第6章：液壓控制閥.ppt

第五章液壓控制閥 第一節(jié)方向控制閥第二節(jié)壓力控制閥第三節(jié)流量控制閥第四節(jié)其他類型的液壓控制閥第五節(jié)汽車典型液壓控制閥重點 壓力 方向 流量控制閥結構及工作原理難點 壓力控制閥的工作原理 教學目的 掌握三種基本類型的閥的工作原理 能根據(jù)工作要求選用合適的控制閥 方向控制閥的工作原理較簡單 從本質上講 它是利用閥心和閥體間相對位置的改變來實現(xiàn)閥內部某些油路的接通和斷開 以滿足液壓系統(tǒng)中各換向功能的要求 方向控制閥可分為單向閥和換向閥兩類 一 單向閥 普通單向閥 液控單向閥 液壓鎖二 換向閥 三 其他類型的換向閥 電磁球閥 手動閥 換檔閥 第一節(jié)方向控制閥 普通單向閥 液壓系統(tǒng)中常用的單向閥有普通單向閥和液控單向閥兩種 液控單向閥 液控單向閥具有良好的單向密封性能 常用于執(zhí)行元件需要長時間保壓 鎖緊的情況 也用于防止立式液壓缸在自重作用下下滑等 內泄式液控單向閥 內泄式液控單向閥 雙向液壓鎖 a 結構圖b 原理圖1 閥體2 控制活塞3 卸荷閥心4 錐閥 主閥心 二 換向閥 利用閥心相對于閥體的相對運動 達到特定的工作位置 使不同的油路接通 關閉 從而變換液壓油流動的方向 改變執(zhí)行元件的運動方向 轉閥式 滑閥式 操縱方式 換向閥概述 轉閥式換向閥 轉閥 a 工作原理圖b 應用1 閥心2 閥體 滑閥式換向閥 滑閥 滑閥式換向閥在液壓系統(tǒng)中遠比轉閥式用得廣泛 所以本章主要以滑閥式換向閥為主介紹換向閥的各項工作性能 圖形符號 主體結構 典型結構 換向閥圖形符號 換向閥主體部分的結構型式 二位三通閥 三位四通閥 換向閥操縱形式 換向閥結構 以三位四通換向閥為例說明其結構 a 結構原理圖b 圖形符號1 閥體2 閥心3 定位套4 對中彈簧5 擋圈6 推桿7 環(huán)8 線圈9 銜鐵10 導套11 插頭組件 二位三通電磁換向閥 三位四通電液換向閥 三位四通手動換向閥 中位機能 三位四通手動換向閥 三位四通換向閥中位機能 換向閥的中位機能 多位閥在不同工作位置時 各油口的連通方式體現(xiàn)了換向閥的不同的控制機能 稱之為換向閥的機能 對于三位閥 左 右位實現(xiàn)執(zhí)行元件的換向 中位則能滿足執(zhí)行元件處于非工作狀態(tài)時系統(tǒng)的不同要求 中位機能的應用 使泵卸載的有H K M型 使執(zhí)行元件停止的有O M型 使執(zhí)行元件浮動的有H Y型 使液壓缸實現(xiàn)差動的有P型 1 電磁球閥 2 手動閥 手動閥是汽車自動變速器液壓控制系統(tǒng)中使用的一種換向閥 其相當于油路的總開關 由駕駛室內的換擋手柄控制 1 主油路2 倒擋油路3 7 泄油孔4 閥心5 前進擋油路6 前進低擋油路 3 換擋閥 在自動變速器的換擋操縱手柄位于前進擋位或閉鎖擋位 S L或2 1 時 可根據(jù)車輛行駛的不同工況自動地調節(jié)擋位 它是通過主油路的壓力油作用于換擋閥 在換擋閥的控制下進入不同的擋位油路來得到不同的擋位 工作原理 換擋閥工作原理 a 電磁閥斷開b 電磁閥接通1 換擋電磁閥2 換擋閥3 主油路壓力油4 至換擋執(zhí)行機構 第二節(jié)壓力控制閥 在液壓系統(tǒng)中 用來控制液壓油壓力和利用液壓油壓力來控制其他液壓元件動作的閥統(tǒng)稱為壓力控制閥 按其功能和用途不同可分為溢流閥 減壓閥 順序閥和壓力繼電器等 一 溢流閥 溢流閥是通過對油液的溢流 使液壓系統(tǒng)的壓力維持恒定 從而實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓 調壓和限壓 可分為直動式和先導式兩類 先導式溢流閥 二級同心 三級同心先導式溢流閥 溢流閥流量 壓力特性 先導式溢流閥 三級同心 溢流閥的壓力 流量特性 