第四章液壓控制元件2015

第四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)概述對液流的流動方向、壓力的高低以及流量的大小進行預期的控制，以滿足負載的工作要求一、液壓控制閥的作用二、液壓閥的共性1）結構類似—所有的閥都有閥體、閥芯（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥芯動作的元部件（如彈簧、電磁鐵）等組成2）工作原理相同：閥口大小，閥進、出油口間的壓差以及通過閥的流量之間的關系符合孔口流量公式只是控制的參數(shù)各不相同而已。分類方法種類詳細分類按用途分壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、比例壓力控制閥、壓力繼電器等流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、比例流量控制閥等方向控制閥單向閥、液壓單向閥、換向閥、比例方向控制閥按操縱方式分機械操縱閥擋塊、彈簧、液壓、氣動電動操縱閥電磁鐵控制、電——液聯(lián)合控制人力操縱閥手把及手輪、踏板、杠桿按連接方式分管式連接螺紋式連接、法蘭式連接板式及疊加式連接單層連接板式、雙層連接板式、集成塊連接、疊加閥插裝式連接螺紋式插裝、法蘭式插裝三、液壓閥的分類返回第二節(jié)方向控制閥作用：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,改變其運動方向分類：單向閥普通單向閥液控單向閥換向閥一、單向閥作用：只允許油液沿一個方向流動，不允許反向倒流（起止回作用）1.普通單向閥單向閥性能要求：正向?qū)〞r壓力損失要小，反向截止時密封性要好一、單向閥2.液控單向閥作用：（1）起止回作用；（2）必要時解除逆止，允許油液反向通過。

3、單向閥用途

25134（1）用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷背壓閥(2)用單向閥產(chǎn)生背壓二、換向閥1、換向閥的工作原理利用閥芯對閥體的相對運動，使油路接通、關斷或變換油流的方向，從而實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動機構的啟動、停止或變換運動方向。PTBAPTABTPBAPTABBATP2、換向閥的分類:按工位分：二位、三位、…….按通油口分：二通、三通、四通…….按操縱方式：手動、機動、液動、電磁動、機電液動按閥芯結構分：滑閥、轉閥通常以位和通路及操縱方式一起定義，如三位四通電磁換向閥，二位二通機動換向閥。位：為改變液流方向，閥芯相對于閥體不同的工作位置數(shù)（二位、三位），一個“□”表示一個位。通：換向閥與液壓系統(tǒng)油路相連的主油口數(shù)（二通、三通、四通、五通），在一個“□”內(nèi)，“↑”或“⊥”與方框的交點數(shù)。3、幾種典型換向閥的結構（1）手動換向閥利用手動杠桿來改變閥芯位置實現(xiàn)換向（2）機動換向閥：又稱行程閥借助于安裝在工作臺上的擋鐵或凸輪來迫使閥芯移動

（5）電液動換向閥（4）液動換向閥

（3）電磁動換向閥

利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動閥芯來控制液流方向的。3、幾種典型換向閥的結構二位三通電磁閥三位五通電磁閥三位四通液動閥利用控制油路的油液壓力來改變閥芯位置的換向閥。組成電磁閥：電磁閥負責液動閥控制油路的換向，起先導作用。

液動閥：負責主油路的換向。

電液動換向閥4、換向閥的中位機能（1）系統(tǒng)保壓（2）系統(tǒng)卸荷（3）液壓缸“浮動”和在任意位置上的停止（2）幾個概念常態(tài)位：

換向閥的閥芯未受到外部操縱力作用時所處的位置。

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）定義三位換向閥常用的中位機能：

“O”、“H”、“M”、“P”、“K”、“Y”型。例：指出下列圖形符號的錯誤，并予以改正。

本節(jié)結束返回閥芯動作過程液流正向流動液流反向流動開啟壓力：0.035～0.05MP)錐閥式普通單向閥普通單向閥導通普通單向閥截止球閥式普通單向閥正向流動反向流動液控單向閥的結構及工作原理1-活塞2-頂桿3-閥芯閥芯結構閥芯通路1閥芯通路動畫閥芯通路2閥芯通路3左位右位

