第四章-液壓控制元件.

1、教師姓名授課日期授課章節(jié)名稱教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)媒體選擇作業(yè)布置學(xué)時(shí)分配李光布授課班級(jí)08 機(jī)械授課形式講授年月日第周授課時(shí)數(shù)10第四章液壓控制元件1、了解閥口特性 , 方向閥的應(yīng)用 , 閥的連接方式 , 節(jié)流特性 , 分流閥 ,插裝閥、比例閥和伺服閥。2、熟練掌握溢流閥，減壓閥，順序閥，壓力繼電器，節(jié)流閥，調(diào)速閥結(jié)構(gòu)和工作原理。溢流閥，減壓閥，順序閥及二通插裝閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多媒體課件4-1 ，4-2 ， 4-4 ，4-5教學(xué)學(xué)時(shí)分配：1、方向控制閥： 2 學(xué)時(shí)2、壓力控制閥： 2 學(xué)時(shí)3、流量控制閥： 2 學(xué)時(shí)4、電液比例閥及二通插裝閥：4 學(xué)時(shí)另外，安排溢流閥性能實(shí)驗(yàn)：1.5 學(xué)時(shí)第四章液

2、壓控制元件第一節(jié)概述一、液壓閥作用液壓閥是液壓系統(tǒng)中控制液流流動(dòng)方向，壓力高低、流量大小的控制元件。二、液壓閥分類按用途分：壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥操縱方式分：人力操縱閥、機(jī)械操縱閥、電動(dòng)操縱閥連接方式分：管式連接、板式及疊加式連接、插裝式連接按結(jié)構(gòu)分類：滑閥 ,座閥 ,射流管閥按控制方式：電液比例閥,伺服閥 ,數(shù)字控制閥按輸出參量可調(diào)節(jié)性分類：開關(guān)控制閥,輸出參量可調(diào)節(jié)的閥三、液壓系統(tǒng)對(duì)閥的基本要求1. 工作可靠，動(dòng)作靈敏，沖擊振動(dòng)小2. 壓力損失小3. 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝調(diào)整維護(hù)使用方便，通用性好第二節(jié)方向控制閥一、單向閥作用：控制油液的單向流動(dòng)（單向?qū)?，反向截止）。性能要求：正?/p>

3、流動(dòng)阻力損失小，反向時(shí)密封性好，動(dòng)作靈敏1、普通單向閥圖 4-1a 為一種管式普通單向閥的結(jié)構(gòu)，壓力油從閥體左端的通口流入時(shí)克服彈簧 3 作用在閥芯上的力， 使閥芯向右移動(dòng)， 打開閥口， 并通過閥芯上的徑向孔 a、軸向孔 b 從網(wǎng)體右端的通口流出；但是壓力油從閥體右端的通口流入時(shí)，液壓力和彈簧力一起使閥芯壓緊在閥座上，使閥口關(guān)閉， 油液無祛通過， 其圖形符號(hào)如圖 4-1b 所示。一般單向閥的開啟壓力在0.035-0.05Mpa ，作背壓閥使用時(shí)，更換剛度較大的彈簧，使開啟壓力達(dá)到 0.2-0.6Mpa 。2、液控單向閥圖 4-2a 為一種液控單向閥的結(jié)構(gòu)， 當(dāng)控制口 K 處無壓力油通入時(shí)， 它

4、的工作和普通單向閥一樣，壓力油只能從進(jìn)油口 P1 流向出油口 P2，不能反向流動(dòng)。當(dāng)控制口 K 處有壓力油通入時(shí)，控制活塞 1 右側(cè) a 腔通泄油口（圖中未畫出），在液壓力作用下活塞向右移動(dòng)，推動(dòng)頂桿 2 頂開閥芯，使油口 P1 和 P2 接通，油液就可以從 P2 口流向 P1 口。圖 4-2b 為其圖形符號(hào)。二 換向閥利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)， 使油路接通、 關(guān)斷或變換油流的方向， 從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。按閥芯相對(duì)于閥體的運(yùn)動(dòng)方式：滑閥和轉(zhuǎn)閥按操作方式：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電磁動(dòng)、液動(dòng)和電液動(dòng)等按閥芯工作時(shí)在閥體中所處的位置：二位和三位等按換向閥所控制的通路數(shù)不

