車輛液壓傳動與控制技術(shù)課件：液壓閥 -

液壓閥【教學(xué)目標(biāo)】通過本章的學(xué)習(xí)，使讀者能過掌握車輛液壓傳動系統(tǒng)中各種液壓閥的工作原理、基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)特性等方面的知識，并能合理設(shè)計(jì)和選用液壓閥，并進(jìn)行必要的液壓傳動裝置驗(yàn)算?！窘虒W(xué)要求】上一頁下一頁【導(dǎo)入案例】

車輛自動變速器工作時(shí)，動力由液力變矩器經(jīng)變速齒輪箱傳到驅(qū)動輪，油泵輸出流量經(jīng)主壓力調(diào)壓閥到液力變矩器，另一路以主壓力調(diào)壓閥調(diào)節(jié)的主油路壓力進(jìn)入由操縱手柄控制的手動閥，經(jīng)手動閥將主油路和油門調(diào)壓閥、手動閥及速度調(diào)壓閥接通，油門調(diào)壓閥根據(jù)油門踏板位置輸出油門訊號，油壓進(jìn)入換檔閥、速度調(diào)壓閥，根據(jù)車速輸出速度訊號油壓也進(jìn)入換檔閥；根據(jù)這兩個(gè)訊號油壓，換檔閥使某些換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)（換檔離合器，制動器）動作，變速器便在某一檔位工作，當(dāng)油門開度和車速變化到一定程度，換檔控制閥再根據(jù)訊號油壓自動使變速器升入高檔或降入低檔。

圖4.1液壓閥在車輛變速器中的應(yīng)用4.1概述任何執(zhí)行機(jī)構(gòu)都要求產(chǎn)生一定力（或轉(zhuǎn)矩），運(yùn)動速度可以調(diào)節(jié)、并可以改變運(yùn)動方向。因此，在液壓系統(tǒng)中，除了能量轉(zhuǎn)換裝置——液壓泵和液壓馬達(dá)(以及液壓缸)外，還必須采用各種不同類型的液壓閥，組成液壓系統(tǒng)的控制調(diào)節(jié)裝置，用來控制和調(diào)節(jié)由液壓泵輸送到各液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)中去的液流壓力、流量和方向。1.液壓閥的分類從閥的工作壓力看，還可分為低壓型、中壓型和高壓型三類。低壓型工作壓力為小于6.3MPa，中壓型的工作壓力為6.3~21MPa，高壓型的工作壓力為21～32MPa。液壓閥有如下共性：①所有閥都由閥體、閥芯和操縱部分(手動、機(jī)械、電動)所組成。②都是通過改變通流面積或通路來實(shí)現(xiàn)操縱控制作用的。上一頁下一頁返回

表4—1液壓閥可按不同的特征進(jìn)行分類上一頁下一頁返回2.對液壓閥的總的基本要求是：①動作靈敏、平穩(wěn)，沖擊和振動要盡量小。②液流通過時(shí)壓力損失要小。③密封性好。④結(jié)構(gòu)緊湊，通用性大。3.液壓閥的連接方式有以下幾種：①管式連接：各閥類元件直接用油管相連，不需要專門的連接板，管道較短。但更換元件比較麻煩，元件一般比較分散。②板式連接：需要專門的連接板，板的前面安裝閥，板的后面接油管，更換元件方便，便于安裝維修，同時(shí)也便于將元件集中在一起，操作和調(diào)整比較方便。常用的板式連接可以分為以下幾種：③組合塊連接：采用通用化組合塊，在組合塊上加工出壓力油路、回油路、控制油路和泄油路等。由于組合塊是標(biāo)準(zhǔn)化的液壓部件，每個(gè)組合塊可以是一種液壓基本回路，因此設(shè)計(jì)者只要選擇幾種標(biāo)準(zhǔn)液壓回路的組合塊，再自己設(shè)計(jì)少數(shù)的專用塊，便可很方便地組成復(fù)雜的液壓系統(tǒng)。④疊加閥連接：將元件本身做成各種標(biāo)準(zhǔn)塊，直接互相疊裝在一起進(jìn)行液壓回路的組合。上一頁下一頁返回4.2壓力控制閥壓力控制閥在液壓系統(tǒng)中是用來控制壓力的。它是依靠液體壓力與彈簧力平衡的原理進(jìn)行工作的。按結(jié)構(gòu)分為直動式和先導(dǎo)式兩種；按結(jié)構(gòu)和用途分為溢流閥、減壓閥和順序閥三種。1．溢流閥溢流閥借助于溢去一定量油液來保證液壓系統(tǒng)中壓力為一定值，并防止過載。上一頁下一頁返回閱讀材料4-1

