第5章 液壓控制元件

第五章液壓控制元件第一節(jié)概述第二節(jié)方向控制閥第三節(jié)壓力控制閥第四節(jié)流量控制閥第一節(jié)概述1、液壓控制閥的作用對液流的方向、壓力的高低以及流量的大小進行預(yù)期的控制，以滿足負載的工作要求。第一節(jié)概述1）結(jié)構(gòu)：

閥體閥芯驅(qū)動裝置第一節(jié)概述2）工作原理：利用閥芯與閥體的相對移動，改變開口大小或控制閥口的通斷，從而控制液體的壓力、流向和流量；從功能上來說，閥不能對外做功，只能用以滿足執(zhí)行元件的壓力、速度和換向等要求。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分類滑閥:滑閥為間隙密封，閥芯與閥口存在一定的密封長度，因此滑閥運動存在一個死區(qū)。錐閥:錐閥閥芯半錐角一般為12°~20°，閥口關(guān)閉時為線密封，密封性能好且動作靈敏。球閥:性能與錐閥基本相同。2、分類管式連接閥體進出口由螺紋或法蘭與油管連接。板式安裝閥體進出口通過連接板與油管連接。便于集成。疊

加

閥是板式連接閥的一種發(fā)展形式。插裝式將閥芯、閥套組成的組件插入專門設(shè)計的閥塊內(nèi)實現(xiàn)不同功能。結(jié)構(gòu)緊湊。

集成塊3、液壓閥的性能參數(shù)公稱通徑Dg（單位mm）

代表閥的通流能力的大小，對應(yīng)于閥的額定流量。與閥的進出油口連接的油管應(yīng)與閥的通徑相一致。

3、液壓閥的性能參數(shù)額定壓力

閥長期工作所允許的最高壓力。

第二節(jié)方向控制閥換向閥視頻作用：

主要用來通斷油路或改變油液流動的方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的起動或停止，改變其運動方向。這種控制回路稱為方向控制回路。第二節(jié)方向控制閥單向閥第二節(jié)方向控制閥分類：普通單向閥液控單向閥換向閥一、普通單向閥簡稱單向閥，控制油液從一個方向通過，反向截止，又稱為止回閥或逆止閥。單向閥視頻一、普通單向閥（單向閥）結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯（錐形、鋼球式）、彈簧等。直通單向閥動畫（1）開啟壓力：0.03~0.05MPa

（2）作背壓閥用:

更換硬彈簧，其正向開啟壓力為（0.2~0.6）MPa。

背壓閥安裝在執(zhí)行元件的回油路上，使回油具有一定背壓。防止液壓缸前沖或爬行，使系統(tǒng)工作平穩(wěn)。一、普通單向閥（單向閥）結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯（錐形、鋼球式）、彈簧等。直通單向閥動畫直角單向閥動畫直角式單向閥液控單向閥功用：正向流通；反向受控流通。

結(jié)構(gòu)：普通單向閥+液控裝置。1、內(nèi)泄式液控單向閥液控單向閥原理動畫2.帶卸荷閥芯的外泄式液控單向閥:目的：減低控制液壓且使工作較為平穩(wěn)。3.雙向液壓鎖：

