液壓技術(shù)第四章液壓閥

1、第四章 液壓閥4-1 閥的作用和分類一、作用 控制液流的方向、壓力和流量。二、分類 按用途： 方向閥 壓力閥 流量閥按連接方式：管式 板式 插裝式按操縱方式：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng) 液動(dòng)力 很多液壓閥采用滑閥式結(jié)構(gòu)?；y在閥心移動(dòng)、改變閥口的啟閉或開口大小時(shí)控制了液流，同時(shí)也產(chǎn)生著液動(dòng)力。液動(dòng)力對(duì)液壓閥的性能起著重大的影響。 由第一章中液流的動(dòng)量定律可知，作用在閥心上的液動(dòng)力有穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力兩種。 穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力閥芯移動(dòng)完畢，開口不變，液流流經(jīng)閥口因動(dòng)量變化而作用在閥芯上的力。（W-閥口寬度）)cos(2)cos(22220PxcCCFxcwApvFvrwdbsvrbs瞬態(tài)液動(dòng)力

2、瞬態(tài)液動(dòng)力是滑閥在移動(dòng)過程中(即開口大小發(fā)生變化時(shí))閥腔中液流因加速或減速而作用在閥心上的力。這個(gè)力只與閥心移動(dòng)速度有關(guān)(即與閥口開度的變化率有關(guān))，與閥口開度本身無關(guān)。 產(chǎn)生瞬態(tài)液動(dòng)力原因閥口變化 L部分油液軸向速度變化 加速或減速 FdtdxpwlCFdtdxpwCdtdqdtdqldtdvmFvdbtvdbt220結(jié)論：作用方向與閥芯移動(dòng)方向相反?？ňo力 液壓卡緊現(xiàn)象 ： 閥孔和閥心縫隙之間很小，閥心移動(dòng)只須克服粘性摩擦力，數(shù)值應(yīng)該是相當(dāng)小的?？墒菍?shí)際情況并非如此，特別在中、高壓系統(tǒng)中，當(dāng)閥心停止運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 (一般約5min左右)，這個(gè)阻力可以大到幾百N，使閥心重新移動(dòng)十分費(fèi)力。這就

3、是所謂滑閥的液壓卡緊現(xiàn)象。 引起液壓卡緊的原因n臟物進(jìn)入縫隙而使閥心移動(dòng)困難。n縫隙過小在油溫升高時(shí)閥心膨脹而卡死。n主要的原因是滑閥副幾何形狀誤差和同心度變化所引起的徑向不平衡液壓力，即液壓卡緊力。液壓卡緊的實(shí)質(zhì)n 當(dāng)閥心受到徑向不平衡力作用而和閥孔相接觸后，縫隙中的存留液體被擠出，閥心和閥孔間的摩擦變成半干摩擦乃至干摩擦，因而使閥心重新移動(dòng)時(shí)所需的力就大大增加了。減小液壓卡緊力采取的措施:n 1)提高閥的加工和裝配精度，避免出現(xiàn)偏心。n 2)在閥心臺(tái)肩上開出平衡徑向力的均壓槽。n 3)便閥心或閥套在軸向或圓周方向上產(chǎn)生高頻小振幅的振動(dòng)或擺動(dòng)。n 4)精細(xì)過濾油液。閥的泄漏特性 n滑閥則由于

4、閥心和閥孔間有一定的間隙，在壓力作用下要產(chǎn)生泄漏。n壓力油通過徑向縫隙泄漏量的大小，是閥的性能指標(biāo)之一。n 滑閥的泄漏量可按式 (1-115)計(jì)算。為了減小泄漏，應(yīng)盡量使閥心和閥孔同心，另外應(yīng)提高制造精度。伺服閥中滑閥開口處的泄漏量視具體結(jié)構(gòu)而不同。 4-2 方向控制閥一、作用 控制液流方向，從而改變執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向。二、分類 單向閥 換向閥二、主要性能參數(shù)1.工作可靠性（電磁閥、電液閥、液動(dòng)閥） 可靠的換向、復(fù)位；（與壓力、流量有關(guān)）2.壓力損失 通過的流量影響壓力損失；3.內(nèi)泄漏量 影響系統(tǒng)效率，使油液升溫；4.換向、復(fù)位時(shí)間 按系統(tǒng)要求合理選用；5.換向頻率 單位時(shí)間內(nèi)的換向次數(shù)。（電