溢流閥主要應(yīng)用如下：

①溢流閥用如圖4.2a，系統(tǒng)具有定量液壓泵，借助于節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量，因此液壓泵供油量總是超過液壓缸的需要，多余油液從溢流閥流回油箱，同時(shí)又保持系統(tǒng)壓力為定值，起恒定系統(tǒng)壓力的作用。在此情況下溢流閥是經(jīng)常溢流的。

②作安全閥用如圖4.2b，系統(tǒng)具有變量液壓泵，借助變量液壓泵改變液壓缸活塞的運(yùn)動速度，系統(tǒng)的壓力隨負(fù)載而變。通常工作時(shí)，系統(tǒng)壓力低于額定壓力，故安全閥經(jīng)常關(guān)閉。當(dāng)負(fù)荷超載時(shí)，系統(tǒng)壓力超過相應(yīng)的額定壓力，安全閥開啟溢流，從而保證系統(tǒng)壓力不致超過額定值，避免系統(tǒng)過載損壞，起安全保護(hù)作用。安全閥只在系統(tǒng)過載時(shí)才溢流。

③作卸荷閥用如圖4.2c，利用溢流閥的遠(yuǎn)控口，可以使系統(tǒng)壓力卸荷。遠(yuǎn)控口通過二位二通電磁滑閥直接通回油箱，所以閥芯左腔油液壓力可克服彈簧力(彈簧很弱)把閥口開到最大限度，回油阻力很小，系統(tǒng)卸荷壓力約0.2~0.3MPa。

④作背壓閥用如圖4.2d溢流閥可接在系統(tǒng)的回油路上做背壓閥用。這相當(dāng)于在回油路上串接一個(gè)可以調(diào)節(jié)的液壓阻力，以形成一定的回油壓力，這種壓力叫做背壓(一般小于0.6MPa)。利用背壓可以改進(jìn)液壓缸運(yùn)動的平穩(wěn)性。

a）b）c）d）圖4.2溢流閥的應(yīng)用1—定量泵；2—節(jié)流閥；3—液壓缸；4—溢流閥；5—變量泵；6—換向閥a)溢流閥在油路中起溢流作用b)溢流閥在油路中起安全溢流作用c)溢流閥在油路中起卸荷作用d)溢流閥在油路中起背壓作用上一頁下一頁返回1）溢流閥的工作原理①直動式溢流閥直動式溢流閥是直接改變壓迫閥芯的彈簧的預(yù)壓縮量，以調(diào)定溢流閥的工作壓力。直動式溢流閥按閥芯形式不同可分為球芯、錐芯和柱芯三種。圖4.3為柱芯溢流閥。柱芯溢流閥在未工作前，閥口有一定的搭接量(一般2mm左右)。閥打開前，閥芯必須先移動此搭接量。閥開時(shí)，閥芯雖有振動，但閥芯底部不易與閥體發(fā)生撞擊，故噪聲較小。壓力油從P口進(jìn)入閥內(nèi)，少量油液可以從閥芯下部有阻尼作用的中心小孔a進(jìn)入閥芯底部，推動閥芯克服彈簧力上升，從而打開閥口使油液節(jié)流降壓通過，再從回油口O流回油箱。借助閥芯阻尼孔的作用，可減小閥芯的振動，提高閥的工作平穩(wěn)性。但由于動作反應(yīng)慢，壓力超調(diào)量較大。通過閥芯上部封油部泄漏的油液，集積在彈簧腔內(nèi)，這部分泄漏油液可借b孔與回油口O相通，隨同溢流油液一起回油箱，這種泄漏方式稱為內(nèi)泄。內(nèi)泄通路是必需的，否則彈簧腔油液閉死，閥芯不能自由運(yùn)動，溢流閥不能正常工作。柱芯溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)，閥芯的作用力平衡方程為（4-1）