當溢流閥開啟后 隨著閥口開度的增大 其壓力 流量也隨之變化 壓力和流量之間的變化關系稱為壓力 流量特性 二 減壓閥 減壓閥是利用液體流過縫隙產生壓降的原理 使出口壓力低于進口壓力的壓力控制閥 按調節(jié)要求的不同 減壓閥可分為定值減壓閥 定比減壓閥和定差減壓閥三種 其中 定差減壓閥應用較廣 簡稱減壓閥 工作原理 減壓閥 三 順序閥 順序閥是利用油液壓力作為控制信號來控制油路通斷 保證液壓系統(tǒng)中多個執(zhí)行元件的動作有一定的先后順序 四 壓力繼電器 壓力繼電器是利用液體壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉換元件 它在油液壓力達到其設定壓力時 發(fā)出電信號 控制電氣元件動作 第三節(jié)流量控制閥 流量控制閥 簡稱流量閥 是在一定的壓差下通過改變節(jié)流口通流面積的大小 改變通過閥口流量的閥 在液壓系統(tǒng)中 控制流量的目的是對執(zhí)行元件的運動速度進行控制 因此液壓系統(tǒng)流量控制回路又常稱為速度控制回路或調速回路 常見的流量控制閥有節(jié)流閥 調速閥等 節(jié)流閥 1 流量控制原理 2 節(jié)流口的節(jié)流特性 3 影響節(jié)流口流量穩(wěn)定的因素 4 節(jié)流口的形式 5 節(jié)流閥的典型結構 6 最小穩(wěn)定流量及其物理意義 流量控制原理 節(jié)流口的節(jié)流特性 節(jié)流口的節(jié)流特性是指液體流經節(jié)流口時 通過節(jié)流口的流量受到的影響因素與流量之間的關系 以及分析提高流量的穩(wěn)定性的措施 節(jié)流口的流量取決于節(jié)流口的結構形式 節(jié)流口對流量穩(wěn)定性的控制質量影響極大 節(jié)流方程 影響節(jié)流口流量穩(wěn)定的因素 節(jié)流口前后的壓差 液壓油溫度 節(jié)流口的形狀 節(jié)流口前后的壓差 為進一步分析壓差對流量的影響可引入節(jié)流剛度 節(jié)流剛度是節(jié)流口前 后壓力差的變化量與通過閥流量變化量之比 即特性曲線 節(jié)流口的節(jié)流特性曲線 結論 T越大 越小 節(jié)流閥性能越好 即節(jié)流口通流面積越小 節(jié)流口兩端的壓差越大 越有利于提高節(jié)流閥剛度 但太大 造成壓力損失也越大 而且可能造成閥口太小而堵塞 一般壓差為0 15 0 4MPa 液壓油溫度 油的粘度隨液壓油的溫度發(fā)生變化 節(jié)流閥的流量受到影響 油液粘度對細長孔式節(jié)流口的流量影響較大 對薄壁孔式節(jié)流口的流量幾乎沒有影響 因此 性能好的節(jié)流閥一般采用薄壁孔類的節(jié)流口 節(jié)流口的形狀 流量閥在工作時 節(jié)流口的通流斷面通常是很小的 當系統(tǒng)速度較低時更是這樣 因此節(jié)流口很容易被油液中所含的機械雜質 膠質沉淀物和氧化物等雜質堵塞 另外油液中的極化分子和金屬表面吸附作用會破壞節(jié)流口的形狀 大小 節(jié)流閥的堵塞現(xiàn)象 4 節(jié)流口的形式 5 節(jié)流閥的典型結構 1 普通節(jié)流閥 2 單向節(jié)流閥 a 結構圖b 職能符號1 閥體2 閥心3 調節(jié)手輪 2 單向節(jié)流閥 a 結構圖b 職能符號1 彈簧2 閥心3 閥體4 頂桿5 螺母 6 最小穩(wěn)定流量及其物理意義 指在不發(fā)生節(jié)流口堵塞現(xiàn)象的條件下能正常工作的最小流量 穩(wěn)定流量的值越小 節(jié)流閥節(jié)流口的通流性越好 執(zhí)行元件工作的最低速度就越小 實際回路中 節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量必須比系統(tǒng)執(zhí)行元件工作的最低速度所決定的流量值 