5、同：二通、三通、四通和五通等。1、工作原理圖 4-3a 所示為滑閥式換向閥的工作原理圖， 當(dāng)閥芯向右移動(dòng)一定的距離時(shí)，由液壓泵輸出的壓力油從閥的 P 口經(jīng) A 口輸向液壓缸左腔， 液壓缸右腔的油經(jīng) B 口流回油箱，液壓缸活塞向右運(yùn)動(dòng)；反之，若閥芯向左移動(dòng)某一距離時(shí)，液流反向，活塞向左運(yùn)動(dòng)。 圖 4-3b 為其圖形符號(hào)。2、 換向閥的結(jié)構(gòu)1） 手動(dòng)換向閥利用手動(dòng)杠桿來改變閥芯位置實(shí)現(xiàn)換向。分彈簧自動(dòng)復(fù)位（ a）和彈簧鋼珠（ b）定位兩種。2） 機(jī)動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥又稱行程閥， 主要用來控制機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程， 借助于安裝在工作臺(tái)上的檔鐵或凸輪迫使閥芯運(yùn)動(dòng)，從而控制液流方向。3） 電磁換向閥利用電

6、磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動(dòng)閥芯來控制液流方向。 它是電氣系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)之間的信號(hào)轉(zhuǎn)換元件。圖 4-9a 所示為二位三通交流電磁閥結(jié)構(gòu)。在圖示位置，油口P 和 A 相通，油口 B 斷開；當(dāng)電磁鐵通電吸合時(shí)，推桿1 將閥芯 2 推向右瑞，這時(shí)油口P 和 A斷開，而與 B 相通。當(dāng)電磁鐵斷電釋放時(shí)，彈簧 3 推動(dòng)閥芯復(fù)位。圖 4 9b 為其圖形符號(hào)。4） 液動(dòng)換向閥利用控制油路的壓力油來改變閥芯位置的換向閥。 閥芯是由其兩端密封腔中油液的壓差來移動(dòng)的。 如圖所示，當(dāng)壓力油從 K2 進(jìn)入滑閥右腔時(shí)， K1 接通回油，閥芯向左移動(dòng)，使 P 和 B 相通， A 和 T 相通；當(dāng) K1 接通壓力油，

7、 K2 接通回油，閥芯向右移動(dòng)，使 P 和 A 相通， B 和 T 相通；當(dāng) K1和 K2 都通回油時(shí)，閥芯回到中間位置。5）電液換向閥由電磁滑閥和液動(dòng)滑閥組成。電磁閥起先導(dǎo)作用，可以改變控制液流方向，從而改變液動(dòng)滑閥閥芯的位置。用于大中型液壓設(shè)備中。3、 換向閥的性能和特點(diǎn)1）滑閥的中位機(jī)能各種操縱方式的三位四通和三位五通式換向滑閥， 閥芯在中間位置時(shí)， 各油口的連通情況稱為換向閥的中位機(jī)能。其常用的有“”型、“”型、“”型、”型、“”型等。分析和選擇三位換向閥的中位機(jī)能時(shí)，通常考慮：（ 1） 系統(tǒng)保壓 P 口堵塞時(shí)，系統(tǒng)保壓，液壓泵用于多缸系統(tǒng)。（ 2） 系統(tǒng)卸荷 P 口通暢地與 T 口相

8、通，系統(tǒng)卸荷。（ H K X M 型）（ 3） 換向平穩(wěn)與精度 A 、B 兩口堵塞，換向過程中易產(chǎn)生沖擊，換向不平穩(wěn)，但精度高； A、B 口都通 T 口，換向平穩(wěn)，但精度低。（ 4） 啟動(dòng)平穩(wěn)性 閥在中位時(shí)，液壓缸某腔通油箱，啟動(dòng)時(shí)無足夠的油液起緩沖，啟動(dòng)不平穩(wěn)。（ 5） 液壓缸浮動(dòng)和在任意位置上停止2）滑閥的液動(dòng)力由液流的動(dòng)量定律可知， 油液通過換向閥時(shí)作用在閥芯上的液動(dòng)力有穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力和瞬態(tài)液動(dòng)力兩種。（ 1）穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力：閥芯移動(dòng)完畢，開口固定后，液流流過閥口時(shí)因動(dòng)量變化而作用在閥芯上有使閥口關(guān)小的趨勢的力，與閥的流量有關(guān)。（ 2）瞬態(tài)液動(dòng)力：滑閥在移動(dòng)過程中，閥腔液流因加速或減速而作用在閥