1）工作原理：一個油腔正向進油時，另一腔反向出油，反之易然，當(dāng)兩腔正向不進油時，反向也不通，不受外界負載干擾，起到鎖的作用。2）應(yīng)用：廣泛應(yīng)用于工程運輸起重等機械中的油缸需要的油路中，如汽車的支腿回路等。雙向液壓鎖動畫3.雙向液壓鎖：二、換向閥作用：利用閥芯相對于閥體間的相對位置改變，使油路接通、關(guān)斷，或改變油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。二、換向閥1、對換向閥的性能要求（1）油液導(dǎo)通時,壓力損失要?。唬?）油液斷開時,泄漏要?。唬?）閥芯換位時,操縱力要小以及換向平穩(wěn)。2.換向閥分類2)按結(jié)構(gòu)形式分：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式1)按閥的操縱方式分：3)按工作位置數(shù)分類：二位、三位、四位等。4)按通路數(shù)分類：二通、三通、四通、五通等。。手動、機動、電磁、彈簧控制、液動、液壓先導(dǎo)控制、電液動。3.滑閥式的工作原理滑閥式換向閥是靠閥芯在閥體內(nèi)的軸向位置變化，使閥體相連的各通道實現(xiàn)接通或斷開改變液體液動方向的閥。換向閥的功能主要由其工作位置數(shù)和通路數(shù)來決定。二、換向閥3.滑閥式的工作原理二、換向閥3.滑閥式的工作原理二、換向閥3.滑閥式的工作原理換向閥工作原理動畫二、換向閥三位五通滑閥式換向閥4.職能符號的規(guī)定和含義1）位：實線方格表示工作位置，幾個方格即幾位（虛線方格表示過渡位置）。2）通：↑；不通：┴、┬↑表示在這一位上的油口接通，但并不一定表示油流的實際流向；┴、┬表示此油口被閥芯封閉；箭頭首尾和堵截符號與一個方格有幾個交點即為幾通。4.職能符號的規(guī)定和含義3）P、A、B、T有固定方位

p：閥與系統(tǒng)供油路連通的進油口；R、T、O：回油口；

A、B：與執(zhí)行元件連接的工作油口和出油口；L：泄漏油口4）彈簧：W、M，畫在方格兩側(cè)。4.職能符號的規(guī)定和含義5）常態(tài)位置：換向閥都有兩個以上的工作位置，其中一個是常位，即在不對換向閥施加外力的情況下閥芯所處的位置。繪制液壓系統(tǒng)圖時，油路應(yīng)該連接在常態(tài)位置。

二位閥，靠彈簧的一格。三位閥，中間一格。6）換向閥命名：

位和通路+操縱方式a.二位二通手動換向閥b.二位三通機動d.二位五通液動c.三位四通電磁B過渡位置的滑閥機能因為不是具體的換向工作位置，因此，有過渡位置的換向閥的職能符號其過渡位置方框用虛線畫出。5、幾種常用的換向閥(1)手動換向閥(2)機動換向閥(3)電磁換向閥(4）液動換向閥(5）電液換向閥特征:利用手動杠桿操縱閥芯運動以控制流向。

①手動換向閥（S）分類：鋼球定位式、彈簧復(fù)位式。

①手動換向閥（S）手動換向閥動畫主要用來控制液壓機械運動部件的行程。借助于安裝在工作臺上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動，從而控制油液的流動方向。②機動換向閥（行程閥）(C)②機動換向閥（行程閥）(C)機動換向閥動畫機動換向閥通常是二位的,有二通、三通、四通和五通幾種,其中二位二通機動閥又分常閉和常開兩種。

此種閥的控制方式因和缸的行程有關(guān)，又稱行程閥。②機動換向閥（行程閥）(C)②機動換向閥（行程閥）(C)③電磁換向閥

電磁換向閥簡稱電磁閥，利用電磁鐵的通斷電實現(xiàn)閥芯位移。是液壓信號與電信號的連接元件。電信號可以采用按鈕開關(guān)、行程開關(guān)、接近開關(guān)，把電氣信號傳遞給電磁鐵，使電磁鐵通斷電，使換向閥換向，改變油液流通方向。③電磁換向閥優(yōu)點：易于實現(xiàn)自動化,遠程控制。缺點：電磁鐵動作可靠性差，適用于小流量的場合。（q≤63L/min)分類：電磁鐵按電源的不同：交流、直流電磁鐵按是否浸在油液里：干式、濕式電磁換向閥原理動畫（1）動作迅速，操作輕便，便于遠距離控制；（2）因受電磁鐵尺寸與推力的限制，僅能控制小流量（小于63L/min）的液流；（3）電磁鐵通斷電需電信號控制：如設(shè)備中的按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)等；（4）換向快，易產(chǎn)生液壓沖擊。特點：

