液壓傳動單向閥及閥換向

1、 第六章 液壓控制閥 第六章 液壓控制閥 第一節(jié)概述 為了控制執(zhí)行元件（油缸、油馬達(dá)）的輸出力或力矩，運(yùn)動速度和運(yùn)動方向，在液壓系統(tǒng)中要有操縱控制元件，這就是下面介紹的控制閥?？刂崎y是液壓系統(tǒng)中的一類重要且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的元件，對其各方面的要求都很高，根據(jù)閥在液壓系統(tǒng)中的作用不同，一般可分為如下三類閥。 一、控制閥的分類：一、控制閥的分類：1 方向控制閥：控制系統(tǒng)液壓油的方向（如單向閥、換向閥）2 壓力控制閥：控制系統(tǒng)壓力（如溢流閥（安全閥）、順序閥、減壓閥）3 流量控制閥：控制系統(tǒng)流量（如簡單節(jié)流閥、調(diào)速閥） 二、液壓系統(tǒng)對控制的要求二、液壓系統(tǒng)對控制的要求1 動作靈敏，工作平穩(wěn)可靠，沖擊、振動和

2、噪音小。2 油液流經(jīng)閥時阻力損失要小（不必要的水力損失）3 密封性要好，泄漏要少（不必要的泄漏）4 結(jié)構(gòu)要簡單、緊湊，體積小，通用性，壽命長。5 與管路的連接形式：管式、板式、法蘭。第二節(jié)、方向控制閥（方向閥）方向閥是用來控制系統(tǒng)中液壓油方向的，有單向閥和換向閥兩種。一、單向閥一、單向閥（一）、普通單向閥要求：正向通油阻力小，反向密封要好，且動作靈敏。作用：控制系統(tǒng)中液壓油方向，只允許有單向流動。結(jié)構(gòu)形式：直通式，直角式 與管路連接方式：管式、板式、法蘭式、快速接頭式 閥芯：球形-適用于流量較小的場合，制造工藝簡單。 錐形-制造工藝較復(fù)雜。 1、結(jié)構(gòu)2 工作原理：液流由入口進(jìn)入閥體，頂開閥芯（

3、克服彈簧力），流向出油口，反向時，閥芯與閥座緊密接觸。3 職能符號： 4 應(yīng)用：1）作單向閥用（開啟壓力較?。?，預(yù)先確定，是不可調(diào)的。 鎖緊油缸，避免向油泵倒灌。 平衡重物 2）作背壓閥（開啟壓力較大），目的使在執(zhí)行元件的回油腔建立壓力，使其工作平穩(wěn)，因此，它往往被裝在回油路上。 （二） 液控單向閥（圖)當(dāng)需反向流動時，可用液控單向閥1結(jié)構(gòu)2作用原理 當(dāng)控制油口K不通壓力油時，油只可以從P1進(jìn)入，頂開單向閥，從P2流出；若油從P2進(jìn)入，單向閥關(guān)閉，油路不通。當(dāng)控制油口通壓力油時，由于活塞腔的右腔與油箱相通，所以，在壓力油作用下，活塞右行，推動頂桿，將單向閥推開，使反向P2與P1相通，這樣，油在

4、兩個方向上可自由相通。 3 職能符號 K液控單向閥4 應(yīng)用 組成液壓鎖，如圖這樣在任何一個位置都可以將油缸鎖住，無論多大的外力均不能使油缸動作。液壓修井機(jī)起升系統(tǒng)中，若用此系統(tǒng)，則無論在什么高度，我們都可以將鉆柱鎖停住。二、換向閥二、換向閥（一）分類及結(jié)構(gòu)當(dāng)液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件需換向時，需要使用換向閥。 1 對換向閥的要求：換向平穩(wěn)，靈敏可靠，無沖擊，壓力損失小，內(nèi)部泄漏要少。 2 換向閥的分類 1）按換向閥閥芯運(yùn)動形式可分為：滑閥和轉(zhuǎn)閥兩大類。工程上應(yīng)用較多的還是滑閥。 2）按閥芯工作位置可分為：兩位，三位和多位閥。 3）按通路情況可分為：二通，三通，四通和多通。 4）按對滑閥閥芯的控制方式

