10液压传动第四章液压阀第二部分.ppt

1、第四章 液压控制元件 第一节 概述 第二节 方向控制阀 第三节 压力控制阀 第四节 流量控制阀 第五节 插装阀和叠加阀 第六节 比例阀,第一节 概 述 液压控制阀是控制或调节液压系统中液流的压力、流量和方向的。液压控制阀性能的优、劣，工作是否可靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。,液压控制阀按功能可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类： （1）方向控制阀 控制液流方向，如单向阀、换向阀等。 （2）压力控制阀 控制液压系统或部分液压回路压力，如溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 （3）流量控制阀 控制液压系统的流量，如节流阀、调速阀等。,液压控制阀有以下共性：,（1）从阀的

2、结构来看，所有阀都由阀体、阀芯 和操纵控制部分所组成; （2）从阀的工作原理来看，都是利用阀芯和阀 体的相对位移来改变通流面积或通路以实 现操纵控制作用的; （3）各种阀都可以看成是油路中的一个液阻， 只要有液体流过，都会产生压力降（有压力损 失）和温度升高等现象。,对液压控制阀的基本要求： （1）动作灵敏、可靠、准确、平稳，冲击和震 动尽可能小。 （2）密封性好。 （3）液流通过时压力损失要小。 （4）结构紧凑，工艺性好，通用性大。,第二节 方向控制阀 方向控制阀用于控制液压系统中油流方向和通路，以改变执行机构的运动方向和工作顺序。方向控制阀有单向阀和换向阀两大类。,，,。,。,一、单向阀,

3、单向阀的作用是使油液只能沿一个方向流动，不能反向流动。 1. 普通单向阀 在普通单向阀中，要求通油方向的液阻尽 量小，一般选用的弹簧刚度较小，其开启压力 为 ，全流量的压力损失为 。如果单向阀作为背压阀使用， 其弹簧刚度可取大一些，其开启压力为 。 2. 液控单向阀,二、换向阀 换向阀的作用是利用阀芯和阀体的相对运动，来改变油液流动的方向、接通或关闭油路。从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。,换向阀的分类：,换向阀的种类很多，按结构可分为转阀和滑阀两种；按阀芯工作时在阀芯中所处的位置可分为二位、三位等；按换向阀所控制的通路数不同可分为二通、三通、四通和五通等。按操作控制

4、方式可分为手动、机动、电磁动、液动和电液动等。,对换向阀的主要要求：,（1）液流流经换向阀时压力损失要小； （2）互不相通的油口间的泄漏量要小； （3）换向阀要可靠，换向要平稳迅速可靠。,（一）换向阀的工作原理 1滑阀 由主体部分和操纵控制部分组成,2转阀,（二）换向阀的结构 在液压系统中广泛使用的都是滑阀式换向阀，下面介绍几种这种换向阀的典型结构。 1手动换向阀,2机动换向阀,3电磁换向阀,4液动换向阀,5电液换向阀,（三）换向阀的性能和特点 1三位滑阀的中位机能： 三位换向阀当阀芯处于中间位置时，各油口的不同连通方式体现了换向阀中位的不同控制机能，称之为三位换向阀的中位机能。,（1）系统保

5、压问题 当通向液压泵的通口P被堵塞时，系统保压，这时液压泵能用于多缸液压系统。当通口P与通向油箱的通口T接通而又不畅通时（如X型）系统能保持一定的压力，供控制油路使用。 （2）系统卸荷问题 当通口P与通向油箱的通口T畅通时，整个系统卸荷。,（3）换向平稳性和精度问题 当液压缸A、B两口都堵塞时，换向过程中易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高；反之，当液压缸A、B两口都与T口相通时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小，换向平稳。 （4）启动平稳性问题 阀在中位时，液压缸某腔如接通油箱，则启动时该腔内因无足够的油液起缓冲作用而不能保证平稳的启动。,（5）液压缸“浮动”和在任意

