液壓控制元件及輔件

4.液壓控制元件

液壓控制元件主要是各種控制閥，在液壓系統(tǒng)中控制液體流動方向、流量大小和壓力的高低，以滿足執(zhí)行元件的工作要求。9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）

方向控制閥是通過控制液體流動的方向來操縱執(zhí)行元件的運動，如液壓缸的前進、后退與停止，液壓馬達的正反轉(zhuǎn)與停止等。

4．1．1單向閥單向閥（Checkvalve）使油只能在一個方向流動，反方向則堵塞。其構(gòu)造及符號如圖4-1所示。液控單向閥如圖4-2所示，在普通單向閥的基礎(chǔ)上多了一個控制口，當(dāng)控制口空接時，該閥相當(dāng)于一個普通單向閥；若控制口接壓力油，則油液可雙向流動。

為減少壓力損失，單向閥的彈簧剛度很小，但若置于回油路作背壓閥使用時，則應(yīng)換成較大剛度的彈簧。9/20/2023方向控制閥單向閥普通單向閥9/20/2023方向控制閥單向閥普通單向閥9/20/2023方向控制閥單向閥普通單向閥9/20/2023方向控制閥液控單向閥液控單向閥9/20/2023方向控制閥液控單向閥液控單向閥9/20/2023方向控制閥：單向閥液控單向閥9/20/2023方向控制閥液控單向閥液控單向閥9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）4．1．2換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關(guān)斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1．

按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類

接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標(biāo)為P，回油口則標(biāo)為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內(nèi)閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù),通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖4－3所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應(yīng)位置如圖4－4所示，各種位和通的換向閥符號見圖4－5所示。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）4．1．2換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關(guān)斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1．

按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標(biāo)為P，回油口則標(biāo)為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內(nèi)閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù)，通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖4－3所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應(yīng)位置如圖4－4所示，各種位和通的換向閥符號見圖4－5所示。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）4．1．2換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關(guān)斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。1．

按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進、出口，進油口通常標(biāo)為P，回油口則標(biāo)為R或T，出油口則以A、B來表示。閥內(nèi)閥芯可移動的位置數(shù)稱為切換位置數(shù)，通常我們將接口稱為“通”，將閥芯的位置稱為“位”，例如：圖4－3所示的手動換向閥有三個切換位置，4個接口，我們稱該閥為三位四通換向閥。該閥的三個工作位置與閥芯在閥體中的對應(yīng)位置如圖4－4所示，各種位和通的換向閥符號見圖4－5所示。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）4．1．2換向閥：換向閥是利用閥芯對閥體的相對位置改變來控制油路接通、關(guān)斷或改變油液流動方向。一般以下述方法分類。

2．按操作方式分類推動閥內(nèi)閥芯移動的動力有手、腳、機械、液壓、電磁等方法，如圖4－6所示。閥上如裝彈簧，則當(dāng)外加壓力消失時，閥芯會回到原位。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）3．換向閥結(jié)構(gòu)：在液壓傳動系統(tǒng)中廣泛采用的是滑閥式換向閥,在這里主要介紹這種換向閥的幾種結(jié)構(gòu)。1)手動換向閥：手動換向閥是利用手動杠桿來改變閥芯位置實現(xiàn)換向的,圖4-7所示為手動換向閥的圖形符號。