④液動換向閥（Y)工作原理：

利用控制油路的油液壓力來改變閥芯位置的換向閥。④液動換向閥（Y)液動換向閥原理動畫④液動換向閥（Y)液動換向閥對閥芯的操縱推力很大，因此適用于壓力高，流量大、閥芯移動行程長的場合。利用液動換向閥進行閥芯換位時需要利用另一個小換向閥來改變控制油的流向，故經(jīng)常與其他控制方式的換向閥結(jié)合使用。對液動閥的控制油道實行換向的可以是手動閥、機動閥或電磁換向閥。特征：

利用電磁閥控制液動閥，以變換液流方向。⑤電液換向閥(DY,EY)組成電磁閥：電磁閥負責(zé)液動閥控制油路的換向，起先導(dǎo)作用。

液動閥：液體控制主閥芯動作，負責(zé)主油路的換向。⑤電液換向閥(DY,EY)電液換向閥原理動畫(1)換向平穩(wěn)無沖擊；允許通過的流量大，適用于高壓、大流量的場合。（3）液動閥兩端控制油路上的節(jié)流閥可以調(diào)節(jié)主閥的換向速度。(4)電磁閥的回油可以單獨引出（外排），也可以在閥體內(nèi)與主閥回油口溝通，一起排回油箱（內(nèi)排）。(5)控制油可以取自主油路的p口（內(nèi)控），也可以另設(shè)獨立油源（外控）。特點：多路換向閥6.滑閥的中位機能常態(tài)位：

換向閥的閥芯未受到外部操縱力作用時所處的位置?；y機能：

閥芯處于常態(tài)位（原始位置）時各油口的連通方式。如二位二通滑閥有“常開式”、“常閉式”。

中位機能：

三位換向閥的閥芯在中間位置時，各油口的連通方式，稱為換向閥的中位機能。

（1）定義6.滑閥的中位機能系統(tǒng)保壓：P封裝，用于多缸系統(tǒng);P口不太通暢，用于壓力要求不高的控制油路。系統(tǒng)卸荷：P與T通。液壓缸“浮動”和在任意位置停止：AB不通或AB通T。（2）幾個概念4個1）系統(tǒng)保壓：3.中位機能的分析與選擇P口關(guān)閉，系統(tǒng)保持壓力，泵可以用于多缸系統(tǒng)，如O、Y型。2）系統(tǒng)卸荷：H、K、M當(dāng)方向閥于中位時，因P、T口相通，泵輸出

的油液不經(jīng)溢流閥即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的輸出壓力近似為零，也稱泵卸荷，減少功率損失。3)執(zhí)行機構(gòu)換向精度與平穩(wěn)性當(dāng)通往執(zhí)行機構(gòu)的A、B口都堵塞時(如M、O型)，換向過程中易產(chǎn)生沖擊，使換向不平穩(wěn)，但換向精度高；A、B兩口都與O口相通時(如Y型)，換向過程中工作部件不易制動、換向精度低，但換向沖擊小。4)啟動平穩(wěn)性在中位時,若液壓缸某腔通油箱(A、B或其一與O口通)，則啟動時該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動不太平穩(wěn)，(如J、Y型等)。5)執(zhí)行機構(gòu)“浮動”和任意位置停止閥在中位時，對非差動缸使A、B兩口互通(如U型），或A、B口都與O口相通(Y、H型），這樣臥式缸呈“浮動”狀態(tài)，可利用其它機構(gòu)調(diào)整其位置。A、B兩油口封閉，可使執(zhí)行機構(gòu)在任意位置停止（O、M型）。6）液壓缸快進（中位“P”型）：當(dāng)換向閥于中位時，因P、A、B相通，故可用作差動回路。位?閥芯的工作位置;通?閥體上油路的通道數(shù);中位機能?中位時油路的連通方式?？刂品绞?O型H型P型Y型手動機動電磁液動電液換向閥小結(jié)M型指出下列圖形符號的錯誤?