9、芯上的力，與移動(dòng)速度有關(guān)。3）液壓卡緊現(xiàn)象卡緊原因：臟物進(jìn)入縫隙；溫度升高，閥芯膨脹；但主要原因是滑閥副幾何形狀和同心度變化引起的徑向不平衡力的作用，其主要包括：a 閥芯和閥體間無幾何形狀誤差，軸心線平行但不重合b 閥芯因加工誤差而帶有倒錐，軸心線平行但不重合c 閥芯表面有局部突起減小徑向不平衡力措施：1） 提高制造和裝配精度2） 閥芯上開環(huán)形均壓槽第三節(jié)壓力控制閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中 , 控制油液壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，簡稱壓力閥。這類閥的共同點(diǎn)是利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的。一、溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理溢流閥的主要作用是對(duì)液壓系統(tǒng)定壓或進(jìn)行安全保護(hù)。（一）溢

10、流閥的作用和性能要求1溢流閥的作用在液壓系統(tǒng)中用來維持定壓是溢流閥的主要用途。它常用于節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，和流量控制閥配合使用， 調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的流量， 并保持系統(tǒng)的壓力基本恒定。用于過載保護(hù)的溢流閥一般稱為安全閥。2液壓系統(tǒng)對(duì)溢流閥的性能要求（ 1）定壓精度高（ 2）靈敏度要高（ 3）工作要平穩(wěn)且無振動(dòng)和噪聲（ 4）當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)密封要好，泄漏要小。（二）溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理常用的溢流閥按其結(jié)構(gòu)形式和基本動(dòng)作方式可歸結(jié)為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種。1. 直動(dòng)式溢流閥直動(dòng)式溢流閥是依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥芯上與彈簧力等相平衡，以控制閥芯的啟閉動(dòng)作，溢流閥是利用被控壓力作為信號(hào)來改變彈簧的壓縮量，從而改變

11、閥口的通流面積和系統(tǒng)的溢流量來達(dá)到定壓目的的。 當(dāng)系統(tǒng)壓力升高時(shí) , 閥芯上升 , 閥口通流面積增加 , 溢流量增大，進(jìn)而使系統(tǒng)壓力下降。 溢流閥內(nèi)部通過閥芯的平衡和運(yùn)動(dòng)構(gòu)成的這種負(fù)反饋?zhàn)饔檬瞧涠▔鹤饔玫幕驹恚?也是所有定壓閥的基本工作原理。2. 先導(dǎo)式溢流閥圖-19 所示為先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)示意圖，由于先導(dǎo)閥芯一般為錐閥，受壓面積較小，所以用一個(gè)剛度不太大的彈簧即可調(diào)整較高的開啟壓力， 用螺釘調(diào)節(jié)導(dǎo)閥彈簧的預(yù)緊力，就可調(diào)節(jié)溢流閥的溢流閥壓力。先導(dǎo)式溢流閥有一個(gè)遠(yuǎn)程控制口， 如果將 K 口用油管接到另一個(gè)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和溢流閥的先導(dǎo)控制部分一樣） ，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥的彈簧力，即

12、可調(diào)節(jié)溢流閥主閥芯上端的液壓力， 從而對(duì)溢流閥的溢流壓力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。但是，遠(yuǎn)程調(diào)壓閥所能調(diào)節(jié)的最高壓力不得超過溢流閥本身導(dǎo)閥的調(diào)整壓力。當(dāng)遠(yuǎn)程控制口 K 通過二位二通閥接通油箱時(shí)， 主閥芯上端的壓力接近于零， 主閥芯上移到最高位置 閥口開得很大。 由于主閥彈簧較軟， 這時(shí)溢流閥口處壓力很低 , 系統(tǒng)的油在低壓下通過溢流閥流回油箱，實(shí)現(xiàn)卸荷。（三）溢流閥的性能溢流閥的性能包括溢流閥的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能。1. 靜態(tài)性能(1) 壓力調(diào)節(jié)范圍壓力調(diào)節(jié)范圍是指調(diào)壓彈簧在規(guī)定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)時(shí)， 系統(tǒng)壓力能平穩(wěn)地上升或下降，且壓力無突跳及遲滯現(xiàn)象時(shí)的最大和最小調(diào)定壓力。 溢流閥的最大允許流量為其額定流量，