圖4-7a為自動復(fù)位式手動換向閥，手柄左扳則閥芯右移，閥的油口P和A通，B和T通；手柄右扳則閥芯左移，閥的油口P和B通，A和T通；放開手柄，閥芯2在彈簧3的作用下自動回復(fù)中位（四個油口互不相通）。如果將該閥閥芯右端彈簧3的部位改為圖中7b的形式,即成為可在三個位置定位的手動換向閥，圖4-7c、d為其圖形符號圖。9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）2）機動換向閥：又稱行程閥,它主要用來控制液壓機械運動部件的行程，它是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，機動換向閥通常是二位的,有二通、三通、四通和五通幾種,其中二位二三通機動閥又分常閉和常開兩種。圖4-8a為滾輪式二位二通常閉式機動換向閥，若滾輪未壓住則油口P和A不通，當(dāng)擋鐵或凸輪壓住滾輪時，閥芯右移,則油口P和A接通。圖4-8b為其圖形符號。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）3）電磁換向閥：利用電磁鐵的通、斷電而直接推動閥芯來控制油口的連通狀態(tài)。圖4－9所示為三位五通電磁換向閥，當(dāng)左邊電磁鐵通電，右邊電磁鐵斷電時，閥油口的連接狀態(tài)為P和A通，B和T2通，T1堵死；當(dāng)右邊電磁鐵通電，左邊電磁鐵斷電時，P和B通，A和T1通，T2堵死；當(dāng)左右電磁鐵全斷電時，五個油口全堵死。9/20/2023斷電狀態(tài)b)通電狀態(tài)c)電磁鐵a通電b斷電d)電磁鐵b通電a斷電9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）4）液動換向閥圖4－10所示為三位四通液動換向閥，當(dāng)K1通壓力油，K2回油時，P與A接通，B與T接通；當(dāng)K2通壓力油，K1回油時，P與B接通，A與T接通；當(dāng)K1、K2都未通壓力油時，P、T、A、B四個油口全堵死。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）5）電液換向閥：由電磁換向閥和液動換向閥組合而成。電磁換向閥起先導(dǎo)作用，它可以改變控制液流的方向，從而改變液動換向閥的位置。由于操縱液動換向閥的液壓推力可以很大，所以主閥可以做得很大，允許有較大的流量通過。這樣用較小的電磁鐵就能控制較大的液流。圖4－11所示三位四通電液換向閥。該閥的工作狀態(tài)（不考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu)）和普通電磁閥一樣，但工作位置的變換速度可通過閥上的節(jié)流閥調(diào)節(jié)。9/20/20239/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）5）電液換向閥9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）6．比例式電磁換向閥比例方向閥（ProportionalDirectional-FlowValve）是以在閥芯外裝置的電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力，來控制閥芯的移動，依靠控制線圈電流來控制方向閥內(nèi)閥芯的位移量，故可同時控制油流動的方向和流量。圖4－12為比例式方向閥的職能符號，通過控制器可以得任何想要之流量和方向，同時也有壓力及溫度補償?shù)墓δ?；比例式方向閥有進油和回油流量控制兩種類型。9/20/2023方向控制回路PTABABPT溢流閥液壓泵9/20/2023方向控制回路PTABABPT溢流閥液壓泵9/20/2023方向控制回路ABPT溢流閥液壓泵PTAB9/20/2023換向閥：滑閥式換向閥ABPT溢流閥液壓泵PTAB9/20/2023換向閥：滑閥式換向閥ABPTPTAB9/20/2023換向閥ABPTPTAB9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）5．

中位機能當(dāng)液壓缸或液壓馬達需在任何位置均可停止時，須使用3位閥，（即除前進端與后退端外，還有第三位置），此閥雙邊皆裝彈簧，如無外來的推力，閥芯將停在中間位置，稱此位置為中間位置，簡稱為中位，換向閥中間位置各接口的連通方式稱為中位機能，各種中位機能如表4－1所示。換向閥不同的中位機能,可以滿足液壓系統(tǒng)的不同要求，由表4-1可以看出中位機能是通過改變閥芯的形狀和尺寸得到的。在分析和選擇三位換向閥的中位機能時,通?？紤]以下幾點:9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）9/20/2023滑閥的中位機能三位的滑閥在中位時各油口的連通方式體現(xiàn)了換向閥的控制機能，稱之為滑閥的中位機能。9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）5．

中位機能1）系統(tǒng)保壓中位為“O”型，如圖4－13所示，P口被堵塞時，此時油需從溢流閥流回油箱，增加功率消耗；但是液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。

9/20/20234．1方向控制閥（directioncontrolvalves）2）系統(tǒng)卸荷：中位“M”型，圖4－14所示，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）液壓缸快進：中位“P”型，圖4－15所示，當(dāng)換向閥于中位時，因P、A、B相通，故可用作差動回路。9/20/2023換向閥ABPPAB（O型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（H型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（Y型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（J型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（C型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（P型）T1T2T1T2（T）PABT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（K型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（X型）T1T2T1T2B（T）PAT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（M型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/2023換向閥ABPPAB（U型）T1T2T1T2AB（T）PT三位四通三位五通9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用在液壓傳動系統(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。

4．2．1溢流閥及其應(yīng)用當(dāng)液壓執(zhí)行元件不動時，由于泵排出的油無處可去而成一密閉系統(tǒng)，理論上壓力將一直增至無限大，實際上壓力將增至液壓元件破裂為止，此時電機為維持定轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，輸出電流將無限增大至電機燒掉為止；前者使液壓系統(tǒng)破壞，液壓油四濺；后者會引起火災(zāi)；因此要絕對避免，防止方法就是在執(zhí)行元件不動時，提供一條旁路使液壓油能經(jīng)此路回到油箱，它就是“溢流閥（Reliefvalve）”，其主要用途有二個：