第三節(jié)壓力控制閥1.壓力控制閥：

確定液壓泵及整個液壓系統(tǒng)的工作壓力，以此來控制執(zhí)行機構(gòu)輸出力或輸出扭矩的大小。2.原理：

利用油液作用于閥芯上的液壓力與彈簧力平衡條件來調(diào)節(jié)閥的開口量以改變液阻的大小，從而達到控制液流壓力的目的。第三節(jié)壓力控制閥4.按功能和用途分類：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器。3.結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧、調(diào)節(jié)螺帽等。

溢流閥分類：直動式先導(dǎo)式一、溢流閥閥體閥芯彈簧調(diào)節(jié)螺釘組成:（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1.直動式溢流閥（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1.直動式溢流閥直動溢流閥工作原理1.直動式溢流閥PT（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1.直動式溢流閥直動溢流閥工作原理特點1)調(diào)節(jié)彈簧的預(yù)壓縮量x。可以改變閥口的開啟壓力pk，進而調(diào)節(jié)控制閥的進口壓力p。即對應(yīng)于一定彈簧預(yù)壓縮量x。閥的進口壓力p基本為定值。稱之為調(diào)壓彈簧。2)∵FT直接與pA平衡∴稱直動式3)結(jié)構(gòu)簡單、便宜，但工作時易產(chǎn)生振動和噪音。4）用于低壓小流量場合<2.5MPa，溢流效果好。5）當(dāng)溢流量變化較大時，由于閥芯位移量變化大，使彈簧壓縮量變化大，由于k很大，造成Fs變化較大，所以p波動較大不穩(wěn)定，影響系統(tǒng)的工作性能。直動型溢流閥在系統(tǒng)中一般做安全閥使用。2.先導(dǎo)式溢流閥1）結(jié)構(gòu)：先導(dǎo)調(diào)壓部分：控制主閥的開啟壓力主閥部分：控制主油路溢流的開口,溢流先導(dǎo)式溢流閥工作原理2.先導(dǎo)式溢流閥

由于主閥彈簧和錐閥彈簧都很軟，即k很小，所以，當(dāng)閥的開度變化時，壓力變化小，穩(wěn)壓精度高。1）∵溢流閥穩(wěn)定工作時，主閥閥芯上部壓力小于下部壓力?！嗉词瓜虏繅毫^大，因有上部壓力存在，彈簧可做較軟，流量變化引起閥芯位置變化時，彈簧力的變化較小，壓力變化小。