三位四通手動換向閥中位手柄閥芯復位彈簧

三位四通手動換向閥左位手柄閥芯復位彈簧

三位四通手動換向閥右位手柄閥芯復位彈簧

三位四通電磁換向閥右電磁鐵通電換向左、右電磁鐵斷電（復中位）左電磁鐵通電換向電磁換向閥的工作原理左位右位彈簧對中型三位四通液動換向閥

閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當對液動滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時，還應在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器節(jié)流口大小即可調(diào)整閥芯的動作時間。

電液換向閥工作動畫電液動閥作用：用來控制液壓傳動系統(tǒng)中油液的壓力，以滿足執(zhí)行元件所要求的力和轉矩。共同工作原理：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

第三節(jié)壓力控制閥按功能可分為：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等一、溢流閥

類型：

直動式溢流閥DirectOperatingPressureReliefValve先導式溢流閥pilotoperatingPressureReliefValve（一）溢流閥的基本結構及其工作原理1.直動式溢流閥工作原理：

PT符號PT（一）溢流閥的基本結構及其工作原理2.先導式溢流閥結構：

調(diào)節(jié)螺釘錐閥錐閥座調(diào)壓彈簧閥體主閥芯主閥體主閥彈簧遙控口K進油口P出油口TPT符號（一）溢流閥的基本結構及其工作原理2.先導式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結構及其工作原理2.先導式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結構及其工作原理2.先導式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結構及其工作原理3.先導式溢流閥的外控口3.先導式溢流閥的外控口溢流閥一般符號（或直動式溢流閥符號）PO先導式溢流閥符號OP

溢流閥的特征是：

閥心常閉，進口壓力控制閥心動作；進口有壓力，出口接油箱而無壓力；彈簧腔采用內(nèi)部回油。（二）溢流閥的作用和應用場合1、作定壓閥，用于系統(tǒng)定壓穩(wěn)壓

圖示為一定量泵供油，在系統(tǒng)油路上并聯(lián)溢流閥，當溢流閥的調(diào)壓彈簧將調(diào)定壓力定好后，則調(diào)定壓力即為系統(tǒng)的工作壓力ps。

油泵供油量q1應大于系統(tǒng)用油量q2，溢流閥常開，溢出多余油量Δq

。閥口常開（二）溢流閥的作用和應用場合閥口常閉2、作安全閥，用于系統(tǒng)防止過載

圖示為一變量泵供油，在系統(tǒng)油路上并聯(lián)溢流閥。系統(tǒng)正常工作時，溢流閥關閉（Δq=0），其調(diào)定的安全壓力為pr。當系統(tǒng)由于其它原因超過安全壓力pr時，溢流閥開啟出現(xiàn)溢流（Δq≠0），以保護系統(tǒng)安全。（二）溢流閥的作用和應用場合3、作遠程調(diào)壓閥，實現(xiàn)遠距離調(diào)壓操作

某些時候液壓站與所控機械設備距離較遠，為使操作人員方便，在機器工作臺上安裝一個遠程溢流閥進行遠程調(diào)壓。V1為主溢流閥（先導式溢流閥）；V2為遠程調(diào)壓閥（直動式溢流閥）。

V2的調(diào)定壓力pp2必須小于V1的調(diào)定壓力pp1，當要求系統(tǒng)壓力pp2小于pp1時，用V2調(diào)定。（二）溢流閥的作用和應用場合

溢流閥接在執(zhí)行元件的出口O上，回油壓力由溢流閥，調(diào)定為p0，p0稱為背壓，在某些情況下設一定背壓可使執(zhí)行元件工作穩(wěn)定。4、作背壓閥，穩(wěn)定執(zhí)行元件速度二、減壓閥pressurereducingvalve1、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。

2、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。按結構分直動式先導式（常用）（一）定值輸出減壓閥的結構和工作原理1、直動式2、先導式先導式定值減壓閥工作原理

結構

通過主閥芯上下移動，調(diào)節(jié)減壓孔口節(jié)流損失，保證出口壓力恒定。先導調(diào)壓部分：主閥部分：給定閥的出口壓力值。工作原理：

（1）減壓：（2）穩(wěn)壓：

閥芯穩(wěn)定工作時，若p2↑

，等式左邊大于右邊，閥芯上移，閥口開度減小，Δp增加，，導致p2↓。

減壓閥的特征是：

閥心常開，出口壓力控制閥心動作；進口有壓力，出口接子系統(tǒng)也有壓力；彈簧腔采用外部回油。減壓閥一般符號（或直動式減壓閥符號）P1P2先導型減壓閥符號P1P23、先導式減壓閥與先導式溢流閥的不同之處4、討論：(1)若p2＜pJ