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用“溢流閥（Reliefvalve）”，其主要用途有二個：

1）作溢流閥用：在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖4－16（a）所示，常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進入液壓缸的流量，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。2）作安全閥用：圖4－16（b）所示液壓系統(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，溢流閥才被打開溢流，對系統(tǒng)起過載保護作用。

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用1．溢流閥結(jié)構(gòu)及分類1）直動型溢流閥（Springloadedtypereliefvalve）結(jié)構(gòu)如圖4－17b所示，壓力由彈簧設(shè)定，當(dāng)油的壓力超過設(shè)定值時，提動頭上移，油液就從溢流口流回油箱，并使進油壓力等于設(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。圖4－17c為直動式溢流閥的職能符號。

9/20/2023壓力控制回路直動型溢流閥PT符號PT9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用2）

先導(dǎo)型溢流閥（Pilotoperatedreliefvalve）：結(jié)構(gòu)如圖4－18所示，由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成，主要特點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。9/20/2023壓力控制回路先導(dǎo)型溢流閥調(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9/20/2023壓力控制回路先導(dǎo)型溢流閥工作原理9/20/2023壓力控制回路先導(dǎo)型溢流閥工作原理9/20/2023壓力控制回路先導(dǎo)型溢流閥工作原理9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用2．溢流閥的應(yīng)用：除了圖4－16（a）所示作溢流閥用在回路中起調(diào)壓作用、圖4－16（b）所示作安全閥用外，還有下列用途：1）遠程壓力控制回路：從較遠距離的地方來控制泵工作壓力的回路，圖4－19所示回路壓力調(diào)定是由遙控溢流閥（remotecontrolreliefvalves）所控制，回路壓力維持在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。

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用2．溢流閥的應(yīng)用：除了圖4－16（a）所示作溢流閥用在回路中起調(diào)壓作用、圖4－16（b）所示作安全閥用外，還有下列用途：2）多級壓力切換回路：如圖4－20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。

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．2減壓閥及其應(yīng)用當(dāng)回路內(nèi)有兩個以上液壓缸，其中之一需要較低的工作壓力，同時其它的液壓缸仍需高壓運作時，此刻就得用減壓閥（Reducingvalve）提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸。1．

減壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理：減壓閥有直動型和先導(dǎo)型兩種，圖4－21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。

9/20/2023壓力控制回路減壓閥9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用2．減壓閥的應(yīng)用1）減壓回路：圖4－22為減壓回路，不管回路壓力多高，A缸壓力決不會超過3MPa。9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用例題1：如圖4－23所示，溢流閥調(diào)定壓力ps1=4.5MPa，減壓閥的調(diào)定壓力ps2=3MPa，活塞前進時，負(fù)荷F=1000N，活塞面積A=20х10-4m2

，減壓閥全開時的壓力損失及管路損失忽略不計，求：（1）活塞在運動時和到達盡頭時，A、B兩點的壓力。（2）當(dāng)負(fù)載F=7000N時，A、B兩點的壓力是多少？9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．3順序閥及其應(yīng)用1．順序閥的結(jié)構(gòu)及動作原理：順序閥（sequencevalve）是使用在一個液壓泵要供給兩個以上液壓缸依一定順序動作場合的一種壓力閥。順序閥的構(gòu)造及其動作原理類似溢流閥，有直動式和先導(dǎo)式兩種，目前較常用直動式。順序閥與溢流不同的是：出口直接接執(zhí)行元件，另外有專門的泄油口。2．順序閥的應(yīng)用1）用于順序動作回路：圖4－24所示為一定位與夾緊回路，其前進的動作順序是先定位后夾緊，后退是同時退后。9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用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），如圖4－25所示。9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．4增壓器及其應(yīng)用：回路內(nèi)有三個以上液壓缸，其中之一需要較高的工作壓力，同時其它的液壓缸仍用較低的壓力，此時即可用增壓器（Booster）提供高壓給那特定的液壓缸；或是在液壓缸進到底時，不用泵而增壓時用，如此可使用低壓泵產(chǎn)生高壓，以降低成本。圖4－26為增壓器動作原理及符號。9/20/2023壓力控制回路增壓回路-19/20/2023壓力控制回路增壓回路-29/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．4增壓器及其應(yīng)用：圖4－27所示為增壓應(yīng)用例子，當(dāng)液壓缸不需高壓時，由順序閥來截斷增壓器的進油；當(dāng)液壓缸進到底時壓力升高，油又經(jīng)順序閥進入增壓器提高液壓缸的推力，圖中減壓閥是用來控制增壓器的輸入壓力。9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．5壓力繼電器：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。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動開關(guān)，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．5壓力繼電器：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。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動開關(guān)，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。壓力繼電器按結(jié)構(gòu)特點可分為柱塞式、彈簧管式和膜片式等。圖4－28為單觸點柱塞式壓力繼電器，主要零件包括柱塞1、調(diào)節(jié)螺帽2和電氣微動開關(guān)3。如圖所示,壓力油作用在柱塞的下端，液壓力直接與上端彈簧力相比較。當(dāng)液壓力大于或等于彈簧力時，柱塞向上移壓下微動開關(guān)觸頭，接通或斷開電氣線路。當(dāng)液壓力小于彈簧力時，微動開關(guān)觸頭復(fù)位。顯然,柱塞上移將引起彈簧的壓縮量增加，因此壓下微動開關(guān)觸頭的壓力(開啟壓力〉與微動開關(guān)復(fù)位的壓力(閉合壓力)存在一個差值，此差值對壓力繼電器的正常工作是必要的，但不易過大。9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．5壓力繼電器：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。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動開關(guān)，自動接通或斷開電氣線路，實現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護。