6、位置上的停止 阀在中位时，当A、B两口互通时，卧式液压缸呈“浮动”状态，可利用其它机构移动工作台，调整其位置。当A、B两口堵塞或与P口连接（在非差动情况下），则可以使液压缸在任意位置停止。,第三节 压力控制阀 压力控制阀在液压系统中是用来控制压力的，它是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行控制的。 一、溢流阀 （一）溢流阀的结构和工作原理 常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式分为直动式和先导式两种。,1直动式溢流阀 (动画) 直动式溢流阀通常用于小流量液压系统，溢流稳压效果较好。当溢流量变化较大时，由于阀芯移动量变化大，使调压弹簧压缩量变化大，从而造成 变化较大，故压力波动较大，

7、影响系统的工作性能。直动式溢流阀在系统中一般作安全阀用。 2先导型溢流阀,当溢流阀稳定工作时，阀芯的受力平衡方程为： 直动式和先导式两种溢流阀的流量压力特性的比较： （二）溢流阀的结构特点： 1阀口是常闭的； 2控制阀口开闭的油液来自进油口； 3泄油回油箱采用内泄方式。 以上三个结构特点很形象地反映在溢流阀的职能符号上。,（三）溢流阀的应用和性能要求： 1溢流阀的应用 （1）作溢流阀用 （2）作安全阀用 （3）作卸荷阀用 （4）作背压阀用,2液压系统对溢流阀的性能要求,（1）定压精度高，当流过溢流阀的流量发生变 化时，系统中的压力变化要小。 （2）灵敏度要高，当液压缸突然停止运动时， 溢流阀要

8、迅速开大。 （3）工作要平稳，且无震动和噪声。 （4）当阀关闭时，密封要好，泄漏要小。,二、减压阀,减压阀在液压系统中起减压作用，使液压系统中某一部分得到一个降低了的稳定压力。 （一） 减压阀的结构和工作原理 （二）减压阀的结构特点 1. 阀口是常开的； 2 . 控制阀口开闭的油液来自出油口； 3 泄油回油箱采用外泄方式。 这三个结构特点也完全反映在减压阀的图形符号上。,（三）减压阀的应用 在液压系统中，一个油源供应多个支路工作时，由于各支路要求的压力值大小不同，这就需要减压阀去调节，利用减压阀可以组成不同压力级别的液压回路，如夹紧油路、控制油路和润滑油路等。,三、顺序阀,顺序阀是以系统压力为

9、信号控制液压系统中两个以上工作机构先后动作顺序的。根据控制压力来源的不同，可分为内控式顺序阀和外控式顺序阀两种。顺序阀也有直动式和先导式两种结构，前者一般用于低压系统，后者用于中高压系统。,四、压力继电器,压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件，是电器转换元件。其作用是，根据液压系统压力的变化，通过压力继电器的微动开关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护。 压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。,应用场合：用于安全保护、控制执行元件的顺序动作、用于泵的启闭、用于泵的卸荷。 注意： 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

10、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。,第四节 流量控制阀,流量控制阀是用来控制输入执行元件的油液流量的大小，从而控制执行元件运动的速度。流量控制阀是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量的。,液压传动系统对流量控制阀的主要要求： 1）较大的流量调节范围，且流量调节要均匀。 2）当阀前、后压力差发生变化时，通过阀的流量 变化要小，以保证负载运动的稳定。 3）油温变化对通过阀的流量影响要小。 4）油液通过全开阀时的压力损失要小。 5）当阀口关闭时，阀的泄漏量要小。,一、流量控制原理及节流口形式 1.流量控制原理: 式中:

11、K 节流系数，一般可视为常数； AT 节流阀通流面积，其计算公式随阀口形式不同 而异； p 阀口前后压差； m 由孔口形式决定的指数，0.5m1。,2.节流口形式: 1）.针阀式节流口 通道长，湿周大，易堵塞，流量受油温影响较大。用于对性能要求不高的场合。 2）.偏心槽式节流口 性能同针阀式节流口 ，容易制造，缺点阀芯上的径向力不平衡，旋转阀芯时较费力，用于压力较低，流量较大和流量稳定性要求不高的场合。,3）.轴向三角槽式节流口 结构简单，水力半径中等，可得到较小的稳定流量，且调节范围较大，但节流通道有一定的长度，油温变化对流量有一定的影响，目前被广泛的应用。 4）.周向缝隙式节流口 阀口做成