（減壓閥調(diào)定壓力），錐閥關閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開度最大位置，不起減壓作用；

（2）若p1＜pJ

，錐閥關閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開度最大位置，不起減壓作用；

（二）減壓閥的作用及應用

夾緊系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應用較多舉例1：子系統(tǒng)減壓回路主系統(tǒng)的壓力較高，而控制系統(tǒng)的壓力較低，潤滑系統(tǒng)的壓力則更低。高壓主油路低壓支路舉例2：夾緊裝置液壓回路負載逐漸增大至減壓閥調(diào)定壓力時，減壓閥口減小，起減壓作用。單向閥用于當主系統(tǒng)壓力低于減壓閥調(diào)定壓力時，防止液壓缸的壓力受其干擾，起保壓作用。（二）減壓閥的作用及應用例：一夾緊油路如圖所示，若溢流閥調(diào)整壓力py＝5MPa，減壓閥調(diào)整壓力pJ＝2.5MPa，試分析夾緊缸活塞空載運動時A、B兩點的壓力各為多少?減壓閥的閥芯處于什么狀態(tài)？夾緊時活塞停止運動后，A、B兩點壓力又各為多少？減壓閥閥芯又處于什么狀態(tài)?到系統(tǒng)ABpypJ夾緊缸到系統(tǒng)ABpypJ解：在活塞為空載運動期間，pB=0，這時減壓閥中的閥芯處于開口最大位置，若不考慮流過減壓閥的壓力損失，則pA=0。夾緊時，活塞停止運動，

pB=2.5MPa。這時減壓閥中閥芯開口很小。液壓泵輸出油液經(jīng)溢流閥流回油箱。則pA=5MPa。三、順序閥作用：利用油路本身的壓力變化來控制閥口開啟，達到油路通斷，實現(xiàn)執(zhí)行元件動作的先后順序，它一般不控制系統(tǒng)壓力。1.直動式內(nèi)控順序閥2.直動式外控順序閥3.先導式順序閥內(nèi)控式順序閥符號P1P2外控式順序閥符號P1P2

順序閥的特征是：

閥口常閉，進口壓力控制閥心動作；進口有壓力，出口也有壓力；彈簧腔采用外部回油。卸荷閥符號4.順序閥與溢流閥的不同點：

溢流閥的進口壓力在通流狀態(tài)下基本不變。而順序閥一般不控制系統(tǒng)壓力。舉例1：實現(xiàn)對工件先定位后夾緊工件定位夾緊5.順序閥的應用舉例2：與單向閥組成平衡閥6.三種閥的區(qū)別閥的名稱溢流閥減壓閥順序閥閥的符號閥芯非工作狀態(tài)閥芯控制工作狀態(tài)時進出口壓力特點

彈簧腔回油方式閥的作用常閉常開常閉進口壓力控制出口壓力控制進口壓力控制進口有壓力，出口壓力為零進出口都有壓力，進出口都有壓力，內(nèi)泄外泄外泄系統(tǒng)定壓、穩(wěn)壓、安全保護子系統(tǒng)減壓多個執(zhí)行元件順序動作四、壓力繼電器——壓力繼電器的主要作用是，利用系統(tǒng)中的壓力變化自動接通或斷開電氣線路，從而將液壓信號轉變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)執(zhí)行元件的程序控制或安全控制。按壓力轉換方式不同可分為：1）柱塞式2）薄膜片式3）波紋管式1.(柱塞式）壓力繼電器的結構原理柱塞柱塞擋塊頂桿調(diào)節(jié)螺桿微動開關油進口

