第六章液壓閥(方向控制閥)

南昌大學(xué)機電工程學(xué)院第六章液壓閥方向控制閥第六章液壓閥本章內(nèi)容

第一節(jié)概述

第二節(jié)液壓閥上的共性問題

第三節(jié)方向控制閥

第四節(jié)壓力控制閥

第五節(jié)流量控制閥

第六節(jié)電液伺服閥

第七節(jié)電液比例閥

第八節(jié)電液數(shù)字閥

第九節(jié)疊加閥和插裝閥第三節(jié)方向控制閥方向控制閥單向閥換向閥普通單向閥液控單向閥二通、三通等二位、三位等電磁換向閥液控?fù)Q向閥手動換向閥機動換向閥第三節(jié)方向控制閥一、單向閥單向閥分為普通單向閥和液控單向閥兩種。

(一)普通單向閥

普通單向閥簡稱為單向閥，它是一種只允許油液正向流動，不允許反向流動的閥，因此又可稱為逆止閥或止回閥。按進出油液流動方向的不同，可分為直通式（管式）和直角式（板式）單向閥兩種結(jié)構(gòu)。第三節(jié)方向控制閥(一)普通單向閥321ABAB3211—閥體；2—閥芯；3—彈簧；開啟壓力0.03-0.05MPa，作背壓閥時開啟壓力0.2-0.6MPa。普通單向閥的結(jié)構(gòu)圖形符號第三節(jié)方向控制閥(一)普通單向閥它只有螺紋連接形式，當(dāng)液流從進油口P1流入時，油液壓力克服彈簧3的阻力和閥芯2與閥體1間的摩擦力，頂開帶有錐端的閥芯2（小規(guī)格直通式單向閥也有用鋼球作閥芯的），從出油口P2流出。當(dāng)液流反向流入時，由于油液壓力使閥芯2緊密地壓在閥座上，因此使油液不能反向流動。

單向閥中的彈簧僅用于使閥芯在閥座上就位。沒有彈簧的單向閥必須垂直安放，而且P1口在下面，閥芯通過本身的質(zhì)量停止在支座上。有彈簧的單向閥，其彈簧的剛度較小，故開啟壓力很小（通常為0.03~0.05MPa）。若更換硬彈簧，使其開啟壓力達(dá)到0.2~0.6MPa，便可當(dāng)背壓閥使用。直角式單向閥及其結(jié)構(gòu)直角式單向閥的進出油口A、B的軸線均和閥體軸線垂直。ABAB圖中閥屬于板式連接閥，閥體用螺釘固定在機體上，閥體的平面和機體的平面緊密貼合，閥體上各油孔分別和機體上相對應(yīng)的孔對接，用“O”形密封圈使它們密封。不但單向閥有管式連接和板式連接之分，其它閥類也有管式連接和板式連接之分。大多數(shù)液壓系統(tǒng)都采用板式連接閥。第三節(jié)方向控制閥(一)普通單向閥第三節(jié)方向控制閥(一)普通單向閥

普通單向閥的立體結(jié)構(gòu)拆裝第三節(jié)方向控制閥普通單向閥的應(yīng)用常被安裝在泵的出口，一方面防止壓力沖擊影響泵的正常工作，另一方面防止泵不工作時系統(tǒng)油液倒流經(jīng)泵回油箱（泵安全閥單向閥例子）。被用來分隔油路以防止高低壓干擾等（原始容積泵例子）。與其他的閥組成單向節(jié)流閥、單向減壓閥、單向順序閥等，使油液一個方向流經(jīng)單向閥，另一個方向流經(jīng)節(jié)流閥等（與其他閥類復(fù)合使用，其他閥類下面會講到）。安裝在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定背壓。作背壓閥的單向閥應(yīng)更換剛度較大的彈簧，其正向開啟壓力為（0.3～0.5）MPa。（可舉例說明）第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥

液控單向閥有普通型和帶卸荷閥芯兩種，每種又按其控制活塞的泄油腔的連接方式分為內(nèi)泄式和外泄式兩種。（普通液控單向閥結(jié)構(gòu)與圖形符號）

第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥液控單向閥是一種通入控制壓力油后即允許油液雙向流動的單向閥。它由單向閥和液控裝置兩部分組成。當(dāng)控制口K沒有通入壓力油時，它的作用和普通單向閥一樣，壓力油只能由P1（正向）流向P2，反向截止。當(dāng)控制口K通入控制壓力油（簡稱控制油）后，因控制活塞推動頂桿，頂開閥芯離開閥座，使油口P1和P2溝通，這時的油液正反向均可自由流動。

