液壓與氣壓傳動(dòng) 04液壓控制元件

1、 第四章第四章 液壓控液壓控制元件制元件4.14.1液液壓元件概壓元件概述述4.24.2方方向控制閥向控制閥4.34.3壓力控制閥壓力控制閥4.44.4流量控流量控制閥制閥液壓控制閥群圖 液壓控制元件液壓控制元件主要是各種控制閥，主要是各種控制閥， 在液壓系在液壓系統(tǒng)中，液壓控制閥用來控制油液的壓力、流量統(tǒng)中，液壓控制閥用來控制油液的壓力、流量和流動(dòng)方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)、和流動(dòng)方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止、運(yùn)動(dòng)方向、速度、作用力等，滿足液壓停止、運(yùn)動(dòng)方向、速度、作用力等，滿足液壓設(shè)備對(duì)各工況的要求。設(shè)備對(duì)各工況的要求。 4.14.1概概述述4.1.14.1.1液壓閥的分類

2、液壓閥的分類方向控制閥壓力控制閥流量控制閥按操縱方式手動(dòng)機(jī)動(dòng)電動(dòng)液動(dòng) 電液動(dòng)按用途按控制方式定值或開關(guān)控制閥電液比例控制閥 電液伺服控制閥數(shù) 字 閥 按連接方式管 式板 式疊加式插裝式按結(jié)構(gòu)球閥滑閥錐閥4.1.24.1.2對(duì)液壓閥的要求對(duì)液壓閥的要求l動(dòng)作靈敏，工作可靠，工作時(shí)沖擊和振動(dòng)??；l油液通過時(shí)壓力損失?。籰密封性能好，內(nèi)泄露少，無外泄露；l結(jié)構(gòu)緊湊，安置、調(diào)試、維護(hù)方便，通用性好。4.2 4.2 方向控制閥方向控制閥功用：用以控制液流通斷或油液流動(dòng)方向。 分類：?jiǎn)蜗蜷y、換向閥。4.2.14.2.1單向閥單向閥作用：作用：控制油路通斷。正向?qū)ǎ聪蚪刂埂?-閥心，2-閥體，3-彈簧1

3、、普通單向閥、普通單向閥普通單向閥：正向流通普通單向閥：反向截止應(yīng)用：應(yīng)用：1）分隔油路以防干擾（開啟壓力 0.03-0.05 M Pa ）；2）作背壓閥用（開啟壓力 0.3-0.6 M Pa）。圖形符號(hào)圖形符號(hào): :2.2.液控單向閥液控單向閥作用：作用：1）控制口通油箱時(shí)，同普通單向閥；2）控制口通壓力油時(shí)，液流可正反向自由通過。多一個(gè)控制油口K圖形符號(hào)圖形符號(hào): :液控單向閥：液控單向閥：K K口不通油普通單向閥一樣口不通油普通單向閥一樣液控單向閥液控單向閥：正向流通液控單向閥：正向流通液控單向閥液控單向閥液控單向閥：液控單向閥：K K口通油，反向可以流通口通油，反向可以流通液控單向閥：

4、液控單向閥：K K口通油，反向可以流通口通油，反向可以流通液控單向閥5.2.25.2.2換向閥換向閥 利用閥心與閥體相對(duì)位置的改變，利用閥心與閥體相對(duì)位置的改變，控制相應(yīng)油路的通、斷或變換油液的方控制相應(yīng)油路的通、斷或變換油液的方向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的控制。向，以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向的控制。1.1.基本概念基本概念位：是指換向閥閥芯的工作位置。通：是指換向閥的油口數(shù)。常態(tài)位：僅在彈簧彈力作用下閥芯所處的工作位置。2.2.換向閥的分類換向閥的分類按閥芯結(jié)構(gòu)分：滑閥、球閥、錐閥。按操縱方式分：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)、電液動(dòng)。按工作位置分：二位、三位、四位、五位等。按通路數(shù)分：二通、三通、