13、在額定流量下工作時(shí)溢流閥應(yīng)無噪聲、 溢流閥的最小穩(wěn)定流量取決于它的壓力平穩(wěn)性要求，一般規(guī)定為額定流量的15。(2) 啟閉特性啟閉特性是指溢流閥在穩(wěn)態(tài)情況下從開啟后到閉合的過程中， 被控壓力與通過溢流閥的溢流量之間的關(guān)系。 它是衡量溢流閥定壓精度的一個(gè)重要指標(biāo)， 一般用溢流閥處于額定流量、調(diào)定壓力 s 時(shí)，開始溢流的開啟壓力 k 及停止溢流的閉合壓力 B 分別與 s 的百分比來衡量， 前者稱為開啟比， 后者稱為閉合比。（ 3）卸荷壓力當(dāng)溢流閥的遠(yuǎn)程控制口及與油箱相連時(shí), 額定流量下的壓力損失稱為卸荷壓力。二、減壓閥減壓閥是使出口壓力（二次壓力）低于進(jìn)口壓力（一次壓力）的一種壓力控制閥。作用：減低

14、液壓系統(tǒng)中某一回路的油液壓力， 使用一個(gè)油源能同時(shí)提供兩個(gè)或幾個(gè)不同壓力的輸出。用途：減壓閥在各種液壓設(shè)備的夾緊系統(tǒng)、 潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多。 此外，當(dāng)油壓不穩(wěn)定時(shí)，在回路中串入一減壓閥可得到一個(gè)穩(wěn)定的較低的壓力。分類：根據(jù)減壓閥所控制的壓力不同， 它可分為定值輸出減壓閥、 定差減壓閥和定比減壓閥。（ 1）定值輸出減壓閥1. 工作原理閥不工作時(shí)，閥芯在彈簧作用下處于最下端位置， 閥的進(jìn)、出油口是相通的，亦即閥是常開 .將先導(dǎo)式減壓閥和先導(dǎo)式溢流閥進(jìn)行比較，它們之間有如下幾點(diǎn)不同之處：(1) 減壓閥保持出口壓力基本不變，而溢流閥保持進(jìn)口處壓力基本不變。(2) 在不工作時(shí)，減壓閥進(jìn)、出油口

15、互通，而溢流閥進(jìn)出油口不通。(3) 為保證減壓閥出口壓力調(diào)定值恒定，它的導(dǎo)閥彈簧腔需通過泄油口單獨(dú)外接油箱；而溢流閥的出油口是通油箱的， 所以它的導(dǎo)閥的彈簧腔和泄漏油可通過閥體上的通道和出油口相通，不必單獨(dú)外接油箱。2工作特性理想的減壓閥在進(jìn)口壓力、 流量發(fā)生變化或出口負(fù)載增加， 其出口壓力總是恒定不變。當(dāng)減壓閥的出油口不輸出油液時(shí)， 它的出口壓力基本上仍能保持恒定，此時(shí)有少量的油液通過減壓閥閥口經(jīng)先導(dǎo)閥和泄油管流回油箱， 保持該閥處于工作狀態(tài)。三、順序閥順序閥用來控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行元件動(dòng)作的先后順序。依控制壓力的不同，順序閥又可分為內(nèi)控式和外控式兩種。前者用閥的進(jìn)油口壓力控制閥芯的啟閉，后

16、者用外來的控制壓力油控制閥芯的啟閉( 液控順序閥 ) 。順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種 , 前者一般用于低壓系統(tǒng)，后者用于中高壓系統(tǒng)。由圖可見，順序閥和溢流閥的結(jié)構(gòu)基本相似， 不同的只是順序閥的出油口通向系統(tǒng)的另一壓力油路，而溢流閥的出油口通油箱。此外，由于順序閥的進(jìn)、出油口均為壓力油，所以它的泄油口 L 必須單獨(dú)外接油箱。直動(dòng)式外控順序閥的工作原理圖和圖形符號(hào)如圖 4-27 所示，和上述順序閥的差別僅僅在于其下部有一控制油口， 閥芯的啟閉是利用通人控制油口的外部控制油來控制的。圖 4-28 所示為先導(dǎo)式順序閥的工作原理圖和圖形符號(hào)。順序閥是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥。 實(shí)際上，除內(nèi)控外泄