油液反向流動時，P2口進油壓力相當(dāng)于系統(tǒng)工作壓力，通常很高；而P1口的壓力也可能很高，這樣都要求控制油的壓力很大才能頂開閥芯，因而影響了液控單向閥的工作可靠性。第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥(1)簡式內(nèi)泄型液控單向閥此類閥不帶卸荷閥芯，無專門的泄油口。（結(jié)構(gòu)與同前所舉例）

簡式內(nèi)泄型液控單向閥1—閥體；2—閥芯；3—彈簧；4—閥蓋；5—閥座；6—控制活塞；7—下蓋。A—正向進油口;B—正向出油口;K—控制口。1—控制活塞；2—頂桿；3—閥芯。(2)簡式外泄型液控單向閥

此類閥不帶卸荷閥芯，有專門的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于較高壓力系統(tǒng)。（結(jié)構(gòu)與工作原理）P1—正向進油口;P2—正向出油口K—控制口泄油口第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥內(nèi)泄式2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞123456ABK(3)帶卸荷閥內(nèi)泄的液控單向閥

結(jié)構(gòu)與工作原理若在控制口K加控制壓力，先頂開卸荷閥芯3，B腔壓力降低，活塞5繼續(xù)上升并頂開主閥芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向?qū)ā４碎y適用于反向壓力很高的場合。第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥帶卸荷閥的液控單向閥(外泄式)結(jié)構(gòu)與工作原理

2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞A-正向進油口;B-正向出油口;K-控制口ABKKL123456AB

(4)液控單向閥符號ABK〈a〉內(nèi)泄式ABK〈b〉外泄式第三節(jié)方向控制閥(二)液控單向閥第三節(jié)方向控制閥液控單向閥的應(yīng)用（P114）對液壓缸進行鎖閉（鎖緊回路）做立式液壓缸的支撐閥某些情況下起保壓作用因為其應(yīng)用原理牽涉到未學(xué)過的液壓回路知識，此處暫且不講，將來在回路中會講到第三節(jié)方向控制閥二、換向閥換向閥是利用閥芯在閥體中的相對運動，使液流的通路接通、關(guān)斷，或變換流動方向，從而使執(zhí)行元件起動、停止或變換運動方向。按閥芯換位的控制方式分類：換向閥有手動、機動、電動、液動和電液動等類型。

（一）對換向閥的主要要求

1、流體流經(jīng)閥時的壓力損失要小。

2、互不相通的通口間的泄漏要小。

3、換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。（二）換向閥的結(jié)構(gòu)形式

換向閥按閥芯結(jié)構(gòu)可分為轉(zhuǎn)閥式和滑動式?；y式換向閥在液壓系統(tǒng)中遠(yuǎn)比轉(zhuǎn)閥用得廣泛。第三節(jié)方向控制閥二、換向閥（結(jié)構(gòu)）第三節(jié)方向控制閥二、換向閥（結(jié)構(gòu)）第三節(jié)方向控制閥二、換向閥（結(jié)構(gòu)形式與油口）TPAB

如下圖，換向閥閥體2上開有4個通油口P、A、B、T。換向閥的通油口永遠(yuǎn)用固定的字母表示，它所表示的意義如下：P—壓力油口；A、B—工作油口；T——回油口。PTBA第三節(jié)方向控制閥二、換向閥“通”和“位”是換向閥的重要概念。不同的“通”和“位”構(gòu)成了不同類型的換向閥?！拔弧?Position)一指閥芯的位置，通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個或三個不同的工作位置，“位”在符號圖中用方框表示?！岸ㄩy”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個各不相通且可與系統(tǒng)中不同油管相連的油道接口，不同油道之間只能通過閥芯移位時閥口的開關(guān)來溝通。在看具體各類型的換向閥之前，，先看一下?lián)Q向閥的位與通，以及前面所講換向閥分類的圖形符號（以滑閥式換向閥為例）第三節(jié)方向控制閥結(jié)構(gòu)主體及結(jié)構(gòu)形式閥芯與閥體孔配合處為臺肩，閥體孔內(nèi)溝通油液的環(huán)形槽為沉割槽。閥體在沉割槽處有對外連接油口。位通及圖形符號動畫使用場合控制油路的接通與切斷(相當(dāng)于一個開關(guān))控制液流方向(從一個變換成另一個方向)不能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運動能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運動不能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運動能使執(zhí)行元件在任一位置上停止運動第三節(jié)方向控制閥二、換向閥圖形符號的含義如下：