5、四通、五通等。按位、通分：二位二通、二位三通、三位三通、三位四通等。3.3.換向原理及圖形符號(hào)換向原理及圖形符號(hào)1)1)換向閥結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)換向閥結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)二位三通閥二位二通閥二位四通閥二位五通閥三位四通閥三位五通閥 2 2）圖形符號(hào)含義：）圖形符號(hào)含義：l用方格數(shù)表示閥的工作位置數(shù)。l一個(gè)方格內(nèi)，箭頭或“”與方格的交點(diǎn)數(shù)為油口通路數(shù)。箭頭表示油口相通，“”表示油口不通。l控制方式和復(fù)位彈簧符號(hào)畫在方格兩側(cè)。lP進(jìn)油口，T回油口，A、B兩工作油口。l三位閥的中位，二位閥靠有彈簧的那位為常態(tài)位。3 3）換向原理）換向原理左位:右位:中位:PA ,B O ,活塞右移；P、A、B、O均不通，活塞

6、靜止；P B,A O,活塞左移。換向閥：換向閥：滑閥式換向閥動(dòng)畫ABPTPTAB換向閥換位換向閥換位ABPTPTAB4.4.三位閥的中位機(jī)能三位閥的中位機(jī)能O型P型M型H型Y型K型5.5.幾種常用的換向閥幾種常用的換向閥手動(dòng)換向閥機(jī)動(dòng)換向閥（行程閥）機(jī)動(dòng)換向閥（行程閥）電磁換向閥電磁換向閥液動(dòng)換向閥液動(dòng)換向閥電液動(dòng)換向閥換向閥的操作方式換向閥的操作方式5.35.3壓力控制閥壓力控制閥 定義定義：在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，控制液壓油壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥，這類閥的共同點(diǎn)主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。壓力控制閥的作用：壓力控制閥的作用：1、用來控制液壓系統(tǒng)中油液壓力；

7、1) 溢流閥 2) 減壓閥 3) 順序閥 4) 壓力繼電器2、通過壓力信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制。5.3.15.3.1溢流閥（溢流閥（Relief valveRelief valve）按結(jié)構(gòu)型式分：直動(dòng)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥 1 1）直動(dòng)型溢流閥：）直動(dòng)型溢流閥：結(jié)構(gòu)如右圖所示，壓力由彈簧設(shè)定，當(dāng)油的壓力超過設(shè)定值時(shí)，提動(dòng)頭上移，油液就從溢流口流回油箱，并使進(jìn)油壓力等于設(shè)定壓力。由于壓力為彈簧直接設(shè)定，一般當(dāng)安全閥使用。PT符號(hào)符號(hào)PT 2 2）先導(dǎo)型溢流）先導(dǎo)型溢流：結(jié)構(gòu)如圖418所示，由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成，主要特點(diǎn)是利用主閥平衡活塞上下兩腔油液壓力差和彈簧力相平衡。調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘錐閥錐閥 錐閥座錐

8、閥座調(diào)壓彈簧調(diào)壓彈簧閥體閥體主閥芯主閥芯主閥體主閥體主閥彈簧主閥彈簧遙控口遙控口K進(jìn)油口進(jìn)油口P出油口出油口TPT符號(hào)符號(hào)先導(dǎo)型溢流閥工作原理溢流閥的主要性能溢流閥的主要性能 （1 1）靜態(tài)特性）靜態(tài)特性A.A.壓力壓力流量特性（啟閉特性）流量特性（啟閉特性）B.B.調(diào)壓范圍與流量調(diào)節(jié)范圍調(diào)壓范圍與流量調(diào)節(jié)范圍C.C.卸荷壓力與壓力損失卸荷壓力與壓力損失（2 2）動(dòng)態(tài)特性）動(dòng)態(tài)特性壓力超調(diào)量壓力超調(diào)量p p升壓時(shí)間升壓時(shí)間t t1 1過渡過程時(shí)間過渡過程時(shí)間t t2 2卸荷時(shí)間卸荷時(shí)間t t3 3溢流閥的應(yīng)用溢流閥的應(yīng)用 （1 1）定壓閥）定壓閥（2 2）安全閥）安全閥保障系統(tǒng)的安全保障系統(tǒng)的

