进入执行元件负载腔。由于流量传感器上特殊设计的阀口的补偿作用，使得主调节器4的流量与其流量传感器的位移之间呈线性关系。流量传感器位移经反馈弹簧5作用于先导阀2，在比例电磁铁上形成反馈，这样就形成了流量——位移——力反馈的闭环控制。在稳态时，输入的控制电流可与通过阀的流量成正比，实现流量的比例控制。任务五其他液压控制阀三、电液比例控制阀3.电液比例流量阀用比例电