5、磁閥：60次/min)4-2.1 單向閥一、普通單向閥結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧等普通單向閥視頻作用：只許油液單向流動(dòng)，反向不通。要求：正向流動(dòng)阻力小，反向不通，密封好。 開啟壓力：0.030.05 MPa背壓閥：(單向閥的變形) 彈簧較硬 開啟壓力：0.20.6 MPa背壓：執(zhí)行元件回油腔的壓力。 職能符號(hào)：特點(diǎn)應(yīng)用：n鎖緊油缸，避免向油泵倒灌。n平衡重物二、液控單向閥組成：普通單向閥+小活塞缸特點(diǎn)：a. 無控制油時(shí)，與普通單向閥一樣， b. 通控制油時(shí)，正反向都可以流動(dòng)。1PK2P 職能符號(hào)：液控單向閥視頻應(yīng)用：n鎖緊油缸，避免倒灌。n控制重物下放速度。 液壓鎖4-2.2 換向閥n作用：改變油

6、流方向組成主體(閥體、閥芯）操縱定位裝置分類滑閥轉(zhuǎn)閥一、主體部分1. 兩位兩通PA職能符號(hào)：作用：控制油路的通與斷2. 兩位三通職能符號(hào)：作用：控制液流方向PAB3. 兩位四通職能符號(hào)：作用：控制執(zhí)行元件換向P 壓力油口O 回油口A、B 分別接執(zhí)行元件的兩腔4. 三位四通職能符號(hào)：作用：換向、停止。PABO5. 兩位五通職能符號(hào)：作用：換向、兩種回油方式。PABO1O26. 三位五通職能符號(hào)：作用：換向、停止、回油不同。PABO1O2三位五通兩種回油方式工進(jìn)：有背壓運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)退回：快速暢通三、手動(dòng)換向閥作用：移動(dòng)閥芯并使其保持在工作位置上。a.手柄控制，彈簧復(fù)位。1.1.手動(dòng)手動(dòng)b.手柄控制，鋼

7、球定位。應(yīng)用：小流量，需徒手操作的場合。三位四通手動(dòng)換向閥結(jié)構(gòu)圖手動(dòng)換向閥視頻1手動(dòng)換向閥視頻22. 機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥視頻(錯(cuò))應(yīng)用兩位兩通機(jī)動(dòng)換向閥擋塊操縱，彈簧復(fù)位。應(yīng)用：行程控制的場合。（又叫行程閥）兩位兩通常開常閉靠彈簧的方格表示常態(tài)用行程閥速度換接3. 電磁換向閥圖形符號(hào)兩位三通電磁換向閥電磁鐵操縱，彈簧復(fù)位。優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。應(yīng)用：小流量的場合。（q63 L/min ) 實(shí)物二位三通電磁換向閥視頻三位四通電磁換向閥視頻4. 液動(dòng)換向閥三位四通液動(dòng)換向閥視頻液體操縱，彈簧復(fù)位。三位四通液動(dòng)換向閥應(yīng)用：高壓，大流量的場合。（q160 L/min ) 5. 電液動(dòng)換向閥三位四通電

8、液動(dòng)換向閥視頻電液動(dòng)電液聯(lián)合控制，彈簧復(fù)位。電磁控制先導(dǎo)閥動(dòng)作，液體控制主閥芯動(dòng)作，節(jié)流閥控制閥芯移動(dòng)速度。簡化符號(hào)：應(yīng)用：高壓、大流量的場合。 （q1200 L/min) 三位四通電液換向閥實(shí)物電磁球式換向閥常開型二位三通電磁球式換向閥視頻 四、中位機(jī)能O O型型三位滑閥在中間位置工作時(shí)，油路的連通方式。雙向鎖緊，系統(tǒng)保壓。M型雙向鎖緊，油泵卸荷。H型油缸浮動(dòng)，泵卸荷。P型差動(dòng)連接。Y型油缸浮動(dòng)，系統(tǒng)保壓。K型單向鎖緊，油泵卸荷。4-3 壓力控制閥實(shí)物壓力控制閥分類分類 按用途： 溢流閥 減壓閥 順序閥 平衡閥 卸荷閥 按閥芯結(jié)構(gòu)：滑閥 球閥 錐閥 按工作原理：直動(dòng)式 先導(dǎo)式 4-3.1 溢