9、安全 （3 3）背壓閥）背壓閥（5 5）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓）實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程調(diào)壓（4 4）卸荷閥）卸荷閥（6 6）實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)壓）實(shí)現(xiàn)多級(jí)調(diào)壓 1 1）作溢流閥用：）作溢流閥用：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖（a）所示，常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，多余的壓力油可經(jīng)溢流閥流回油箱，這樣可使泵的工作壓力保持定值。溢流閥溢流閥 主主要用途：要用途： 2 2）作安全閥）作安全閥用用：液壓系統(tǒng)，在正常工作狀態(tài)下，溢流閥是關(guān)閉的，只有在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)整壓力時(shí)，溢流閥才被打開溢流，對(duì)系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。3 3）遠(yuǎn)程壓力控制回路）遠(yuǎn)程壓力控制回路：從較遠(yuǎn)距離的地方來控制泵工作壓力的回路，如圖所示回路壓力維持

10、在3MPa。遙控溢流閥的調(diào)定壓力一定要低于主溢流閥調(diào)定壓力，否則等于將主溢流閥引壓口堵塞。 4 4）多級(jí)壓力切換回）多級(jí)壓力切換回路路：如圖利用電磁換向閥可調(diào)出三種回路壓力，注意最大壓力一定要在主溢流閥上設(shè)定。 4.3.24.3.2減壓閥（減壓閥（Reducing valveReducing valve）減減壓閥壓閥應(yīng)用：應(yīng)用：當(dāng)回路內(nèi)有兩個(gè)以上液壓缸，其中之一需要較低的工作壓力，同時(shí)其它的液壓缸仍需高壓運(yùn)作時(shí)，此刻就得用減壓閥提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸。減壓閥減壓閥工作原理：工作原理：減壓閥是利用液流流過縫隙產(chǎn)生壓力損失，使其出口壓力低于進(jìn)口壓力的壓力控制閥。定值減壓定值減壓閥閥使進(jìn)

11、口油液的壓力減低后輸出，并保持所使進(jìn)口油液的壓力減低后輸出，并保持所輸出減壓油的壓力為恒定值，這種閥用得輸出減壓油的壓力為恒定值，這種閥用得較多，常稱為減壓閥。較多，常稱為減壓閥。保證閥的進(jìn)、出口兩側(cè)油液的壓力差為恒保證閥的進(jìn)、出口兩側(cè)油液的壓力差為恒定值，常用它與節(jié)流閥組合成調(diào)速閥。定值，常用它與節(jié)流閥組合成調(diào)速閥。定差減壓定差減壓閥閥可使進(jìn)出口壓力的比值保持恒定?？墒惯M(jìn)出口壓力的比值保持恒定。 定比減壓定比減壓閥閥 輸出、輸出、輸入輸入壓力壓力關(guān)系關(guān)系 由于減壓閥能使與其出口處相接的某一回路的壓力保由于減壓閥能使與其出口處相接的某一回路的壓力保持恒定，因此它在系統(tǒng)的夾緊、控制、潤(rùn)滑等油路中

12、應(yīng)用持恒定，因此它在系統(tǒng)的夾緊、控制、潤(rùn)滑等油路中應(yīng)用較多。較多。 對(duì)減壓閥的要求是對(duì)減壓閥的要求是：出口壓力維持恒定，不受入口出口壓力維持恒定，不受入口壓力、通過流量大小的影響。壓力、通過流量大小的影響。 減壓閥分類減壓閥分類： 1）按調(diào)節(jié)要求不同按調(diào)節(jié)要求不同，有出口壓力為定值的定值減壓閥；進(jìn)出口壓力差不便的定差減壓閥；進(jìn)出口壓力成比例的定比減壓閥。其中定值減壓閥應(yīng)用最廣，又簡(jiǎn)稱減壓閥。 2）按結(jié)構(gòu)不同）按結(jié)構(gòu)不同有直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種 1 1 ） 結(jié) 構(gòu) ：） 結(jié) 構(gòu) ：如右圖所示，為先導(dǎo)型減壓閥，由主閥和先導(dǎo)閥組成，先導(dǎo)閥負(fù)責(zé)調(diào)定壓力，主閥負(fù)責(zé)減壓作用。1.1.減壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理：減壓