9/20/20234．2壓力控制閥及其應(yīng)用4．2．6比例式壓力閥前面所述的壓力閥都需用手動調(diào)整的方式來作壓力設(shè)定，若應(yīng)用時碰到需經(jīng)常調(diào)整壓力或需多級調(diào)壓的液壓系統(tǒng)，則回路設(shè)計將變得非常復(fù)雜，操作時只要稍不注意就會產(chǎn)生失控狀態(tài)。若回路要有多段壓力用傳統(tǒng)作法則需多個壓力閥與方向閥；但亦可只用一個比例式壓力閥和控制電路來產(chǎn)生多段壓力。比例式壓力閥（ProportionalPressureValve）基本上是以電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力，來取代傳統(tǒng)壓力閥上的彈簧設(shè)定壓力，由于電磁線圈產(chǎn)生的電磁力是和電流的大小成正比，所以控制線圈電流就能得到所要的壓力；可以無級調(diào)壓，而一般的壓力閥僅能調(diào)出特定的壓力。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用液壓系統(tǒng)在工作時，常需隨工作狀態(tài)的不同而以不同的速度工作，只要控制流量就控制了速度；無論那一種流量控制閥，內(nèi)部一定有節(jié)流閥的構(gòu)造，因此節(jié)流閥可說是最基本的流量控制閥了。

4．3．1速度控制的概念1．對液壓執(zhí)行元件而言，控制“流入執(zhí)行元件的流量”或“流出執(zhí)行元件的流量”都可控制執(zhí)行元件的速度。

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用2．任何液壓系統(tǒng)都要有泵，不管執(zhí)行元件的推力、速度如何變化，定量泵的輸出流量永遠是固定不變的，所謂速度控制或控制流量只是使流入執(zhí)行元件之流量小于泵的流量而已，故常將其稱為節(jié)流調(diào)速。圖4－30所示說明定量泵在無負(fù)載且設(shè)回路無壓力損失的狀況下，其節(jié)流前后的差異；節(jié)流前泵打出的的油全進入回路，此時泵輸出壓力趨近于零；節(jié)流后泵50L/min的流量才有30L/min能進入回路，雖然其壓力趨近于零，但是剩余的20L/min得經(jīng)溢流閥流回油箱，若將溢流閥壓力設(shè)定為5MPa，此時就算是沒有負(fù)載，系統(tǒng)壓力仍將會大于4MPa，也就是說不管負(fù)載的大小如何，只要作了速度控制，則泵的輸出壓力將會趨近溢流閥的設(shè)定壓力，趨近的程度由節(jié)流量的多少與負(fù)載大小來決定。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．2節(jié)流閥：節(jié)流閥（Throttlevalve）是根據(jù)第1章中孔口與阻流管原理所作出的，圖4－31為節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)，油液由入口進入，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，以改變節(jié)流口節(jié)流面積的大小，從而改變流量大小達到調(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。圖4－32為單向節(jié)流閥，與普通節(jié)流閥不同的是：只能控制一個方向的流量大小，而在另一個方向則無節(jié)流作用。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．2節(jié)流閥：9/20/2023流量控制閥節(jié)流閥9/20/2023流量控制閥節(jié)流閥9/20/2023流量控制閥節(jié)流閥入口、出口壓差Q=KA

pmK節(jié)流系數(shù)A過流面積流量特性方程pm孔口形狀指數(shù)9/20/2023理想液體的伯努利方程

以上兩式即為理想液體作定常流動的伯努利方程9/20/2023理想流體柏努利方程幾何意義和能量意義00速度水頭壓力水頭位置水頭基準(zhǔn)線(比動能)(比壓能)(比位能)9/20/2023實際流體柏努利方程9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用