上一頁下一頁返回式中——進(jìn)油口壓力：

——閥芯直徑；

——彈簧剛度；

——彈簧的預(yù)壓縮量；

——閥口開度。上一頁下一頁返回通常溢流閥工作時(shí)的閥口開度相對于彈簧預(yù)壓縮量是很小的。分析系統(tǒng)的液壓回路時(shí)，一般可以把溢流閥的工作壓力p近似地看成一個(gè)常數(shù)，即等于開啟壓力。柱芯溢流閥的閥口屬于銳邊縫隙節(jié)流口，通過節(jié)流口的溢流量Q可用下式表示上一頁下一頁返回（4-5）式中Q——溢流閥的流量；

——無因次流量系數(shù)(c=0.60～0.65)；

——閥芯直徑；

——閥口開度；

——油液密度；

——溢流閥進(jìn)口壓力。式(4-2)減式(4-3)得(4-6)將上式代入式(4-5)，得溢流閥的流量壓力特性(4-7)上一頁下一頁返回上一頁下一頁返回根據(jù)式(4-7)可畫出溢流閥的流量壓力特性曲線，如圖4.4所示。從式(4-7)可看出壓力p上升至等于開啟壓力pk時(shí)溢流閥開始打開，但溢流量Q仍為零。一旦有流量Q通過溢流閥時(shí)，溢流閥的工作壓力p就要大于開啟壓力pk。隨著溢流量Q的增加，工作壓力p按類似拋物線的曲線規(guī)律增加，如圖4.4所示。當(dāng)Q達(dá)到溢流閥的額定流量(通常就是液壓泵的全部流量)Qn時(shí)，壓力相應(yīng)達(dá)到最大值，與pk之差稱為調(diào)壓偏差。

（4-8）為使系統(tǒng)工作壓力不受執(zhí)行元件速度變化影響，溢流閥的調(diào)壓偏差應(yīng)當(dāng)越小越好?？梢杂脕肀硎鞠鄬φ{(diào)壓偏差：將式(4-3)和式(4-4)代入上式可得(4-9)(4-10)上一頁下一頁返回當(dāng)溢流閥的調(diào)定壓力為額定壓力時(shí)，一般=2％～5％。

圖4.4溢流閥的流量壓力特性曲線

從式(4-10)可以看出，要想縮小溢流閥的調(diào)壓偏差，只要增大彈簧的預(yù)壓縮量就可達(dá)到目的。增大x0就意味著相應(yīng)減小彈簧剛性k。因此溢流閥希望采用剛度較小的軟彈簧。

圖4.4為溢流閥的流量壓力特性曲線，橫坐標(biāo)為壓力，縱坐標(biāo)為流量，通過調(diào)節(jié)溢流閥彈簧的預(yù)緊力，可以獲得溢流閥的無數(shù)個(gè)流量壓力特性，系統(tǒng)的流量壓力變化按圖中曲線規(guī)律變化。②先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥由主滑閥和先導(dǎo)調(diào)壓閥兩部分組成。其特點(diǎn)是主閥芯上下兩端油腔都通進(jìn)油口P。先導(dǎo)調(diào)壓閥關(guān)閉時(shí)，主閥芯兩端承受的油液壓力是平衡的。閱讀材料4-2先導(dǎo)式溢流閥的原理圖如圖4.5所示。圖4.5先導(dǎo)式溢流閥的原理圖