當液壓力大于或等于彈簧力時，柱塞向上移動，推動頂桿，壓微動開關觸頭，發(fā)出電信號，實現(xiàn)執(zhí)行元件的動作控制。當液壓力小于彈簧力時，微動開關觸頭復位。限位擋塊可在壓力超載時保護微動開關。壓力繼電器的符號2.壓力繼電器的應用1YA通電，2YA斷電時，二位四通換向閥左位工作，液壓油通過節(jié)流閥進入活塞缸左腔，活塞帶動工件向右運動。當活塞桿碰到死擋塊時，活塞缸左腔壓力升高，達到某一調(diào)定壓力后，壓力繼電器發(fā)出電信號，使1YA斷電,2YA通電，活塞快速退回。本節(jié)小結一、溢流閥符號作用溢去系統(tǒng)中的多余油液，使液壓泵供油壓力得到調(diào)整和恒定，以控制和調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，保證系統(tǒng)在一定的壓力下或安全壓力下工作。二、減壓閥作用降低系統(tǒng)中某一支路的壓力，并保持壓力穩(wěn)定，使同一系統(tǒng)得到多個不同壓力的回路。符號三、順序閥作用利用系統(tǒng)中的壓力變化來控制油路的通斷，從而實現(xiàn)多個執(zhí)行元件按順序動作。符號本節(jié)結束，返回四、壓力繼電器作用利用系統(tǒng)中的壓力變化自動接通或斷開電氣線路，從而將液壓信號轉變?yōu)殡娦盘?，以實現(xiàn)執(zhí)行元件的程序控制或安全控制。符號直動式減壓閥閥芯上的力平衡方程：P2.AR=Ks(Xc+XR)先導式減壓閥圖4-26直動式內(nèi)控順序閥卸荷閥圖4-28先導式順序閥第四節(jié)流量控制閥作用：

依靠改變閥口通流面積（節(jié)流口局部阻力）的大小來控制輸入執(zhí)行元件的流量大小，從而控制執(zhí)行元件運動速度的大小。類型：

普通節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、單向調(diào)速閥等。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、細長孔和短孔，但通過節(jié)流口的流量公式是一致的。1、節(jié)流口流量公式式中:由節(jié)流口形狀和結構決定的指數(shù)，0.5＜m＜l；節(jié)流系數(shù)。QΔp圖7.1節(jié)流口的流量-壓力特性細長孔m=1簿壁口m=0.5閥口通流面積；閥口前、后壓差；一、流量控制原理及節(jié)流口形式(1)壓差變化對流量穩(wěn)定性的影響2、影響流量穩(wěn)定性的因素

當節(jié)流口前后壓差變化時，通過節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用流量剛度T來表征。

QΔp細長孔m=1123Δp1Δp2123簿壁口剛度的物理意義如下：當△p有某一增量時，Q值相應的也有某一增量，Q的增量值越大，說明流量的變化也就越大，從式看，剛度就越小。反之，則剛度大。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)流口的堵塞節(jié)流口的形式以薄壁小孔較為理想

流量小時，流量穩(wěn)定性與油液的性質(zhì)和節(jié)流口的結構都有關。3、幾種常用的節(jié)流口形式(1)針閥式（錐形凸肩）節(jié)流口Dh(a)θ

特點：結構簡單，可當截止閥用。調(diào)節(jié)范圍較大。由于過流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力半徑較小，小流量時易堵塞，溫度對流量的影響較大。一般用于要求較低的場合。圖4.31(a)針閥（錐形）節(jié)流口84(2)偏心槽式節(jié)流口

節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉角時，節(jié)流口過流斷面面積即產(chǎn)生變化。本結構的特點是，小流量調(diào)節(jié)容易。但制造略顯得麻煩、閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場合。85(3)軸向三角槽式節(jié)流口

沿閥芯的軸向開若干個三角槽。閥芯做軸向運動，即可改變開口量h，從而改變過流斷面面積。

本節(jié)流口結構簡單，水力半徑大，調(diào)節(jié)范圍較大。小流量時穩(wěn)定性好，最低對流量的穩(wěn)定流量為50ml/min。因小流量穩(wěn)定性好，是目前應用最廣的一種節(jié)流口。φlDhα圖4.31(c)三角槽式節(jié)流口86圖4.31(d)周向縫隙式節(jié)流口(4)周向縫隙式節(jié)流口

閥芯上開有狹縫，旋轉閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成薄刃結構，從而獲得較小的穩(wěn)定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節(jié)流閥中。

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本結構為薄壁節(jié)流口，壁厚約0.07~0.09mm，流量受溫度的影響小、不易堵塞、最低穩(wěn)定流量約20ml/mi