液體流動時，改變流通截面面積，可改變流體的壓力和流量，據(jù)此可作出節(jié)流閥。

1．孔口如圖1－9所示，當(dāng)

l/d<=0.5時稱為孔口，其流量Q為式中：α—流量系數(shù)

通常取0.62～0.63

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用

液體流動時，改變流通截面面積，可改變流體的壓力和流量，據(jù)此可作出節(jié)流閥。

2.阻流管如圖1－10所示，此l/d>=4時稱為阻流管，流量Q等于式中：υ—

運動粘度（st,）

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用1．

節(jié)流閥的壓力特性：圖4－33（a）所示液壓系統(tǒng)未裝節(jié)流閥，若推動活塞前進所需最低工作壓力為1MPa,那么當(dāng)活塞前進時，壓力表指示的壓力為1MPa；當(dāng)裝了節(jié)流閥控制活塞前進速度如圖4－33（b）所示，那么當(dāng)活塞前進時，則節(jié)流閥入口壓力會上升到溢流閥所調(diào)定的壓力，溢流閥被打開，一部分油液經(jīng)溢流閥流入油箱。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用1．

節(jié)流閥流量特性：節(jié)流閥的節(jié)流口形式可歸納為三種基本形式：孔口、阻流管、與介于兩者之間的節(jié)流孔。根據(jù)實驗，通過節(jié)流口的流量可用下式表式：由（4-1）式可知，當(dāng)k、Δp、m不變時，改變節(jié)流閥的節(jié)流面積A可改變通過的流量大小，又當(dāng)k、A、m不變時，節(jié)流閥進出口壓力差Δp有變化，通過的流量也會有變化。當(dāng)液壓缸所推動的負(fù)載變化時，使得節(jié)流閥進出口壓力差變化，通過的流量也有變化，從而活塞的速度不穩(wěn)定。為使活塞運動速度不會因負(fù)載的變化而變化，應(yīng)該采用下文所述的調(diào)速閥。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．3調(diào)速閥：調(diào)速閥能在負(fù)載變化的狀況下，保持進口、出口壓力差恒定。圖4－34所示調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，其動作原理說明如下：

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．3調(diào)速閥：調(diào)速閥能在負(fù)載變化的狀況下，保持進口、出口壓力差恒定。圖4－34所示調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)，其動作原理說明如下：壓力油Pl進入調(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)速閥工作時的靜態(tài)方程如下:此時只要將彈簧力固定，則在油溫?zé)o什么變化時，輸出流量即可固定。另外，要使閥能在工作區(qū)正常動作，進、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)部具有一活塞和彈簧來使主節(jié)流口的前后壓差保持固定，從而控制通過的流量維持不變。另外還有溫度補償流量調(diào)整閥，能在油溫變化的情況下，保持通過閥的流量不變。

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．4基本的速度控制回路：有進油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速三種方法。1．進油節(jié)流調(diào)速：就是控制執(zhí)行元件入口的流量，圖4－35所示，該回路不能承受負(fù)向負(fù)載，如有負(fù)向負(fù)荷（負(fù)荷與運動方向同向者），則速度失去控制。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用2.回油節(jié)流調(diào)速：就是控制執(zhí)行元件出口的流量，圖4－36所示，回油節(jié)流調(diào)速是控制排油，節(jié)流閥可提供背壓，使液壓缸能承受各種負(fù)荷。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用

3．旁路節(jié)流調(diào)速：是控制不需流入執(zhí)行元件也不經(jīng)溢流閥而直接流回油箱的油的流量，從而達到控制流入執(zhí)行元件油液流量的目的。圖4-37所示旁路節(jié)流調(diào)速回路，該回路的特點是液壓缸的工作壓力基本上等于泵的輸出壓力，其大小取決于負(fù)載，該回路中的溢流閥只有在過載時才打開。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用從上所述，此三種調(diào)速方法不同點為：1）進油調(diào)速和回油調(diào)速會使回路壓力升高，造成壓力損失；旁路調(diào)速則幾乎不會。2）用旁路調(diào)速作速度控制時，無溢流損失，效率最高，控制性能最差，主要用于負(fù)載變化很小的正向負(fù)載的場合。3）用進油調(diào)速作速度控制時，效率次之，主用于負(fù)荷變化較大之正向負(fù)載的場合。4）用回油調(diào)速作速度控制時，效率最差，控制性能最佳，主要用于有負(fù)向負(fù)載的場合。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用