12、薄刃形，通道短，水力半径大，不易堵塞，油温变化对流量影响小，因此其性能接近于薄壁小孔，适用于低压小流量场合。,造成堵塞现象的主要原因是:,1）油液中的污物堵塞节流口， 2）油液中的极化分子和金属表面的吸附作用导致节流缝隙表面形成吸附层，使节流口的大小和形状受到破坏。 3）阀口压差较大时，因阀口温升高，液体受挤压的程度增强，金属表面易受摩擦而形成电位差，引起堵塞。,减轻堵塞现象的措施有:,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）选择合适的节流口前后压差。 节流阀堵塞现象使其在小流量下工作时流量不稳定，以至执行元件出现爬行现象。所以，节流阀应有一个能正常工作的最小流量限

13、制，即最小稳定流量。,二、普通节流阀 1结构和工作原理 （见图）： 2刚性： 节流阀的刚性表示它抵抗负载变化的干扰，保持流量稳定的能力，也就是当节流阀开口不变时，由于阀前阀后压力差的变化而引起通过节流阀的流量发生变化的情况。流量变化越小，说明节流阀的刚度越大。,不同开口时的流量特性曲线如图示，由此可得出如下结论： （1）同一节流阀，阀前后压力差相同，节 流开口小时，刚性大。 （2）同一节流阀，在节流开口一定时，阀前后压力差越大，节流阀刚性越大。因此，为了保证节流阀具有一定的刚性，必须保证阀前后具有一定的压差。 （3）取小的指数可以提高节流阀的刚度，因此在实际使用中都希望采用薄壁小孔式的节流口。

14、,3.节流阀的应用:,（1）.起节流调速作用 在定量泵供油的节流调速系统中，节流阀与溢流阀配合使用，调节执行元件的运动速度。 （2）.起负载阻尼作用 有些液压系统流量是一定的，改变节流阀的开口面积将导致阀的前后压力差的改变。此时节流阀起负载阻尼作用，称之为液阻。节流口面积越小液阻越大。节流元件的阻尼作用被广泛用于液压元件的内部控制中。,（3）.起压力缓冲作用 在液流压力容易发生突变的地方安装节流元件可以延缓压力突变的影响，防止液压冲击，起保护元件作用。典型的例子是压力表前的阻尼孔可调式压力表开关；又如液压缸中的节流缓冲装置。,三、调速阀 当压力差很小时，由于减压阀阀芯被弹簧推至最下端，减压阀阀

15、口全开，不起稳定节流阀前后压力差的作用，这时调速阀的性能与节流阀相同，所以减压阀正常工作时，至少要有 以上的压力差。,调速阀的应用：,调速阀在液压系统中应用和节流阀相仿，它适用于执行元件负载变化大和速度稳定性要求较高的节流调速系统；也可用在容积-节流调速回路中。,四、溢流节流阀 调速阀和溢流节流阀都可用来调节并稳定流量，功能相似，但其使用性能不完全相同。调速阀是在保持液压泵供油压力基本不变（由溢流阀调定）情况下工作，此压力要满足系统的最大载荷，因此消耗功率较大。而溢流节流阀的供油压力是随负载而变的，当负载小时，节流阀后的压力降低，液压泵的供油压力也随着下降，这样就可减小驱动液压泵所需的功率，并

16、减少液压系统的发热。,但溢流节流阀中流过的流量是液压泵的全流量，阀芯运动时的阻力较大，因此溢流阀上的弹簧一般比调速阀的硬一些，这样就加大了节流阀前后的压差波动，如考虑稳态液动力的影响，溢流节流阀入口压力的波动也影响节流阀前后压差的稳定，因此溢流节流阀的稳定性能较差。,第五节 叠加式液压阀 叠加式液压阀简称叠加阀，是近10年内发展起来的集成式液压元件，采用这种阀组成液压系统时，不需要另外的连接块，它以自身的阀体作为连接体直接叠合而成所需的液压传动系统。,叠加阀以板式阀为基础，单个叠加阀的工作原理与普通阀完全相同，所不同的是每个叠加阀都有四个油口P、A、B、T上下贯通，它不仅起到单个阀的功能，而且