5、不同又可分為：手動（S）、機(jī)動（C）（即行程控制換向） 、電動（D-交流、E-直流）、液動（Y）、電液動（DY和EY）等。 所以，一般在給換向閥命名時，都按這四個特性來進(jìn)行，如三位四通，電磁換向閥，二位三通手動換向閥等。 了解了這些特征后，根據(jù)其命名便可以判斷結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和功能。（二）滑閥式換向閥1、結(jié)構(gòu)和工作原理 所有換向閥結(jié)構(gòu)上基本都有主閥體和閥芯兩部分（主體結(jié)構(gòu)）組成。 主體結(jié)構(gòu) 滑閥的閥體上開有多個通口，每個通口在閥體上有相應(yīng)的沉割槽，閥芯上的臺肩可與兩沉割槽之間形成柱面密封，各通口之間是斷開還是接通，取決于閥芯的不同位置，閥芯通過外力（機(jī)械力、電磁力、液壓力等）在閥體內(nèi)相對移動，可以停在

6、不同的工作位置上，從而改變閥體內(nèi)的通路，來達(dá)到使油路換向的目的。 PA二位二通換向閥PAB二位三通換向閥PABO三位四通換向閥PABO1O2PABO1O2三位五通換向閥舉例：A BP o（三）職能符號的意義 1、每個方格表示閥的一個工作位置（一個位），有幾個方格就有幾個位，對三位閥來說，中間位為常態(tài)位，對二位閥來說，靠近彈簧的方格為常態(tài)工況。所謂常態(tài)位就是不用外部的手段使閥芯移動，而靠彈簧將閥芯定位的初始狀態(tài)。 2、在常態(tài)位方格外的每一條線表示一個通路，有幾條線便是幾通，寫A/B/P/O。 3、方格內(nèi)各帶箭頭的線段表示閥內(nèi)部通路情況及油流動的方向。 “”、“”表示油路不通。 4、左右兩邊（方格

7、外）表示控制方式，彈簧表示由彈簧來復(fù)位。 5、靠近電磁鐵等控制方式的方格，表示該電磁鐵等通電或動作時的通路情況。 （四）三位閥的滑閥機(jī)能 當(dāng)三位閥的閥芯處于中間位置時（常態(tài)位），閥的通路情況稱為三位閥的滑閥機(jī)能（只有三位閥有這樣的概念）。 滑閥的機(jī)能共有以下幾種： O型：P、O、A、B均不通，執(zhí)行元件雙向自鎖。泵不卸荷，執(zhí)行元件起動平穩(wěn)，因?yàn)閳?zhí)行元件回油腔中中充滿了油。 M型：P、O相通，A、B關(guān)閉，執(zhí)行元件雙向自鎖。油泵卸荷，起動平穩(wěn)。 P型：P、A、B通，O關(guān)閉，可聯(lián)成差動回路。油泵不卸荷，起動平穩(wěn)。 Y型：A、B、O通，P關(guān)閉，執(zhí)行元件呈浮動狀態(tài)。泵不卸荷，起動有沖擊。 此外還有H型，K

8、型、X型、J型等 換向閥小結(jié)職能符號:位: 閥芯的工作位置;通: 閥體上油路的通道數(shù);機(jī)能: 中位時油路的連通方式。ABP O控制方式:O型H型P型Y型K型手動機(jī)動電磁液動電液（五）三位四通手動換向閥 1）自動彈簧復(fù)位式推位、拉位，放開手柄后，閥芯在彈簧作用下，自動回到中間位置。2）彈簧鋼球定位式能在左、中、右三個位置定位。A BP oA BP o(六)三位四通電磁閥A BP oA BP o（七）三位四通液動換向閥 （ 與電動和手動換向閥相對比，其閥芯的改變是油壓力油來控制的。 用于大流量控制。1）結(jié)構(gòu)和作用原理：將電磁鐵換為通控制油路的K1,K2口，即電動改為液動，由K1，K2口進(jìn)入的控制油

9、來控制滑閥的移動，仍有彈簧控制復(fù)位。 為了控制滑閥的移動（換向）的時間，在控制油路上接入一單向節(jié)流閥，進(jìn)油不節(jié)流，回油節(jié)流，稱帶阻尼器的液動換向閥。 A BP oA BP o（八）電液動換向閥 為使液動閥換向，在其控制的油路必須接入一換向裝置。由于控制油路流量、壓力均不大，因此選用電磁換向閥，這樣將兩種閥結(jié)合在一起，便組成了電、液動換向閥，在這里，電磁閥起先導(dǎo)作用，改變控制液流方向，以改變液動閥的位置。 先導(dǎo)閥：不與執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生直接聯(lián)系，起到控制那個控制執(zhí)行元件的閥的作用。（八）電液動換向閥 為使液動閥換向，在其控制的油路必須接入一換向裝置。由于控制油路流量、壓力均不大，因此選用電磁換向閥，這