4．3．5行程減速閥及其應(yīng)用一般的加工機械如車床、銑床，其刀具尚未接觸工件時，需快速進給以節(jié)省時間，開始切削則應(yīng)慢速進給，以保證加工質(zhì)量；或是液壓缸前進時，本身沖力過大，需要在行程的未端使其減速，以便液壓缸能停止在正確的位置，此時就需要用圖4－38所示行程減速閥。

9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用行程減速閥的應(yīng)用如圖所示。9/20/20234．3流量控制閥及其應(yīng)用4．3．6比例式流量閥：前面所述之流量閥都需用手動調(diào)整的方式來作流量設(shè)定，在需要經(jīng)常調(diào)整流量或要作精密流量控制的液壓系統(tǒng)，就得用到比例式流量閥了。比例式流量閥（ProportionalFlowControlValve）也是以在提動桿外裝置的電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力，來控制流量閥的開口大小，由于電磁線圈有良好的線性度，故其產(chǎn)生的電磁力是和電流的大小成正比，在應(yīng)用時可產(chǎn)生連續(xù)變化的流量了，從而可任意控制流量閥的開口大小。比例式流量閥也有附單向閥的，各種比例式流量閥的符號如圖4－40所示。

9/20/20234.4液壓輔助元件

液壓系統(tǒng)中除了動力元件、執(zhí)行元件、控制元件外，油箱、慮油器、蓄能器、壓力表、密封裝置、管件等，都稱為液壓系統(tǒng)輔助元件。1、油箱：油箱的主要功能是儲存油液，此外，還有散熱以控制油溫、阻止雜質(zhì)進入、沉淀油中雜質(zhì)、分離氣泡等功能。油箱的作用：儲油、散熱、沉淀雜質(zhì)、逸出空氣。油箱容量如太小，會使油溫上升，油箱容量一般設(shè)計為泵每分鐘流量的2~4倍；或當(dāng)所有管路及元件均充滿油時，油面需高出過濾器50-100mm，而液面高度只占油箱高度80％時的油箱容積。9/20/20234.4液壓輔助元件

1）油箱形式：可分為開式和閉式兩種，開式油箱中油的液面和大氣相通，而閉式油箱中的油液面和大氣隔絕，液壓系統(tǒng)中大多數(shù)采用開式油箱。2）油箱結(jié)構(gòu)：開式油箱大部分是以鋼板焊接而成，圖3－12所示為工業(yè)上使用的典型焊接式油箱。9/20/20234.4液壓輔助元件

3．隔板及配管的安裝位置

隔板裝在吸油側(cè)和回油側(cè)之間，如圖3－13所示，以達到沉淀雜質(zhì)、分離氣泡及散熱作用。9/20/20234.4液壓輔助元件

3）隔板及配管的安裝位置油箱中常見的配油管有回油管、吸油管及排泄管等，有關(guān)安裝尺寸見圖3－14所示。吸油管的口徑應(yīng)為其余供油管徑的1.5倍，以免泵吸入不良，回油管末端要浸在液面下且其末端切成450傾角并面向箱壁，以使回油沖擊箱壁而形成回流以利于冷卻油溫，又利于雜質(zhì)的沉淀。系統(tǒng)中排泄管應(yīng)盡量單獨接入油箱。各類控制閥的排泄管端部應(yīng)在液面以上，以免產(chǎn)生背壓；泵和馬達的外泄油管其端部應(yīng)在液面之下以免吸入空氣。9/20/20234.4液壓輔助元件

4）附設(shè)裝置：為了監(jiān)測液面，油箱側(cè)壁應(yīng)裝油面指示計。為了檢測油溫，一般在油箱上裝溫度計，溫度計直接浸入油中。在油箱上亦裝有壓力計可用以指示泵的工作壓力。9/20/2023油的污染一、系統(tǒng)內(nèi)部的污染1.殘留物:元件的冷熱加工,安裝,清洗….2.生成物:油溫高引起化學(xué)反應(yīng);3.混入物:混入水;混入空氣;4.元件磨損.二、油本身油的生產(chǎn),儲存,運輸?shù)冗^程中受到污染,新油不一定干凈.9/20/20234.4液壓輔助元件