9、流閥作用：防止系統(tǒng)過載，保持系統(tǒng)壓力恒定。一、工作原理 1. 直動(dòng)式溢流閥 結(jié)構(gòu)： 職能符號(hào)：工作原理：p ps ,溢流。ps 彈簧力DBD型直動(dòng)式溢流閥錐閥式BDB直動(dòng)型溢流閥（插裝式）視頻球閥式BDB直動(dòng)型溢流閥（插裝式）視頻2. 先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)：先導(dǎo)閥 主閥 阻尼孔主閥主閥先導(dǎo)閥先導(dǎo)閥平衡彈簧調(diào)壓彈簧阻尼孔、壓差p遠(yuǎn)程控制口K : 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。K口打開，p 由控制油壓決定；K口堵上，p 由先導(dǎo)閥ps 決定。二級(jí)同心先導(dǎo)式溢流閥 二級(jí)同心先導(dǎo)型溢流閥（板式）視頻職能符號(hào)新符號(hào)舊符號(hào)實(shí)物二、靜態(tài)特性1.1.直動(dòng)式直動(dòng)式CxRx溢流時(shí)閥芯受力方程：cos2cos222pxWCpxCWCCF

10、RdRrvdbsk 彈簧剛度 彈簧的預(yù)壓縮量 閥口開度（閥芯位移，即增加的壓縮量）式中：fbsgsFFFFpAcos2pxWCFpARdspppCCvr0,1,0cos2)(cos2pxWCAxxkpxWCAFpRdRcRds直直動(dòng)動(dòng)式式靜態(tài)特性開啟壓力：0Rxcos2)(maxmaxRdRCTxWCAxxkpcTppp調(diào)定壓力(全流壓力):通過額定流量時(shí)閥芯的位移AxkpCcmaxRRxx 調(diào)壓偏差:cos2)(pxWCAxxkpRdRc（閥口將開未開）靜態(tài)調(diào)壓偏差：Pt-PcpACqd20ppppWCkAWCqcdd2)(cos2RxWA 0pWxCqRd2bssFFpAcos2cos2c

11、os2)(pxWCkxAppxWCkxkxpxWCxxkpARdRcRdRcRdRccddcRpppWCkApWCkAppAxcos2cos2流量-壓力特性方程：特性曲線特點(diǎn)：反應(yīng)快，波動(dòng)大（0.2-0.4 MPa).2. 先導(dǎo)式對(duì)于高壓大流量的溢流閥，為了減小波動(dòng)，采用了先導(dǎo)閥。特點(diǎn)：反應(yīng)慢，穩(wěn)定性好，波動(dòng)小。cos2pxWCAApFpRdsp 主閥芯上端的壓力三、應(yīng)用1.作安全閥（常閉） 作用：防止系統(tǒng)過載。2. 作溢流閥（常開）作用：保持系統(tǒng)壓力恒定3.卸荷或遠(yuǎn)程調(diào)壓n卸荷n遠(yuǎn)程調(diào)壓4.作背壓閥 放在系統(tǒng)回油路上4-3.2 減壓閥特點(diǎn)：出口壓力控制閥芯動(dòng)作， 有單獨(dú)泄油口工作原理：節(jié)流口

12、產(chǎn)生壓降p p2 = p1 -p ， p1一定，p ， p2。 p1 ps ,減壓、穩(wěn)壓。作用：減低系統(tǒng)壓力，并有穩(wěn)壓作用。 穩(wěn)壓原理 p2 閥芯上移閥口減小 p ， p2= p1 -p ， p1一定，p ， p2； p2 閥芯下移閥口開大 p ， p， p2= ps 。職能符號(hào)：定壓輸出減壓閥視頻(錯(cuò))DR2030型定壓輸出減壓閥視頻工作缸夾緊缸應(yīng)用：使夾緊缸獲得穩(wěn)定的低壓。4-3.3 順序閥作用：控制多個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作順序。1.內(nèi)控順序閥職能符號(hào)：結(jié)構(gòu)：出油口接二次油路，有單獨(dú)泄油口。工作原理：p ps ,接通。特點(diǎn)：內(nèi)部控制， 外部泄油。應(yīng)用：控制液壓缸動(dòng)作順序2. 外控順序閥結(jié)構(gòu)：控制油