10、樣將兩種閥結(jié)合在一起，便組成了電、液動換向閥，在這里，電磁閥起先導(dǎo)作用，改變控制液流方向，以改變液動閥的位置。 先導(dǎo)閥：不與執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生直接聯(lián)系，起到控制那個控制執(zhí)行元件的閥的作用。應(yīng)注意：這兩個閥放在一起有一個配合問題。為了使液動閥在需要時，能在彈簧的作用下可靠復(fù)位。電磁先導(dǎo)閥的滑閥應(yīng)具有這樣的機(jī)能，即保證電磁閥在中間位時，液動閥兩端控制油路卸荷（互通并通油箱），即也應(yīng)處于中位。因此，一般電磁閥選用的滑閥機(jī)能為“Y” 。C型 液動換向閥的滑閥機(jī)能也有O、P、Y、M、H等型。當(dāng)用M、K、H型時也要特別注意閥的機(jī)能特點(diǎn)。第三節(jié)、壓力控制閥 壓力控制閥控制系統(tǒng)的壓力，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件所要求的力或扭矩的

11、要求。包括溢流閥、減壓閥和順序閥等。它們的共同點(diǎn)是利用油液壓力和彈簧力相平衡的原理來進(jìn)行工作。 pQ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：直動式 先導(dǎo)式 一、溢流閥(直動式、先導(dǎo)式）1 壓力控制閥的作用：調(diào)節(jié)穩(wěn)定液壓系統(tǒng)的最高壓力，并溢出調(diào)節(jié)穩(wěn)定液壓系統(tǒng)的最高壓力，并溢出多余的油液，防止系統(tǒng)過載，保證安全。多余的油液，防止系統(tǒng)過載，保證安全。使用中一般并聯(lián)于主油路，出口接油箱，一般液壓系統(tǒng)少不了有溢流閥 結(jié)構(gòu)：由兩部分組成，控制部分和調(diào)節(jié)部分。 控制部分：閥芯、閥體、彈簧等。 調(diào)節(jié)部分：調(diào)節(jié)手輪、絲桿、彈簧、錐閥、遙控口等。 2 直動

12、式溢流閥的作用原理3.先導(dǎo)式溢流閥的作用原理 pA錐=k錐x錐阻尼孔主閥主閥先導(dǎo)閥先導(dǎo)閥平衡彈簧調(diào)壓彈簧 不工作時，閥芯常閉溢流閥 工作時，閥芯常開 并聯(lián)于系統(tǒng)回路中 特點(diǎn)： 內(nèi)部回油 內(nèi)部控制4職能符號方框表示溢流閥的閥體；實(shí)線表示各油路；箭頭表示內(nèi)部通路及方向；虛線表示控制油路；連在進(jìn)油路表示由進(jìn)油控制；彈簧表示與液壓力相平衡來控制閥芯；U表示下部回油箱。5應(yīng)用1）溢流穩(wěn)壓作用，作溢流閥用 在定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，如圖所示，葉壓泵輸出的壓力油只有一部分進(jìn)入油缸，多余的經(jīng)溢流閥流回油箱，溢流閥是常開的，這樣使系統(tǒng)壓力保持恒定。 2）保障系統(tǒng)的安全 液壓系統(tǒng)都要裝置安全用的溢流閥，以限制系統(tǒng)油

13、液的最高壓力，超過時，安全溢流閥打開溢流。 安全用溢流閥在系統(tǒng)正常工作的情況下是關(guān)閉的，僅在油壓高于正常的工作壓力時才打開。因?yàn)橐缌鏖y的開啟壓力低于調(diào)定壓力，故溢流閥的調(diào)整值應(yīng)比系統(tǒng)的最高工作壓力高10-20%，以免溢流閥打開溢流影響系統(tǒng)正常工作。3）調(diào)壓（背壓） 在需要調(diào)壓的油路上裝溢流閥，即可實(shí)現(xiàn)該油路工作壓力的調(diào)節(jié)。調(diào)壓溢流閥在工作時是處于溢流的狀態(tài)，此時油路的壓力由溢流閥的調(diào)壓彈簧力決定。 4）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓 先導(dǎo)式溢流閥與直動式遠(yuǎn)程調(diào)壓溢流閥配合使用，從而實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓。5）使泵和系統(tǒng)卸荷將先導(dǎo)式溢流閥的遙控口與二位二通電磁換向閥連接，則當(dāng)二位二通閥的PO口處于相通的狀態(tài)