17、形式外，還可以通過改變上蓋或底蓋的裝配位置得到內(nèi)控內(nèi)泄、 外控外泄、外控內(nèi)泄等三種類型。它們的圖形符號(hào)如圖 4-18 所示，內(nèi)控外泄用來實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作 ; 內(nèi)控內(nèi)泄用在系統(tǒng)中作平衡閥或背壓閥； 外控內(nèi)泄用作卸載閥； 用于雙泵供油回路使大泵卸載。外控外泄相當(dāng)于一個(gè)液控二位二通閥。作液動(dòng)開關(guān)閥。四、壓力繼電器壓力繼電器是一種將油液的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的電液控制元件， 當(dāng)油液壓力達(dá)到壓力繼電器的調(diào)定壓力時(shí)， 即發(fā)出電信號(hào)，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等元件動(dòng)作， 使油路卸壓、換向、執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作， 或關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，使系統(tǒng)停止工作，起安全保護(hù)作用等。壓力繼電器正確位置是在液壓缸和節(jié)流閥之間。第

18、四節(jié)流量控制閥液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的大小， 由輸入執(zhí)行元件的油液流量的大小來確定。流量控制閥就是依靠改變閥口通流面積 （節(jié)流口局部阻力） 的大小或通流通道的長短來控制流量的控制閥。 常用的流量控制閥有普通節(jié)流閥、 壓力補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥等。一、流量控制原理及節(jié)流口形式節(jié)流閥的節(jié)流口通常有三種基本形式： 薄壁小孔、細(xì)長小孔和厚壁小孔。 為保證流量穩(wěn)定、節(jié)流口的形式以薄壁小孔較為理想。節(jié)流閥是一種可以在較大范圍內(nèi)以改變液阻來調(diào)節(jié)流量的元件。 因此可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的液阻，來改變進(jìn)入液壓缸的流量，從而調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)流量控制閥的主要要求有：1) 較

19、大的流量調(diào)節(jié)范圍，且流量調(diào)節(jié)要均勻。2) 當(dāng)閥前、后壓力差發(fā)生變化時(shí)， 通過閥的流量變化要小， 以保證負(fù)載運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定。3) 油溫變化對(duì)通過閥的流量影響要小。4) 液流通過全開閥時(shí)的壓力損失要小。5) 當(dāng)閥口關(guān)閉時(shí)，閥的泄漏量要小。二、普通節(jié)流閥下圖所示為一種普通節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和圖形符號(hào)。 這種節(jié)流閥的節(jié)流通道是軸間三角槽式。這種節(jié)流閥的進(jìn)出油口可互換。1. 工作原理2. 節(jié)流閥的剛性它表示抵抗負(fù)載變化的干擾， 保持流量穩(wěn)定的能力， 即當(dāng)節(jié)流閥開口量不變時(shí)，由于閥前后壓力差的變化，引起流量發(fā)生變化的情況。流量變化越小，節(jié)流閥的剛性越大。表示為結(jié)論： 1）同一節(jié)流閥，閥前后壓力差相同，節(jié)流開口小時(shí)，剛度大。2）同一節(jié)流閥，在節(jié)流開口一定時(shí)，閥前后壓力差越小，剛度越低。3）取小的指數(shù)可以提高節(jié)流閥的剛度。三、節(jié)流閥的壓力和溫度補(bǔ)償節(jié)流閥的壓力補(bǔ)償有兩種方式： 一種是將定差減壓閥與節(jié)流閥串聯(lián)起來， 組合而成調(diào)速閥；另一種是將穩(wěn)壓溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)起來，組織成溢流節(jié)流閥。這兩種壓力補(bǔ)償方式是利用流量變動(dòng)所引起油路壓力的變化， 通過閥芯的負(fù)反饋動(dòng)作，來自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流部分的壓力差，使其基本保持不變。油溫的變化也必然會(huì)引起油液粘度的變化， 從而導(dǎo)致通過節(jié)流閥的流量發(fā)生相應(yīng)的改變，為此出現(xiàn)了溫度補(bǔ)償調(diào)速閥。1調(diào)速閥調(diào)速閥是在節(jié)流閥前面串接一個(gè)定差減壓閥 1 組合而