13、口。工作原理：pK ps ,進(jìn)出口接通。特點(diǎn)：外部控制， 外部泄油。職能符號(hào)：先導(dǎo)式順序閥視頻先導(dǎo)式順序閥先導(dǎo)式順序閥4-3.4 平衡閥與順序閥區(qū)別：沒有單獨(dú)的泄油口，彈簧較硬。職能符號(hào)：1. 內(nèi)控平衡閥特點(diǎn)：內(nèi)部控制， 內(nèi)部泄油。作用：放在執(zhí)行元件的回油路上，平衡重物。應(yīng)用：平衡重物。2. 外控平衡閥職能符號(hào)：特點(diǎn)：外部控制， 內(nèi)部泄油。應(yīng)用平衡重物，限制重物下落速度。4-3.5 卸荷閥職能符號(hào)：工作原理：pK ps ,閥口打開，使泵卸荷。 作用：使油泵卸荷，減小功率消耗。區(qū)別：出口接油箱，K口接卸荷油壓。特點(diǎn)：外部控制， 內(nèi)部泄油。應(yīng)用：使左泵卸荷順序閥的四種結(jié)構(gòu)形式及符號(hào)順序閥的四種結(jié)構(gòu)

14、形式及符號(hào)內(nèi)控內(nèi)泄內(nèi)控內(nèi)泄內(nèi)控外泄內(nèi)控外泄 外控內(nèi)泄外控內(nèi)泄外控外泄外控外泄 通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得通過改變上蓋或底蓋的裝配位置可得到內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控到內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型。內(nèi)泄四種結(jié)構(gòu)類型。順序閥的應(yīng)用順序閥的應(yīng)用 內(nèi)控外泄順序閥與溢流閥內(nèi)控外泄順序閥與溢流閥非常相像：閥口常閉，進(jìn)口壓非常相像：閥口常閉，進(jìn)口壓力控制，但是該閥出口油液要力控制，但是該閥出口油液要去工作，所以有單獨(dú)的泄油口。去工作，所以有單獨(dú)的泄油口。 內(nèi)控外泄順序閥用于多個(gè)執(zhí)行內(nèi)控外泄順序閥用于多個(gè)執(zhí)行元件順序動(dòng)作。其進(jìn)口壓力先元件順序動(dòng)作。其進(jìn)口壓力先要達(dá)到閥的調(diào)定

15、壓力，而出口要達(dá)到閥的調(diào)定壓力，而出口壓力取決于負(fù)載。當(dāng)負(fù)載壓力壓力取決于負(fù)載。當(dāng)負(fù)載壓力高于閥的調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓高于閥的調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓力等于出口壓力，閥口全開；力等于出口壓力，閥口全開；當(dāng)負(fù)載壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，當(dāng)負(fù)載壓力低于調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓力等于調(diào)定壓力，閥的進(jìn)口壓力等于調(diào)定壓力，閥的開口一定。開口一定。 內(nèi)控內(nèi)泄順序閥的圖形符號(hào)和工作原內(nèi)控內(nèi)泄順序閥的圖形符號(hào)和工作原理與溢流閥相同。多串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油理與溢流閥相同。多串聯(lián)在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定壓力，保證執(zhí)行元件路上，使回油具有一定壓力，保證執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。如右圖示閥運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。如右圖示閥3 3作背壓閥。作背壓閥。油回路中閥油回路中閥3 3是是泵泵1 1的卸載閥外控的卸載閥外控內(nèi)泄順序閥等同內(nèi)泄順序閥等同于二位二通閥，于二位二通閥，可作卸載閥，如可作卸載閥，如雙泵供。雙泵供。 外控外泄順外控外泄順序閥可作液動(dòng)開序閥可作液動(dòng)開