14、時，系統(tǒng)中的油液在壓力很小的情況下即可頂起溢流閥的主閥芯流向油箱，系統(tǒng)便處于卸荷狀態(tài)，泵進(jìn)行空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。 6）多級調(diào)壓1.何為先導(dǎo)閥？為什么會有電液動換向閥？2如圖1中為各閥的調(diào)定壓力，問Y閥的調(diào)定壓力分別為2Mpa及4Mpa時，A點(diǎn)所達(dá)到的最大工作壓力分別為多少？3圖3示系統(tǒng)中，已知兩溢流閥的調(diào)定壓力分別為Py1=5，Py2=2，試問活塞向左和向右運(yùn)動時，油泵可能達(dá)到的最大工作壓力分別是多少？ 圖1DTPy1Py2圖3YA5Mpa1Mpa3Mpa二、順序閥1、作用 當(dāng)一主油路同時向幾個執(zhí)行元件供油，并要求順序動作時，就使用順序閥，順序閥串聯(lián)于系統(tǒng)之中，當(dāng)進(jìn)油口壓力達(dá)到或超過順序閥預(yù)調(diào)壓力時，

15、閥口開啟，油液通過，因此，順序閥相當(dāng)于壓力開關(guān)，它是利用系統(tǒng)本身的壓力來控制執(zhí)行元件的先后順序動作。順序閥的結(jié)構(gòu)及工作原理與溢流閥基本相同，唯一不同的是順序閥的出口不是接油箱，而是接到系統(tǒng)中繼續(xù)用油的地方，除非作卸荷閥用。不工作時，閥芯常閉，工作時，閥芯常開，串聯(lián)或并聯(lián)于系統(tǒng)。 2結(jié)構(gòu)順序閥按結(jié)構(gòu)有直動式和先導(dǎo)式兩種，根據(jù)控制方式的不同，又有(直）內(nèi)控順序閥、外（遠(yuǎn)）控順序閥和卸荷閥三種。 3 順序閥的工作原理 內(nèi)部控制，外部回油 外部控制，外部回油 外部控制，內(nèi)部回油 溢流閥4先導(dǎo)式順序閥 先導(dǎo)式順序閥與先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)與原理基本相似，所不同的是先導(dǎo)式順序閥有專門的泄油口。這是因?yàn)轫樞蜷y的出

16、油口要接到工作回路上，泄油口接到工作回路上因?yàn)橛幸欢ǖ墓ぷ鲏毫Γㄗ饔迷诨y的上部）而不能工作。 5單向順序閥a內(nèi)控單向順序閥（內(nèi)部控制，外部泄油） b外控單向順序閥（外部控制，外部泄油）c內(nèi)控單向平衡閥（內(nèi)部控制，內(nèi)部泄油）d外控單向平衡閥（外部控制，內(nèi)部泄油） 6順序閥的應(yīng)用1）實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)順序動作 2)作卸荷閥用3）用于產(chǎn)生平衡力 4）用于產(chǎn)生背壓 三、減壓閥1作用：減壓閥用于系統(tǒng)上有壓力高低不同的兩條或兩條以上的油路同時工作的場合，或要求穩(wěn)定的壓力時。串連于系統(tǒng)。 減壓閥有定值減壓閥和定差減壓閥兩種。 定值減壓閥串聯(lián)于系統(tǒng)中，減低油壓后輸出，并使出口壓力為恒定值。此閥用的較多。 定差減壓

17、閥則保證閥的進(jìn)口和出口兩側(cè)的油壓為恒定的差值，這種閥通常與節(jié)流閥組合構(gòu)成調(diào)速閥。 2直動式定值減壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理3先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)與工作原理特點(diǎn)： 減壓閥出口壓力不受進(jìn)口壓力波動的影響。這是因?yàn)槿邕M(jìn)口壓力增加或減少時，出口壓力企圖隨之增加或減小，但主閥能及時關(guān)小或開大閥口，使出口壓力保持不變，在工作狀態(tài)下，減壓閥的主閥是常開的，所以減壓閥是常開閥。 由于出口壓力由錐閥彈簧的調(diào)定壓力所決定，所以改變彈簧的壓縮量，就可調(diào)節(jié)減壓閥的出口壓力。 使用減壓閥時，它的泄油口必須單獨(dú)回油（外部泄油），不能有背壓，否則影響閥的靈敏度。 4符號 定值減壓閥的職能符號如圖所示，與溢流閥職能符號不同之處是：控