一般流量控制閥最小穩(wěn)定流量為0 05L min 小 這樣執(zhí)行元件在低速工作時 才能保證速度的穩(wěn)定性 這就是節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量的物理意義 這也是選用節(jié)流閥的一個主要原則 二 調速閥 節(jié)流閥的剛性較差 當節(jié)流調速回路的負載變化時 節(jié)流閥壓差隨之變化 流量也發(fā)生變化 即流量受負載變化影響 從而不能使執(zhí)行元件速度保持穩(wěn)定 采取壓力補償?shù)霓k法使節(jié)流閥前后的壓差保持在一個穩(wěn)定的值上 帶壓力補償?shù)牧髁块y為調速閥 有兩種具體結構 其一是將減壓閥串聯(lián)在節(jié)流閥之前 稱為調速閥 其二是將定壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián) 稱為溢流節(jié)流閥 二者性能比較 調速閥的工作原理 a 工作原理圖b 職能符號c 簡化職能符號 靜態(tài)特性 調速閥的靜態(tài)特性分析 調速閥能保持流量穩(wěn)定 主要是由于在節(jié)流閥之前串聯(lián)了減壓閥 而減壓閥具有壓力補償作用 這樣就使節(jié)流閥口前后的壓差保持近似不變 而使流量保持近似恒定 溢流節(jié)流閥 溢流節(jié)流閥是節(jié)流閥與壓差式溢流閥并聯(lián)組成的 它也能補償閥兩端的壓差變化 使通過溢流節(jié)流閥的流量基本不受負載變化的影響 a 原理圖b 職能符號c 簡化職能符號1 溢流閥心2 節(jié)流閥心3 溢流閥 調速閥與溢流節(jié)流閥的比較 1 調速閥應用范圍較廣 調速閥可安裝在執(zhí)行元件的進 回油路和旁油路上 而溢流節(jié)流閥只能安裝在節(jié)流調速回路的進油路上組成進油路節(jié)流調速回路 2 采用溢流節(jié)流閥的系統(tǒng)效率較高 3 調速閥較溢流節(jié)流閥流量穩(wěn)定性好 第四節(jié)其他類型的液壓控制閥 一 插裝閥 插裝方向閥 插裝壓力閥 插裝流量閥二 疊加閥 三 電液伺服閥 工作原理 應用四 電液比例控制閥 比例壓力閥 比例流量閥 比例方向閥 比例方向節(jié)流閥 一 插裝閥 二通插裝閥 邏輯閥 錐閥 是一種以二通型單向元件為主體 采用不同的蓋板組成的插裝閥系統(tǒng) 1 插裝件2 控制蓋板3 先導控制閥4 集成塊5 彈簧6 密封圈 1 插裝方向控制閥 液控單向閥 二位二通換向閥 二位三通換向閥 二位四通換向閥 液控單向閥 二位二通換向閥 二位三通插裝換向閥 二位四通插裝換向閥 2 插裝壓力控制閥 3 插裝流量控制閥 二 疊加閥 1 推桿2 5 彈簧3 錐閥心4 錐閥座6 主閥心 疊加閥組 疊加閥 三 電液伺服閥 伺服閥是為閉環(huán)控制使用設計的 電液伺服閥是一種將電信號變?yōu)橐簤耗芤詫崿F(xiàn)流量或壓力控制的轉換裝置 電液伺服閥既是電液轉換元件 又是功率放大元件 輸入的小功率電信號與輸出的大功率液壓能 壓力和流量 保持對應關系 從而實現(xiàn)對執(zhí)行元件的位移 速度 加速度及力的控制 應用領域廣 根據(jù)輸出液壓量的不同 電液伺服閥可以分為流量伺服閥和壓力伺服閥兩大類 1 電液伺服閥工作原理 2 電液伺服閥的應用 由于電液伺服閥的控制精度高 響應速度快 所以應用范圍很廣 常被用來實現(xiàn)電液位置 速度 加速度和力的控制 電液伺服閥的正確使用將會直接影響到系統(tǒng)的性能 工作可靠性及使用壽命 四 電液比例控制閥 電液比例控制閥用于開環(huán)控制 閉環(huán)控制時需用內反饋元件 可根據(jù)輸入的電信號成正比連續(xù)地對液壓系統(tǒng)的參量 壓力 流量及方向 