2）∵調(diào)壓彈簧調(diào)好后，上部壓力為常數(shù)?！鄩毫﹄S流量變化較小，克服了直動式閥缺點。3）先導(dǎo)溢流閥的特點3）∵先導(dǎo)閥流量很小，一般僅占主閥額定流量的1％，約l~5L／min。∴先導(dǎo)閥閥座直徑很小，即使是高壓閥，先導(dǎo)閥彈簧剛度也不大，因此調(diào)壓彈簧不必很硬,閥的調(diào)節(jié)性能有很大改善,調(diào)壓方便。3）先導(dǎo)溢流閥的特點4）主閥芯的開啟利用閥芯兩端壓力差來工作，該壓力差即液流流經(jīng)阻尼孔的壓力損失。阻尼孔一般為細長孔，孔徑很小φ=0.8~1.2mm，孔長l=8~12mm，因此易堵塞，一旦堵塞則導(dǎo)致主閥口常開無法調(diào)壓。3）先導(dǎo)溢流閥的特點遙控6)溢流閥的應(yīng)用（1）穩(wěn)壓溢流（閥口常開）應(yīng)用：定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)原理：在定量泵進油或回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中,進入(排出）液壓缸的流量由節(jié)流閥調(diào)節(jié)，由于定量泵的流量大于液壓缸所需的流量，油壓升高，將溢流閥打開，多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱。溢流閥的功用就是在不斷的溢流過程中保持系統(tǒng)壓力基本不變。6)溢流閥的應(yīng)用溢流閥(2)安全限壓（閥口常閉）應(yīng)用：變量泵液壓系統(tǒng)、定量泵旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和非節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。作用：超載時打開，而平時關(guān)閉，防止系統(tǒng)過載。工作過程：在正常工作時，安全閥關(guān)閉，不溢流，只有在系統(tǒng)發(fā)生故障，壓力升至安全閥的調(diào)整值時，閥口才打開，使變量泵排出的油液經(jīng)溢流閥流回油箱，以保證液壓系統(tǒng)的安全。(2)安全限壓（閥口常閉）安全閥(3)遠程調(diào)壓:可實現(xiàn)多級調(diào)壓和遠程調(diào)壓將先導(dǎo)式溢流閥的遠程控制口K接遠程調(diào)壓閥進油口，并p遠程<p主調(diào)，遠程調(diào)壓閥起調(diào)壓作用，先導(dǎo)閥起安全作用。遠程調(diào)壓(3)遠程調(diào)壓:可實現(xiàn)多級調(diào)壓和遠程調(diào)壓(4)起卸荷作用溢流閥和二位二通閥組合（先導(dǎo)式將先導(dǎo)式溢流閥的遙控口K通過二位二通電磁換向閥直接與油箱連接，當(dāng)換向閥的P、O口處于聯(lián)通狀態(tài)時，系統(tǒng)卸荷。卸荷(4)起卸荷作用(5)作背壓閥放在系統(tǒng)回油路上，產(chǎn)生一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。討論：

①堵塞主閥阻尼孔：導(dǎo)致系統(tǒng)壓力建立不起來；②遠程控制口K接油箱：導(dǎo)致系統(tǒng)在低壓下卸荷；③

遠程控制口K接另一調(diào)壓閥：若py2＜py1,系統(tǒng)壓力取決于py2。例1.如圖，溢流閥調(diào)到49×105Pa能動嗎？調(diào)到50×105Pa？調(diào)到51×105P呢？從泵口到缸是一個密封容積，活塞運動前屬于靜止?fàn)顟B(tài)，所以壓力處處相等，如調(diào)到49×105Pa，P1最高只能為49×105Pa，推不動。系統(tǒng)壓力達到50×105Pa,剛好達到克服負載的壓力，但此時還不行，所以要使活塞運動，溢流閥設(shè)定壓力必須大于50×105Pa，有了一定的壓力差，液體才能液動從而推動活塞運動。例2.如果溢流閥調(diào)得很大，沒有打開時系統(tǒng)壓力是否等于溢流閥調(diào)定壓力？不等。這時應(yīng)等于P1。即壓力取決于負載，溢流閥只有溢流時才能調(diào)定壓力。只能溢流閥打開溢流時，系統(tǒng)壓力才等于溢流閥調(diào)定的壓力。系統(tǒng)壓力由負載形成，但又由溢流閥調(diào)定。溢流閥是否起調(diào)定作用，還要看是否處于工作狀態(tài)。作用：

利用液壓系統(tǒng)壓力變化來控制油路的通斷，從而實現(xiàn)多個液壓元件按一定的順序動作。分類：按控制油來源不同分內(nèi)控和外控，按彈簧腔泄漏油引出方式不同分內(nèi)泄和外泄。所以，順序閥有內(nèi)控外泄、內(nèi)控內(nèi)泄、外控外泄、外控內(nèi)泄四種類型。內(nèi)控外泄型用于實現(xiàn)順序控制。二、順序閥按結(jié)構(gòu)形式分直動式先導(dǎo)式圖形符號：按泄漏方式分內(nèi)泄式外泄式二、順序閥直動式順序閥內(nèi)控型直動型順序閥（內(nèi)控）內(nèi)控順序閥動畫外控順序閥順序閥動畫卸荷閥先導(dǎo)式單向順序閥（平衡閥）卸荷閥應(yīng)用平衡閥應(yīng)用是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號輸出的元件。作用：根據(jù)系統(tǒng)壓力變化，自動接通或斷開電路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。三、壓力繼電器壓力繼電器工作原理2.原理：