2、濾油器（filter）

1．濾油器的結(jié)構(gòu)

濾油器一般由濾芯(或濾網(wǎng))和殼體構(gòu)成，由濾芯上無數(shù)個微小間隙或小孔構(gòu)成通流面積。當(dāng)混入油中的污物（雜質(zhì)）大于微小間隙或小孔時，雜質(zhì)被阻隔而濾清出來。若濾芯使用磁性材料時，可吸附油中能被磁化的鐵粉雜質(zhì)。濾油器可以安裝在油泵的的吸油管路上，或某些重要零件之前。濾油器也可安裝在回油管路上。濾油器可分成液壓管路中使用和油箱使用的兩種。油箱內(nèi)部使用的濾油器亦稱為濾清器和粗濾器，用來過濾掉一些太大的，容易造成泵損壞的雜質(zhì)（在0.1mmm3以上），圖3－15為殼裝濾清器（strainer），裝在泵和油箱吸油管途中。圖3－16所示，為無外殼濾清器，安裝在油箱內(nèi)，拆裝不方便，但價格便宜。9/20/20234.4液壓輔助元件

2、濾油器（filter）

1．濾油器的結(jié)構(gòu)圖3－15為殼裝濾清器（strainer），裝在泵和油箱吸油管途中。9/20/20234.4液壓輔助元件

濾油器（filter）

1．濾油器的結(jié)構(gòu)圖3－16所示，為無外殼濾清器，安裝在油箱內(nèi)，拆裝不方便，但價格便宜。9/20/20234.4液壓輔助元件

4.4.2濾油器（filter）

1．濾油器的結(jié)構(gòu)

路用濾油器有壓力管用濾油器及回油管用濾油器。圖3-17所示壓力管用濾油器，因要受壓力管路中的高壓力，故耐壓力問題必須考慮；回油管用濾油器是裝在回油管路上，壓力低，只需注意沖擊壓力的發(fā)生。就價格而言，壓力管路用濾油器較回油管路用濾油器貴出許多。9/20/20234.4液壓輔助元件

2．濾油器的選用選用濾油器時應(yīng)考濾到如下問題：1）過濾精度原則上大于濾芯網(wǎng)目的污染物就不能通過濾芯。濾油器上的過濾精度常用能被過濾掉的雜質(zhì)顆粒的公稱尺寸大小來表示。系統(tǒng)壓力越高，過濾精度越低。表3－1為液壓系統(tǒng)中建議采用的過濾精度。9/20/20234.4液壓輔助元件

2）液壓油通過的能力液壓油通過的流量大小和濾芯的通流面積有關(guān)。一般可根據(jù)要求通過的流量選用相對應(yīng)規(guī)格濾油器。（為減低阻力，濾油器的容量為泵流量的2倍以上）。3）耐壓選用濾油器時尤須注意系統(tǒng)中沖擊壓力的發(fā)生。而濾油器的耐壓包含濾芯的耐壓和殼體的耐壓。一般濾芯的耐壓為0.01~0.1MPa,這主要靠濾芯有足夠的通流面積，使其壓降小，以避免濾芯被破壞。濾芯被堵塞，壓降便增加。必須注意濾芯的耐壓和濾油器的使用壓力是不同的，當(dāng)提高使用壓力時，要考慮殼體是否承受得了而和濾芯的耐壓無關(guān)。9/20/20234.4液壓輔助元件

3．濾油器的安裝位置圖3－18列出了液壓系統(tǒng)中濾油器幾種可能的安裝位置。9/20/20234.4液壓輔助元件

3．濾油器的安裝位置圖3－18列出了液壓系統(tǒng)中濾油器幾種可能的安裝位置。1）濾油器（濾清器）1安裝在泵的吸入口，其作用如前文所述。2）濾油器2安裝在泵出口，屬于壓力管路用濾油器，在保護泵以外的其它元件。一般裝在溢流閥下游管路上或和安全閥并聯(lián)，以防止濾油器被堵塞時泵形成過載。3）濾油器3安裝在回油管路上，屬于回油管用濾油器，此濾油器的殼體耐壓性可較低。4）濾油器4安裝在溢流閥的回油管上，因其只通泵部分的流量，故濾油器容量可較小。如其容量2、3相同，則通過流速降低，過濾效果更好。5）濾油器5為獨立的過濾系統(tǒng)，其作用在不斷凈化系統(tǒng)中之液壓油，常用在大型的液壓系統(tǒng)里。9/20/20234.4液壓輔助元件