先導(dǎo)式溢流閥也可以用作卸荷閥，使主油路卸荷，可將遠(yuǎn)程控制口K通過微型電磁滑閥和油箱接通，由于閥芯上部的壓力接近于零，閥芯向上抬到最高位置，由于彈簧FH很軟，所以這時(shí)壓力油口壓力很低，使主油路泄荷，卸荷壓力越低，系統(tǒng)的功率損失就越小。將溢流閥和微型電磁閥組合在一起的YE型電磁溢流閥，如圖4.6所示。其工作原理為，當(dāng)電磁鐵斷電時(shí)，二位二通電磁滑閥的通路被隔開，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，二位二通電磁滑閥的通路被接通，溢流閥可使整個(gè)系統(tǒng)低壓卸荷。圖4.6電磁溢流閥用于卸荷圖4.7為先導(dǎo)型溢流閥。下部主閥是柱芯式溢流閥，上部先導(dǎo)閥是錐芯式溢流閥。油腔f和進(jìn)油口相通，油腔d和回油口相通。壓力油從進(jìn)油腔f進(jìn)入，通過孔g作用于閥芯7的下端，同時(shí)又經(jīng)阻尼孔e進(jìn)入閥芯的上部，并經(jīng)孔b、孔a作用于先導(dǎo)調(diào)壓錐閥3上。當(dāng)系統(tǒng)壓力p較低，還不能打開先導(dǎo)調(diào)壓閥時(shí)，錐閥3關(guān)閉，沒有油液經(jīng)過阻尼孔e，所以閥芯7兩端的油壓相等，在閥芯上部彈簧6的作用下，使閥芯處在最下端的位置，將閥芯封閉。因?yàn)閺椈?的力量只需克服閥芯的摩擦力，所以可以做得較軟。

當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到能夠打開先導(dǎo)調(diào)壓閥時(shí)，錐閥3就壓縮調(diào)壓彈簧2將閥口打開，壓力油通過阻尼孔e、孔b和孔a，經(jīng)錐閥3，孔h流回主閥油腔d，再流回油箱。由于阻尼孔的作用，產(chǎn)生壓力降，所以閥芯7下部的油壓p大于上部的油壓pl。當(dāng)閥芯兩端壓力差所產(chǎn)生的作用超過彈簧6的作用時(shí)，主閥被頂起，打開主閥，油腔f和油腔d連通，大量油液通過主閥口節(jié)流降壓，再經(jīng)回油口O流回油箱。用調(diào)節(jié)螺帽l調(diào)節(jié)彈簧2的壓緊力，就可以調(diào)整溢流閥進(jìn)油口處的壓力。

圖4.7先導(dǎo)型溢流閥1—調(diào)節(jié)螺帽；2—調(diào)壓彈簧；3—錐閥；4—先導(dǎo)閥座；5—先導(dǎo)閥體6—彈簧；7—主閥芯；8—主閥體當(dāng)溢流閥穩(wěn)定工作時(shí)，閥芯的作用力平衡方程為從上式可看出，當(dāng)進(jìn)油口的壓力p較大，由于閥芯上腔有壓力p1平衡，彈簧6可以做得較軟，因此當(dāng)溢流量變化而引起主閥芯位置x改變時(shí)，彈簧壓力的變化很小。而且主閥芯上部壓力p1在先導(dǎo)閥的調(diào)壓彈簧調(diào)定后基本上是定值，所以進(jìn)油口壓力p的數(shù)值在溢流量變化時(shí)變動較小，即調(diào)壓偏差小，這就克服了直動溢流閥調(diào)壓偏差較大的缺點(diǎn)。圖4.8表示直動式和先導(dǎo)式兩種溢流閥的流量壓力特性的比較。上一頁下一頁返回圖4.8直動式和先導(dǎo)式溢流閥的流量壓力特性比較閱讀材料4-3對溢流閥的要求①調(diào)壓偏差要小。即流過溢流閥的流量變化時(shí)，系統(tǒng)的壓力變化要小。一般在0.2～0.4MPa。②靈敏度要高，壓力超調(diào)量要小。系統(tǒng)中換向閥突然關(guān)閉或油缸突然停止運(yùn)動而不需要油液時(shí)，溢流閥要能迅速增大開度。因?yàn)檫@時(shí)液壓泵還在供油，如果溢流閥的閥芯動作不靈敏，不能迅速抬起增大閥口開度，系統(tǒng)中的大量油液就不能順利排出，系統(tǒng)壓力就會突然升高，超過溢流閥的調(diào)定壓力，這超過部分的壓力值稱為壓力超調(diào)量。該值過大可能引起系統(tǒng)中液壓沖擊，它會使系統(tǒng)各元件受力增加，影響系統(tǒng)壽命。③工作平穩(wěn)，壓力波動要小。即在穩(wěn)定狀態(tài)下，調(diào)定壓力的波動值要小。壓力波動與液壓源(流量和壓力)脈動、閥芯結(jié)構(gòu)、阻尼大小、彈簧參數(shù)，以及油溫變化等因素有關(guān)。一般壓力波動在±（0.1～0.3）MPa。④卸載壓力要小。⑤當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，泄漏量要小。圖4.9為溢流閥的壓力示波圖。為壓力超調(diào)量，為壓力調(diào)整時(shí)間，一般=0.1～0.5s，為卸荷時(shí)間，一般要求=0.03～0.1s。圖4.9溢流閥的壓力示波圖2．減壓閥減壓閥是用來減低液壓系統(tǒng)中某一部分的壓力，使這一部分得到比液壓泵所供油較低的穩(wěn)定壓力，用來控制出口壓力為定值的。減壓閥在各種夾緊系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)中應(yīng)用較多。圖4.10為減壓閥用于夾緊油路的原理圖。液壓泵l除供給主工作油缸壓力油外，還經(jīng)過減壓閥2、單向閥3及換向閥4進(jìn)入夾緊油缸5。夾緊工件所需力的大小，可以用減壓閥來調(diào)節(jié)。單向閥可以防止工件在停車時(shí)從夾緊裝置中掉下來。