17、沟通阀与阀之间的流道。某一规格的叠加阀的连接安装尺寸与同一规格的电磁换向阀或电液换向阀一致，叠加阀组成回路时，换向阀安装在最上方，所有对外连接的油口开在最下边的底板上，其它的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间。,由叠加阀组成的液压系统具有以下特点： 1由叠加阀组成的液压系统，结构紧凑，体积小，重量 轻。 2叠加阀液压系统安装简便，装配周期短。 3液压系统如有变化，改变工况，需要增减元件时，组 装方便迅速。 4元件之间实现无管连接，消除了因油管、管接头等引 起的泄漏、振动和噪声。 5整个系统配置灵活，外观整齐，维护保养容易。 6标准化、通用化和集成化程度较高 。,第六节 二通插装阀 插装阀在高压大

18、流量的液压系统中应用很广，由于插装式元件已标准化，将几个插装式元件组合一下便可组成复合阀，它的组合形式灵活多样，密封性能好，动作灵敏，通流能力大，抗污染，因此应用日益广泛，特别是一些大流量及介质为非矿物油的场合，优越性更为突出。,插装阀具有下述优点：,1）通流能力大，特别适用于大流量的场合，它 的最大通径可达200250mm，通过的流量可 达10000L/min。 2）阀芯动作灵敏，抗堵塞能力强。 3）密封性好，泄漏小，油液流经阀口压力损失 小。 4）结构简单，易于实现标准化。,一、插装阀基本组件和工作原理： 插装阀基本组件由阀芯、阀套、弹簧和密封圈组成。根据其用途不同分为方向阀组件、压力阀组

19、件和流量阀组件三种。三种组件均有两个主油口A和B、一个控制油口C。,因插装阀组件有两个进出油口，因此又称之为二通插装阀。 工作时阀口是开启还是关闭取决于阀芯的受力状况。若记油口A、B、C的压力分别为 、 、 ，阀芯上端的复位弹簧力为 ，则当,时，阀口关闭，油口A、B不通，当 时，阀口开启，油口A、B相通。,实际工作时，阀芯的受力状况是通过改变控制油口C的通油方式控制的。如油口C通向油箱，则 ，阀口开启；如油口C与进油口相通，则 ，或 ，阀口关闭。改变油口C通油方式的阀称为先导阀。,二、插装阀用作方向控制阀,1作单向阀 将控制油口C与油口A或B连通，可成为单向 阀。,2作二位二通阀 用一个二位三

20、通电磁阀来转换C腔的压力，就成为一个二位二通阀 。,3作三通阀 三通阀是由两个方向阀组件并联而成，对外形成一个压力油口P，一个工作油口A和一个回油口T，用一个二位四通阀来转换两组件的控制腔中的压力。,4作四通阀 四通阀由两个三通阀并联而成。,三位四通阀,扩展内容：数字阀,用计算机数字信息直接控制的液压阀，称为电液数字阀，简称数字阀。数字阀可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。目前已在注塑机、压铸机、机床、飞行器等领域得到了应用。 数字阀用数字量控制的方法很多，最常用的是由脉数调制（PNM）演变而来的增量控制法和脉宽调制（PWM）控制法两种。,增量式数字阀的结构框图,脉宽调制式数字阀,第七节

21、液压阀的连接 液压控制阀的连接方式可分为以下几种： 一、管式连接（也称螺纹连接） 各阀类元件直接用油管相连，不需要专门的连接板，管道较短，但更换元件比较麻烦，元件一般比较分散。,二、板式连接 需要专门的连接板，板的前面安装阀，板的后面接油管，更换元件方便，便于安装维修，同时也便于将元件集中在一起，操作和调整比较方便。常用的板式连接有单板式连接、箱体式连接、组合块连接和叠加阀连接。 1. 单板式连接 将液压元件集中安装在一块或几块平板上，再将平板固定在液压泵站上，与液压泵站组成一个部件。,2. 箱体式连接 将液压元件用螺钉固定在根据系统工作需要所设计的专用箱体上，元件间联系由箱体的孔道来连通。常用于安装空间位置受限制的场合