1、用方框表示閥的工作位置，有幾個方框就表示有幾“位”。

2、方框內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭方向不一定表示液流的實際方向。

3、方框內(nèi)符號“┻”或“┳”表示該通路不通。

4、方框外部連接的接口數(shù)有幾個，就表示幾“通”。第三節(jié)方向控制閥二、換向閥圖形符號的含義如下：

一般，閥與系統(tǒng)供油路連接的進油口用字母P表示；閥與系統(tǒng)回油路連通的回油口用T(有時用O)表示；而閥與執(zhí)行元件連接的油口用A、B等表示。有時在圖形符號上用L表示泄漏油口。

換向閥都有兩個或兩個以上的工作位置，其中一個為常態(tài)位，即閥芯未受到操縱力時所處的位置，圖形符號中的中位是三位閥的常態(tài)位。利用彈簧復(fù)位的二位閥則以靠近彈簧的方框內(nèi)的通路狀態(tài)為其常態(tài)位。繪制系統(tǒng)圖時，油路一般應(yīng)連接在換向閥的常態(tài)位上。PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB第三節(jié)方向控制閥二、換向閥PTABTPAB下圖表示閥芯處于中位時的情況,此時從P口進來的壓力油沒有通路。A、B

兩個油口也不和T口相通。第三節(jié)方向控制閥二、換向閥TPAB下圖表示人向一側(cè)搬動控制手柄，閥芯左移，或者說閥芯處于左位的情況。此時P口和A口相通，壓力油經(jīng)P、A到其它元件；從其它元件回來的油經(jīng)B、閥芯中心孔，T回油箱。PTAB左位第三節(jié)方向控制閥二、換向閥PTABTPAB下圖表示人向另一側(cè)搬動控制手柄閥芯右移，或者說閥芯處于右位時的情況。此時，從P口進來的壓力油經(jīng)P、B

到其它元件。從其它元件回來的油經(jīng)A、T回油箱。右位第三節(jié)方向控制閥二、換向閥2、滑閥式換向閥的操縱方式第三節(jié)方向控制閥2、滑閥式換向閥的操縱方式第三節(jié)方向控制閥三位四通手動換向閥彈簧復(fù)位方式鋼珠定位方式手動換向閥主要有彈簧復(fù)位和鋼珠定位兩種型式。圖

(a)所示為鋼球定位式三位四通手動換向閥。圖

(b)則為彈簧自動復(fù)位式三位四通手動換向閥。2、滑閥式換向閥的操縱方式（1）手動換向閥第三節(jié)方向控制閥后面具體各位看閥芯結(jié)構(gòu)手柄閥芯復(fù)位彈簧第三節(jié)方向控制閥手柄閥芯復(fù)位彈簧第三節(jié)方向控制閥手柄閥芯復(fù)位彈簧第三節(jié)方向控制閥二位二通機動換向閥1－閥桿；2－閥芯；3－彈簧第三節(jié)方向控制閥機動換向閥

機動換向閥又稱行程閥。這種閥必須安裝在液壓執(zhí)行元件驅(qū)動的工作部件附近，在工作部件的運動過程中，安裝在工作部件一側(cè)的擋塊或凸輪移動到預(yù)定位置時壓下閥芯，使閥換位。通常是彈簧復(fù)位式的二位閥。第三節(jié)方向控制閥電磁換向閥

是利用電磁鐵吸力推動閥心來改變閥的工作位置。

交流型、直流型、交流本整型、干式、濕式

1、交流電磁鐵。壽命較短。

2、直流電磁鐵。需要專用直流電源，使用壽命較長。

交流電磁閥使用方便，啟動力大，換向時間短（約0.03~0.05s），但換向沖擊大，噪聲大，換向頻率低，而且當(dāng)閥芯被卡住或由于電壓低等原因吸合不上時，線圈易燒壞。直流電磁閥需直流電源或整流裝置，但換向時間長（約0.1~0.3s），換向沖擊小，換向頻率允許較高，而且有恒電流特性，當(dāng)電磁鐵吸合不上時，線圈不會被燒壞，故工作可靠性高。

不管是直流還是交流電磁，都可做成干式和濕式的。濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點。第三節(jié)方向控制閥二位二通電磁閥換向閥1－推桿；2－閥芯；3－彈簧電磁換向閥

在二位電磁換向閥的一端有一個電磁鐵，在另一端有一個復(fù)位彈簧。在三位電磁換向閥的兩端各有一個電磁鐵，在閥芯兩端各有一個對中彈簧，閥芯在常態(tài)時處于中位。三位四通電磁換向閥右電磁鐵通電換向左、右電磁鐵斷電（復(fù)中位）左電磁鐵通電換向第三節(jié)方向控制閥液動換向閥

液動換向閥是利用控制壓力油來改變閥芯位置的換向閥。對三位閥而言，按閥芯的對中形式，分為彈簧對中型和液壓對中型兩種。三位四通液動換向閥第三節(jié)方向控制閥電液換向閥