實現(xiàn)遠距離計算機控制 并可以防止液壓沖擊 電液比例控制閥是一種性能介于普通液壓控制閥和電液伺服閥之間的新閥種 在制造成本和抗污染等方面優(yōu)于電液伺服閥 1 電液比例壓力閥 電液比例溢流閥 2 電液比例流量閥 電液比例節(jié)流閥 3 電液比例方向閥 電液比例方向閥 直接控制式電液比例方向節(jié)流閥 1 位移傳感器2 5 比例電磁鐵3 閥體4 閥心6 比較放大器7 8 對中彈簧 第五節(jié)典型汽車液壓控制閥 汽車液壓系統(tǒng)所用液壓控制閥由于使用特點 低壓 結構緊湊 功能復雜 的要求 其結構與工程機械 機床等所用控制閥有所不同 一 自動變速器常用控制閥二 液壓動力轉向控制閥三 制動力調節(jié)控制閥 一 自動變速器常用控制閥 自動變速器中使用液壓控制閥根據(jù)變速器類型的不同而有所差異 但常用的控制閥有以下幾種 1 手控閥 2 換檔閥 3 主調壓閥 4 調速閥 5 節(jié)氣門閥 6 強制降擋閥 1 手控閥 手控閥是汽車自動變速器液壓控制系統(tǒng)中使用的一種換向閥 其相當于油路的總開關 由駕駛室內的換檔手柄控制 1 主油路 2 倒檔油路 3 7 泄油孔 4 閥芯 5 前進檔油路 6 前進低檔油路 2 換檔閥 換檔閥實質上為液動換向閥 在主油路壓力油作用下 進入不同的檔位油路來得到不同的檔位 其控制油道的壓力油由換檔電磁閥 二位二通 控制 工作過程演示 a 電磁閥關閉b 電磁閥接通1 換檔電磁閥 2 換檔閥 3 主油路壓力油 4 至換檔執(zhí)行機構 換擋閥實物圖 1 2擋換擋閥 3 4擋換擋閥 3 4擋換擋閥 3 主調壓閥 主調壓閥使液壓泵的泵油壓力始終穩(wěn)定在一定范圍內 以滿足自動變速器各種工況對油路油壓的要求 1 主調壓閥閥芯 2 調壓彈簧 3 反饋柱塞 主調壓閥 主調壓閥工作過程 油泵的壓力油 調壓閥上部 調壓彈簧力相平衡 主油路壓力增高 大于彈簧力 閥體下移 接通回油道 主油路泄油 壓力下降 反之壓力回升 負荷不同 主調壓閥工作過程 反饋柱塞3上作用著節(jié)氣門油壓和來自手控閥倒擋油路油壓 節(jié)氣門油壓隨節(jié)氣門開度越大而增高 滿足了大負荷對主油路油壓的需求 倒檔時 主調壓閥工作過程 前進擋時 倒擋油路沒有壓力油 只有當手控閥位于 R 位時 才有壓力油作用在反饋柱塞上使主油路油壓升高 因此滿足了倒擋對主油路油壓的需求 4 調速閥 自動變速器的換擋規(guī)律取決于調速閥的工作特性 調速閥安裝在自動變速器輸出軸上 工作過程 調速閥 感應車速 輸出油壓 換擋閥 換擋時刻 1 殼體 2 調速滑閥 3 彈簧 4 調速閥軸 5 重塊 6 工作油壓 來自主油路 7 調速油壓輸出 8 輸出軸 5 節(jié)氣門閥 節(jié)氣門閥根據(jù)節(jié)氣門開啟的角度產生節(jié)氣門油壓 由節(jié)流閥和降擋柱塞兩部分組成 1 減壓閥油壓 2 調速器油壓 3 減壓閥 4 節(jié)氣門油壓 5 降擋柱塞 6 節(jié)氣門閥柱塞 7 至節(jié)氣門油壓控制隨動閥 8 主油路油壓 9 至鎖止調壓閥 節(jié)氣門閥實物圖 節(jié)氣門閥 強制降擋閥 6 強制降擋閥 強制降擋閥的作用是當節(jié)氣門全開或接近全開時 強制性地將自動變速器降低一個擋位 以獲得良好的加速性能 a 機械式強制降擋閥b 電磁式強制降擋閥1 節(jié)氣門拉索 2 節(jié)氣門閥凸輪 3 強制低擋閥 4 加速踏板 5 強制降擋開關 6 強制降擋電磁閥 7 閥桿 8 閥心 9 彈簧 A 通主油道 B通換檔閥 二 液壓動力轉向控制閥 1 結構組成 轉向器的下部為機械式循環(huán)球轉向器及轉向動力缸 上部為轉向控制閥 液壓動力轉向器結構圖 1 轉向器端蓋 2 殼體 3 循環(huán)球導管 4 導管壓緊板 5 側蓋 6 21 鎖緊螺母 7 調整螺釘 8 23 止推滾針軸承 9 定位銷 10 16 