13、閥結(jié)構(gòu)及工作原理： 2 2）工作原理：）工作原理：進(jìn)口壓力油經(jīng)主閥閥口流至出口，出口壓力油引至主閥芯下腔，然后進(jìn)入主閥芯上腔和先導(dǎo)閥前腔，當(dāng)出口壓力大于減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)閥閥口開啟，主閥芯上移，主閥閥口縫隙關(guān)小，減壓閥才起減壓作用且保證出口壓力為穩(wěn)定不變。 特點(diǎn)特點(diǎn)l減壓閥是出口壓力控制，保證出口壓力為定值；l減壓閥閥口常開，進(jìn)出油口相通；l減壓閥有單獨(dú)的泄油口；l減壓閥的出口壓力又去工作，壓力不為零。l減壓閥與溢流閥一樣有遙控口。 2 2減壓閥的應(yīng)用減壓閥的應(yīng)用 1）減壓回路：右圖為減壓回路，不管回路壓力多高，A缸壓力決不會(huì)超過3MPa。2.32.3順序閥（順序閥（sequence v

14、alvesequence valve）順順序閥定序閥定義義： 是一種利用壓力控制閥口通斷的壓力閥，因用于控制多個(gè)執(zhí)行元件的動(dòng)作順序而得名。功用功用 順序閥用來順序閥用來控制多個(gè)執(zhí)行控制多個(gè)執(zhí)行元件的順序動(dòng)作元件的順序動(dòng)作。通過改。通過改變控制方式、泄油方式和變控制方式、泄油方式和二次油路的接法，順序閥二次油路的接法，順序閥還可具有其他功能，如作還可具有其他功能，如作背壓閥、平衡閥背壓閥、平衡閥或或卸荷閥卸荷閥用。用。 順序閥的工作原理先導(dǎo)式順序閥2工作原理和結(jié)構(gòu)工作原理和結(jié)構(gòu) 順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)順序閥也有直動(dòng)式和先導(dǎo)式之分，根據(jù)控制壓力來式之分，根據(jù)控制壓力來源的不同，它有源的不同，它有內(nèi)

15、控式內(nèi)控式和和外控式外控式之分；根據(jù)泄油方之分；根據(jù)泄油方式，它有式，它有內(nèi)泄式內(nèi)泄式和和外泄式外泄式兩種。兩種。p1p2p1p2k順序閥有順序閥有內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種類型。四種類型。 3 3、順序閥特點(diǎn)：順序閥特點(diǎn)：內(nèi)控外泄順序閥與溢流閥相同之處：閥口常閉，進(jìn)口壓力控制閥口啟閉，但是該閥出口油液要去工作，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)行元件順序動(dòng)作。其進(jìn)口壓力先要達(dá)到閥的調(diào)定壓力，而出口壓力取決于負(fù)載。當(dāng)負(fù)載壓力高于閥的調(diào)定壓力時(shí)，進(jìn)口壓力等于出口壓力即負(fù)載壓力，閥口全開；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

16、，閥的開口一定。2 2、順序閥的應(yīng)用、順序閥的應(yīng)用1）用于順序動(dòng)作回路：圖示為一定位與夾緊回路，其前進(jìn)的動(dòng)作順序是先定位后夾緊，后退是同時(shí)退后。 2）起平衡閥的作用：在大形壓床上由于壓柱及上模很重，為防止因自重而產(chǎn)生的自走現(xiàn)象，必須加裝平衡閥（順序閥），如右圖示。溢流閥、順序閥、減壓閥的主要區(qū)別 閥口有無泄漏油口控制油引出點(diǎn)在系統(tǒng)中安裝方式及作用溢流閥常閉無入口并聯(lián)在系統(tǒng)中，控制入口壓力順序閥常閉有入口串聯(lián)在系統(tǒng)中，控制通斷減壓閥常開有出口串聯(lián)在系統(tǒng)中，控制出口壓力2.42.4壓力繼電器壓力繼電器壓壓力繼電器力繼電器定定義：義： 壓壓力繼電器是一種將液力繼電器是一種將液壓系統(tǒng)的壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)