18、制油路與閥的出口相連；泄油單獨(dú)回油滑閥通道處于常開狀態(tài)。 減壓閥也有遙控口，接入控制油路可外（遠(yuǎn)）控出口的壓力。 5單向減壓閥 在某些液壓系統(tǒng)中，當(dāng)油液向一個方向流動時，要求減壓閥起減壓作用，而反向流動時減壓閥不起作用。因此常把一個定值減壓閥和一個單向閥并聯(lián)起來，組合在一起，稱為單向減壓閥。職能符號如圖所示。 6 減壓閥的應(yīng)用1）使不同的油路或執(zhí)行元件得到不同的壓力 2）穩(wěn)定油路工作壓力 使工作油路的壓力不受系統(tǒng)壓力的變化影響。3）保證流量穩(wěn)定 減壓閥與節(jié)流閥連接，可保證流量穩(wěn)定。 4）單向減壓閥四、壓力繼電器1結(jié)構(gòu)與工作原理壓力繼電器是將液壓信號轉(zhuǎn)換為電信號控制的液壓傳感元件。當(dāng)系統(tǒng)的壓力達(dá)

19、到繼電器預(yù)先調(diào)定的壓力時，它發(fā)出控制電信號的動作，操縱電器元件，使油路換向、卸壓 、實(shí)現(xiàn)順序動作、或關(guān)閉電機(jī)起安全保護(hù)作用。柱塞式薄膜式微動開關(guān)調(diào)節(jié)螺釘頂桿柱塞p ps ,微動開關(guān)閉合，發(fā)出電信號。p p2A滑閥下移,開度增加，p2P=p2-p3不變.外載p3F彈+p3p2A滑閥上移p2P不變.若p1p2F彈+p3p2A滑閥下移p2P不變五、溢流節(jié)流閥六、分流集流閥在一個系統(tǒng)中，兩個執(zhí)行元件完全一樣，分流閥可以使兩個執(zhí)行元件在不同的負(fù)載時以相同的速度運(yùn)動或以比例速度運(yùn)動。分流：Q1=Q2=Q/2Q1Q2QQ1Q2Q集流：Q1Q2=Q/2根據(jù)分流量分為等量分（集）流和比例分（集）流根據(jù)油液的流動

20、方向分為出口分流閥；進(jìn)口分流閥；雙向分流閥原理：等量分（集）流就是保證兩個節(jié)流閥口兩端的壓力降都相同。第五節(jié)第五節(jié) 比例控制閥比例控制閥 隨著工業(yè)自動化水平的提高，許多液壓系統(tǒng)要求油流的壓力和流量能連續(xù)地或按比例地跟隨控制信號而變化。 若僅用普通的控制閥很難實(shí)現(xiàn)這種控制。 若用電液伺服閥組成伺服系統(tǒng)當(dāng)然能實(shí)現(xiàn)這種控制，但伺服系統(tǒng)的控制精度和動態(tài)性能大大超過了這些液壓系統(tǒng)的要求，使得系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、制造和維護(hù)困難。 為了滿足生產(chǎn)中這類液壓系統(tǒng)的要求，近幾年來發(fā)展了比例控制閥，以它組成開環(huán)比例控制或閉環(huán)比例控制系統(tǒng)。 比例閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由比例電磁鐵與液壓控制閥兩部分組成。 相當(dāng)于在普通液壓控制閥

21、上裝上比例電磁鐵以代替原有的手調(diào)控制部分。電磁鐵接收輸入的電信號，連續(xù)地或按比例地轉(zhuǎn)換成力或位移。液壓控制閥受電磁鐵輸出的力或位移控制，連續(xù)地或按比例地控制油流的壓力和流量。 由于比例閥實(shí)現(xiàn)了用電信號控制液壓系統(tǒng)的壓力和流量，因此它兼有液壓機(jī)械傳遞功率大，反應(yīng)快，電氣設(shè)備易操縱控制，電信號易放大、傳遞和檢測的優(yōu)點(diǎn)，適用于遙控、自動化和程序控制。 根據(jù)被控制的參數(shù)不同，比例閥可分為比例壓力閥、比例流量閥、比例方向閥和比例復(fù)合閥。下面對這幾種閥作簡單介紹。一、電液比例壓力閥1工作原理直動式先導(dǎo)閥與先導(dǎo)式溢流閥、順序閥、減壓閥的主閥組合成各式電液比例壓力閥。先導(dǎo)式比例溢流閥V/IpPLC 二、電液比例流量閥普通的比例流量閥 電液比例流量閥