1）減壓閥的工作原理減壓閥也有直動式和先導(dǎo)式兩種。由于一般要求輸入壓力穩(wěn)定，所以多采用先導(dǎo)式減壓閥，但調(diào)速閥內(nèi)的減壓閥屬直動式。①直動式減壓閥圖4.11為直動式減壓閥。高壓油從進(jìn)口p1進(jìn)入，低壓油從出口p2引出。出口p2的低壓油可以通過閥芯的徑向孔和中心孔進(jìn)入閥芯的下端油腔，產(chǎn)生向上推力，推動閥芯克服彈簧作用力。使閥芯抬起，關(guān)閉節(jié)流口。當(dāng)油壓p1未進(jìn)入減壓閥時(shí)，閥芯在彈簧力作用下處于最下端位置，閥口全開，所以減壓閥是常開閥。上一頁下一頁返回當(dāng)出口壓力p2小于減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，閥芯上端的彈簧作用力大于下端的油壓推力，閥芯便向下移動，增大節(jié)流口的開度x，以使出口壓力p2增高。當(dāng)出口壓力p2超過減壓閥的調(diào)定壓力時(shí)，閥芯下端油壓推力大于上端的彈簧作用力，閥芯便向上抬起，減小節(jié)流口的開度x，以便出口壓力p2降低。上一頁下一頁返回圖4.10減壓閥用于夾緊回路

圖4.11直動式減壓閥當(dāng)出口壓力p2降低到與彈簧的調(diào)定壓力平衡時(shí)，節(jié)流口便保持適當(dāng)開度x，使出口壓力保持恒定，閥芯便處于平衡狀態(tài)。此時(shí)閥芯作用的平衡方程為：

上式中，閥口開度x是一個(gè)變量，它隨進(jìn)口壓力

和通過閥口的流量Q而變。

增大，x就自動減??；Q增大，x就自動增大。雖然x是一個(gè)變量，但x與

相比是一個(gè)較小的值，在初步分析時(shí)，可以忽略，因此

近似于下式：

上一頁下一頁返回

(4-14)為了使因x的變化而引起的調(diào)壓偏差減至最小，減壓閥的彈簧也需采用剛性較小的軟彈簧。由于減壓閥的出口油液有壓力，減壓閥的泄油必須專門設(shè)回油管引回油箱。②先導(dǎo)式減壓閥圖4.12是先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)和符號，高壓油從油口d進(jìn)入，低壓油從油口f引出。低壓油口f通過小孔g與閥芯的下端接通，并通過阻尼孔e流入閥芯的上腔，又通過通孔b和a作用在先導(dǎo)錐閥3上。當(dāng)出油口f的壓力小于調(diào)定壓力時(shí)，先導(dǎo)錐閥3關(guān)閉，阻尼孔e中沒有油液流動，閥芯上下兩端壓力相等，這時(shí)閥芯在彈簧的作用下處于最下端位置，節(jié)流口x全部打開。當(dāng)出油口f的壓力超過調(diào)定壓力時(shí)，低壓油經(jīng)過阻尼孔e打開先導(dǎo)錐閥3流出。由于存在阻尼孔，閥芯下部壓力大于上部壓力。當(dāng)這個(gè)壓力差所產(chǎn)生的作用力大于彈簧力時(shí)，閥芯上移，使節(jié)流口的縫隙減小，從而降低了出油口的壓力，并使作用在閥芯上的油壓力和彈簧力在新的位置上重新達(dá)到平衡。因此，當(dāng)進(jìn)油壓力或流進(jìn)減壓閥的流量變化時(shí)，出口處的低壓油壓力均可維持在調(diào)整好的壓力附近。上一頁下一頁返回圖4.12先導(dǎo)型減壓閥1—調(diào)節(jié)螺帽；2—調(diào)壓彈簧；3—錐閥；4—先導(dǎo)閥座；5—先導(dǎo)閥體；6—主閥體；7—主閥芯；8—彈簧