4.4.3空氣濾清器

為防止灰塵進入油箱，通常在油箱的上方通氣孔裝了空氣濾清器。有的油箱利用此通氣孔當(dāng)注油口，如圖3－18所示為帶注油口的空氣濾清器?？諝鉃V清器的容量必須使液壓系統(tǒng)即使達到最大負(fù)荷狀態(tài)時，仍能保持大氣壓力的程度。9/20/20234.4液壓輔助元件

4.4.4油冷卻器一般說來，造成油箱散熱面積不夠，必須采用冷卻器來抑制油溫的原因有三：1）因機械整體的體積和空間使油箱的大小受到限制。2）因經(jīng)濟上的理由，需要限制油箱的大小等。3）要把液壓油的溫度控制得更低。油冷卻器可分成水冷式和氣冷式兩大類。9/20/20234.4液壓輔助元件

1．水冷式油冷油器

水冷式油冷卻器通常都采用殼管式（shell-and–tubetype）油冷卻器，它是由一束小管子（冷卻管）裝置在一個外殼里所構(gòu)成。9/20/20234.4液壓輔助元件

1．水冷式油冷油器

殼管式油冷器形式多種，但一般都采用直管形油冷卻器，如圖3－20所示。其構(gòu)造是把直管形冷卻管裝在一外殼內(nèi)，兩端再用可移動的端蓋（管帽）封閉，金屬隔板裝置在內(nèi)，使液壓油產(chǎn)生垂直于冷卻管流動以加強熱的傳導(dǎo)。冷卻管通常由小直徑管子組成，材料可用鋁、鋼、不銹鋼無縫鋼管，但為增加熱傳效果，一般采用銅管并在銅管上滾牙以增進散熱面積。冷卻管的安裝分為固定式和可移動式兩種，可移動式冷卻器可由外殼中抽出來清洗或修理；固定式固定在內(nèi)不能取出。

冷卻器的外殼是由2"~30"開口的管子構(gòu)成，材料可用鋁、銅或不銹鋼管等。9/20/20234.4液壓輔助元件

2．氣冷式油冷卻器

氣冷式構(gòu)造如圖3－21所示，由風(fēng)扇和許多帶散熱片的管子所構(gòu)成。油在冷卻管中流動，風(fēng)扇使空氣穿過管子和散熱片表面，使液壓油冷卻。其冷卻效率較水冷低，但如果冷卻水取得不易或水冷式油卻器不易安裝的場所，必須采用氣冷式，尤以行走機械的液壓系統(tǒng)使用較多。9/20/20234.4液壓輔助元件

3．油冷卻器安裝的場所

油冷卻器安裝在熱發(fā)生體附近，且液壓油流經(jīng)油冷卻器時，壓力不得大于1MPa。有時必須以安全閥來保護，以使它免于高壓的沖擊而造成損壞。1）熱發(fā)生源，如溢流閥附近，如圖3－22所示。9/20/20234.4液壓輔助元件

3．油冷卻器安裝的場所3）如液壓裝置很大且運轉(zhuǎn)的壓力很高，此時使用獨立的冷卻系統(tǒng)，如圖3－24所示。9/20/20234.4液壓輔助元件

4．油冷卻器的冷卻水為防止冷卻器累積過多的水垢影響熱交換效率，可在冷卻器裝一濾油器。冷卻水要采用清潔的軟水。9/20/20234.4液壓輔助元件

4.4.5蓄能器（accumulators）1．蓄能器功用蓄能器是液壓系統(tǒng)中一種儲存油液壓力能的裝置，其主要功用如下：作輔助動力源：在液壓系統(tǒng)工作循環(huán)中不同階段需要的流量變化很大時，常采用蓄能器和一個流量較小的泵組成油源。當(dāng)系統(tǒng)需要很小流量時，蓄能器將液壓泵多余的流量儲存起來；當(dāng)系統(tǒng)短時期需要較大流量時，蓄能器將儲存的液壓油釋放出來與泵一起向系統(tǒng)供油。在某些特殊的場合：如驅(qū)動泵的原動機發(fā)生故障，蓄能器可作應(yīng)急能源緊急使用；如現(xiàn)場要求防火防爆，也可用蓄能器作為獨立油源。(2)保壓和補充泄漏：有的液壓系統(tǒng)需要較長時間保壓而液壓泵卸載，此時可利用