30 鎖銷 11 止回閥 12 進油口 13 出油口 14 滾針軸承 15 卡環(huán) 17 短軸 18 扭桿 19 骨架油封 20 調整螺塞 22 24 25 29 34 O形密封圈 26 閥心 27 閥體 28 下端軸蓋 31 轉向螺桿 32 轉向搖臂軸 33 轉向螺母 齒條 活塞 轉向控制閥 動力轉向器上部的轉向控制閥 主要由閥體3 閥芯4及扭桿組件等組成 1 扭桿2 5 鎖銷3 閥體 閥套 4 閥芯6 軸蓋7 短軸 1 小孔 通動力缸前腔 2 小孔 通動力缸后腔 3 環(huán)槽 4 缺口 5 槽肩 6 孔 通進油口 7 縱槽 8 鎖銷 9 孔 通回油口 2 工作原理 1 直線行駛 R 接右轉向動力腔 L 接左轉向動力腔 B 接轉向液壓泵 G 接轉向油罐9 定位銷 10 16 30 鎖銷 17 短軸 18 扭桿 26 閥芯 27 閥體 28 下端軸蓋 31 轉向螺桿 2 右轉時 R 接右轉向動力腔 L 接左轉向動力腔 B 接轉向液壓泵 G 接轉向油罐9 定位銷 10 16 30 鎖銷 17 短軸 18 扭桿 26 閥芯 27 閥體 28 下端軸蓋 31 轉向螺桿 3 左轉時 R 接右轉向動力腔 L 接左轉向動力腔 B 接轉向液壓泵 G 接轉向油罐9 定位銷 10 16 30 鎖銷 17 短軸 18 扭桿 26 閥芯 27 閥體 28 下端軸蓋 31 轉向螺桿 三 制動力調節(jié)控制閥 汽車在制動過程 根據(jù)前后軸的載荷等情況 來調節(jié) 分配前后輪的制動力 并限制制動力最大值 1 限壓閥2 比例閥3 感載閥4 電磁閥 1 限壓閥 限壓閥串聯(lián)于液壓制動回路的后制動管路中 其作用是當前 后制動管路壓力和由零同步增長到一定值后 即自動將后制動管路中的壓力值限定不變 a 結構b 特性曲線1 閥蓋 2 閥門 3 活塞 4 活塞密封圈 5 彈簧 6 閥體 滿載理想特性 空載理想特性 2 比例閥 串聯(lián)于液壓制動回路的后制動管路中的 其作用是當前后制動管路壓力與同步增長到一定值后 即自動對后制動管路壓力的增長加以節(jié)制 使后輪管路壓力的增量小于前輪管路壓力的增量 a 結構b 特性曲線1 閥 2 活塞 3 彈簧 滿載理想特性 空載理想特性 3 感載閥 汽車在實際裝載質量不同時 其總重力和重心位置變化較大 需要不同的制動管路壓力分配特性 即需要根據(jù)不同的裝載質量而改變制動力的感載閥 感載閥有感載限壓閥和感載比例閥兩類 1 感載比例閥 1 螺塞 2 閥門 3 閥體 4 活塞 5 杠桿 6 感載拉力彈簧 7 搖臂 8 后懸架橫向穩(wěn)定桿 2 感載限壓閥 4 電磁閥 汽車ABS的制動力調節(jié)是通過制動力調節(jié)器來完成的 制動力調節(jié)器根據(jù)ECU的指令 通過電磁閥的動作自動調節(jié)制動器制動壓力 循環(huán)式制動力調節(jié)器中的電磁閥多采用二位三通電磁閥和三位三通電磁閥 二位三通電磁閥 二位三通電磁閥斷電和通電 達到其兩個工作位置 工作時二位三通電磁閥穿梭于兩個位置 ECU控制線圈電流通斷的占空比 就可實現(xiàn)制動壓力的三態(tài) 增壓 減壓 保壓 調整 1 密封座 2 密封圈 3 保護套 4 電磁線圈 5 第一球閥 6 彈簧 7 銜鐵 8 第二球閥 9 密封圈 10 連接體 11 槽 12 環(huán)形濾網(wǎng) 13 閥體 14 密封圈 15 閥蓋 三位三通電磁閥 其有3個液壓孔 具有3種工作狀態(tài) 實現(xiàn)壓力升高 壓力保持和壓力降低 1 回液管 2 濾芯 3 銜鐵支承圈 4 回液球閥 5 進液球閥 6 銜鐵 7 電磁線圈 8 限壓閥 9 閥座 10 出液口 11 壓板 12 副彈簧 13 主彈簧 14 凹槽 15 進液口 a 銜鐵移動間隙 1 線圈 2 固定鐵心 3 電流 4 通主缸 5 通儲液器 6 通輪缸 7 銜鐵 本章小結 控制