電磁換向閥布置靈活，易于實現(xiàn)自動化，但電磁吸力有限，在高壓、大流量的液壓傳動系統(tǒng)中難于切換。因此，當(dāng)閥的通徑大于10mm時，常用壓力油控制操縱閥芯換位，這就是液動閥。但因液動閥的閥芯換位首先要用另一個小換向閥來改變控制油的流向，因此較少單獨使用。小換向閥可以是手動閥、機動閥或電磁閥。標(biāo)準(zhǔn)元件通常采用靈活方便的電磁閥，并將大小兩個閥組合在一起，這就是電液換向閥。在電液換向閥中，電磁閥先為控制油換向，從而控制液動閥換向。第三節(jié)方向控制閥電液換向閥第三節(jié)方向控制閥電液換向閥三位四通電液換向閥1、7－單向閥；2、6－節(jié)流閥；3、5－電磁鐵；4－電磁閥閥芯；8－液動閥閥芯電磁換向閥起先導(dǎo)作用，控制液動換向閥的動作；液動換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。電液動換向閥外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥

電液換向閥是電磁換向閥和液動換向閥的組合。電液換向閥用在大流量的液壓系統(tǒng)中。第三節(jié)方向控制閥二、換向閥

3、滑閥中位機能（P120表6-5、6-6，最好看書上解釋簡單）

滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥中位機能。

兩位閥和多位閥的機能是指閥芯處于原始位置時,閥各油口的通斷情況。

三位閥的機能是指閥芯處于中位時,閥各油口的通斷情況。三位閥有多種機能現(xiàn)只介紹最常用的幾種。

要求掌握O、H、Y、P、M

因時間進度，板書一個含缸、閥的油路解釋，不每頁看此PPT

閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口均被封閉，其特點是：①缸的兩腔被封閉,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向負(fù)載和反向負(fù)載。②因P口封閉，泵不能卸荷，泵排出的壓力油只能從溢流閥排回油箱。③可用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。當(dāng)一個分支中的換向閥處于中位時,仍可保持系統(tǒng)壓力，不致影響其它分支的正常工作。PTABO型機能第三節(jié)方向控制閥三位四通換向閥“O”型中位機能閥芯處于中位時,P,A,B,T四個油口互通，其特點是：①雖然閥芯已除于中位，但缸的活塞無法停住。中位時油缸不能承受負(fù)載。②不管活塞原來是左行還是右行，缸的各腔均無壓力沖擊，也不會出現(xiàn)負(fù)壓。換向平穩(wěn)無沖擊，換向時無精度可言③泵可卸荷。④不能用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。因一個分支的換向閥一旦處于中位，泵即卸荷，系統(tǒng)壓力為零，其它分支也就不能正常工作了。第三節(jié)方向控制閥三位四通換向閥“H”型中位機能H型機能PTAB閥芯處于中位時,A、B油口被封閉，P、T油口互通。M型機能是取O型機能的上半部，H型機能的下半部組成的，故兼有二者的特點。M型機能如下：①活塞可停在任一位置上，用能承受雙向負(fù)載。②缸的兩腔會出現(xiàn)壓力沖擊或負(fù)壓，依活塞原來的運動方向而定。活塞有前沖。③泵能卸荷。④不宜用于多個換向閥并聯(lián)的系統(tǒng)。第三節(jié)方向控制閥三位四通換向閥“M”型中位機能PTABM型機能閥芯處于中位時，P、A、B油口互通，油口T被封閉。此種機能目的是構(gòu)成差動連接油路，使單活塞桿缸的活塞增速。第三節(jié)方向控制閥三位四通換向閥“P”型中位機能（P120）P型機能PTAB第三節(jié)方向控制閥換向閥中位機能選擇的考慮因素：1、系統(tǒng)保壓：當(dāng)P油口被封閉時，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P油口不太暢通地與O油口接通時（如X型），系統(tǒng)能保持一定的壓力供控制油路使用。

2、系統(tǒng)卸荷P油口暢通地與O油口接通時，系統(tǒng)卸荷。

3、換向平穩(wěn)性與精度當(dāng)通向液壓執(zhí)行元件的A油口和B油口都被封閉時，執(zhí)行元件（如液壓缸）換向過程易產(chǎn)生液壓沖擊，換向不平穩(wěn)，但換向精度高。反之，當(dāng)A和B兩油口都通O油口時，換向過程中工作部件不易制動，換向精度低，但液壓沖擊小。第三節(jié)方向控制閥換向閥中位機能選擇的考慮因素：4、啟動平穩(wěn)性：換向閥在中位時，如果液