利用進口壓力油流經(jīng)縫隙時產(chǎn)生壓力損失的原理使出口油液的壓力低于進口壓力，并能自動調(diào)節(jié)縫隙大小，從而保持出口壓力恒定。四、減壓閥1.定義：

使出口壓力低于進口壓力的一種壓力控制閥。四、減壓閥3、作用

（1）減壓：降低液壓系統(tǒng)某支路（控制油路、夾緊回路、潤滑回路等）的壓力。（2）穩(wěn)壓：穩(wěn)定液壓系統(tǒng)某支路的壓力。

四、減壓閥4、類型

按功能分定值減壓閥：定差減壓閥：定比減壓閥：保證閥的出口壓力為定值。保證閥的進、出油口壓差為定值。保證閥的進、出油口壓力比為定值。按結(jié)構(gòu)分直動式先導(dǎo)式（常用）1.直動式定值輸出減壓閥先導(dǎo)式定值輸出減壓閥減壓閥原理動畫定比減壓閥溢流閥、順序閥、減壓閥的主要區(qū)別第四節(jié)流量控制閥作用：

液壓系統(tǒng)中執(zhí)行元件的運動速度的大小，由輸入執(zhí)行元件的油液流量的大小來確定的。流量控制閥的主要作用是，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)運動速度的要求供給所需的流量。它們都是依靠改變閥口的流通面積的大小或流通通道的長短來控制流量的。第四節(jié)流量控制閥類型：

普通節(jié)流閥調(diào)速閥流量控制閥視頻一、流量控制原理及節(jié)流口形式1、節(jié)流原理液壓傳動中常利用液體流經(jīng)閥的小孔或或間隙來控制流量和壓力，以達到調(diào)速和調(diào)壓的目的。根據(jù)小孔的長徑比，小孔分為三種：l/d≤0.5時，稱為薄壁孔；l/d>4時，稱為細長孔；0.5<l/d≤4時，稱為短孔。1、節(jié)流原理各種小孔的流量與壓力、小孔斷面積的關(guān)系，可用下式來表示：C—節(jié)流系數(shù)：由孔的形狀、尺寸和液體的性質(zhì)決定的系數(shù)，對于薄壁孔計算時一般取，細長孔C=d2/32μl。AT—過流面積：小孔的通流截面面積?！鱬—入口、出口壓差：小孔兩端的壓力差。m—孔口形狀指數(shù)：由小孔的長徑比決定的指數(shù)，薄壁孔為m=0.5，細長孔m=1，短孔0.5<m≤1一、流量控制原理及節(jié)流口形式(1)壓差對流量的影響壓差改變流量。通過薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小。(2)溫度對流量的影響油溫影響油液粘度。油溫對薄壁小孔幾乎沒有影響,細長孔有影響。(3)節(jié)流口的堵塞2、影響流量穩(wěn)定性的因素一、流量控制原理及節(jié)流口形式三種節(jié)流口的流量特性曲線為：2、影響流量穩(wěn)定性的因素為保證流量穩(wěn)定，節(jié)流口的形式以薄壁小孔較為理想。3.節(jié)流口形式針閥式、偏心式、軸向三角槽式、縫隙式、軸向縫隙式節(jié)流元件的作用

節(jié)流元件要求有一個接受其壓力信號的環(huán)節(jié)(與之并聯(lián)的溢流閥或恒壓變