17、壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為為電信號(hào)電信號(hào)輸出的元件。輸出的元件。壓力繼電器壓力繼電器作用：作用：通過壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開關(guān)，自通過壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開關(guān)，自動(dòng)接通或斷開電氣線路，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或動(dòng)接通或斷開電氣線路，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù)。安全保護(hù)。壓力繼電器壓力繼電器類型：類型：柱塞式、彈簧管式柱塞式、彈簧管式和和膜片式膜片式。 壓力繼電器壓力繼電器的主要性能包括：壓力繼電器的主要性能包括：（1 1）調(diào)壓范圍）調(diào)壓范圍 （2 2）靈敏度和通斷調(diào)節(jié)區(qū)間）靈敏度和通斷調(diào)節(jié)區(qū)間（3 3）重復(fù)精度）重復(fù)精度（4 4）升壓或降壓動(dòng)作時(shí)間）升壓或降壓動(dòng)作時(shí)間 壓力繼電器在液壓系統(tǒng)中壓力繼電器在

18、液壓系統(tǒng)中的的應(yīng)用應(yīng)用很廣，如刀具移到指定很廣，如刀具移到指定位置碰到擋鐵或負(fù)載過大時(shí)的位置碰到擋鐵或負(fù)載過大時(shí)的自動(dòng)退刀；潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)生故障自動(dòng)退刀；潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)的工作機(jī)械自動(dòng)停車；系統(tǒng)時(shí)的工作機(jī)械自動(dòng)停車；系統(tǒng)工作程序的自動(dòng)換接等，都是工作程序的自動(dòng)換接等，都是典型的例子。典型的例子。p5.45.4流量控制閥流量控制閥流量控制閥定義流量控制閥定義：是通過改變閥口大小來改變液阻實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)的閥。普通流量控制閥分類普通流量控制閥分類：包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥。流量控制原理流量控制原理：n通用節(jié)流方程為： q = KApmn常用節(jié)流口結(jié)構(gòu)有錐形、三角槽形、矩形、三角形等。由

19、節(jié)流方程知，當(dāng)壓力差一定時(shí)，改變開口面積即改變液阻就可改變流量。 右圖為節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)，油液由入口進(jìn)入，經(jīng)滑軸上的節(jié)流口后，由出口流出。調(diào)整手輪使滑軸軸向移動(dòng)，以改變節(jié)流口節(jié)流面積的大小，從而改變流量大小達(dá)到調(diào)速的目的。圖中油壓平衡用孔道在于減小作用于手輪上的力，使滑軸上下油壓平衡。5.4.2 5.4.2 節(jié)流閥：節(jié)流閥： （Throttle valveThrottle valve）節(jié)流閥節(jié)流閥節(jié)流閥節(jié)流閥 節(jié)流閥節(jié)流閥入口、出口壓差入口、出口壓差Q = K A pmK節(jié)流系數(shù)節(jié)流系數(shù)A過流面積過流面積流量特性方程流量特性方程pm孔口形狀指數(shù)孔口形狀指數(shù)調(diào)速閥調(diào)速閥能在負(fù)能在負(fù)載變化的狀況載變化

20、的狀況下，保持進(jìn)口、下，保持進(jìn)口、出口壓力差恒出口壓力差恒定。定。調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，由調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，由定差減壓閥定差減壓閥和和普通節(jié)流閥普通節(jié)流閥組成組成 其動(dòng)作原理說明如下： 壓力油Pl進(jìn)入調(diào)速閥后，先經(jīng)過定差減壓閥的閥口x(壓力由p1減至p2,然后經(jīng)過節(jié)流閥閥口y流出,出口壓力為p3。從圖中可以看到,節(jié)流閥進(jìn)出口壓力p2、p3經(jīng)過閥體上的流道被引到定差減壓閥閥芯的兩端(p3引到閥芯彈簧端,p2 引到閥芯無彈簧端),作用在定差減壓閥芯上的力包括液壓力、彈簧力。調(diào)速閥工作時(shí)的靜態(tài)方程如下: 此時(shí)只要將彈簧力固定，則在油溫?zé)o什么變化時(shí)，輸出流量即可固定。另外，要使閥能在工作區(qū)正常動(dòng)作，進(jìn)、出口間壓力差要在0.5 1MPa以上。 以上講的調(diào)速閥是壓力補(bǔ)償調(diào)速閥，即不管負(fù)載如何變化，通過調(diào)速閥內(nèi)部具有