2）減壓閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)減壓閥有三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①閥口是常開的；②控制閥口開閉的油液來自出油口；③泄油回油箱采用外泄方式。這三個(gè)特點(diǎn)也完全反映在減壓閥的符號圖上。3．順序閥順序閥是用來控制液壓系統(tǒng)中兩個(gè)以上工作機(jī)構(gòu)先后動作順序的。圖4.13是利用順序閥來實(shí)現(xiàn)定位與夾緊的順序動作的。系統(tǒng)的壓力升到p1推動定位液壓缸完成定位，此后系統(tǒng)壓力繼續(xù)升高，達(dá)到p2后，打開單向順序閥，推動夾緊油缸把工件夾緊。工作壓力的關(guān)系是p1<p2<p電磁閥換向后，高壓油同時(shí)進(jìn)入定位和夾緊液壓缸，拔出定位銷，松開工件，此時(shí)夾緊缸的回油通過單向閥。1）順序閥的工作原理順序閥可分為兩類：一類是直接利用閥的進(jìn)油壓力來控制的自控順序閥；另一類是利用外來油壓進(jìn)行控制的遙控順序閥。在調(diào)壓方式上，順序閥也可分直動式和先導(dǎo)式兩種，一般先導(dǎo)式用于壓力較高的液壓系統(tǒng)中。①自控順序閥圖4.14為自控型順序閥，它是自控式直動低壓順序閥。它的工作原理和溢流閥相似。不同之點(diǎn)是順序閥的調(diào)定壓力要低于進(jìn)口壓力，工作時(shí)，由于進(jìn)口壓力超過調(diào)定壓力，閥芯抬起較高，閥口的節(jié)流作用不大，出口壓力基本上等于進(jìn)口壓力。此外，因?yàn)槌鲇涂趐2仍是通向系統(tǒng)中某一執(zhí)行元件的壓力油路，因此順序閥的泄油必須設(shè)置單獨(dú)回油管。

圖4.13用順序閥實(shí)現(xiàn)定位與夾緊順序動作圖4.14自控型順序閥②遙控順序閥(液動順序閥)圖4.15所示為液動順序閥，它是遙控式先導(dǎo)中壓順序閥。它和自控式順序閥的主要差別在于遙控式的閥芯下部有一個(gè)控制口K。閥口的開閉不是由進(jìn)油壓力來控制，而是由外來控制油壓來控制。遙控順序閥的泄漏油應(yīng)從外部回油。遙控順序閥可作卸荷閥用，p1接液壓泵，p2接油箱，卸荷油壓接K，當(dāng)卸荷油壓升高超過閥的調(diào)定壓力時(shí)，順序閥打開，液壓泵卸荷。2）壓力繼電器①壓力繼電器的應(yīng)用壓力繼電器的作用是當(dāng)液壓系統(tǒng)中的油壓達(dá)到一定數(shù)值后，發(fā)出信號，操縱電磁閥或通過中間繼電器接通下一個(gè)動作，借以實(shí)現(xiàn)順序控制和安全保護(hù)。圖4.16是壓力繼電器的應(yīng)用舉例。當(dāng)液壓缸碰上死擋鐵后，缸的進(jìn)油腔壓力升高，達(dá)到調(diào)定值，壓力繼電器3發(fā)出電信號，使電磁鐵1斷電，2吸合，液壓缸快速退回。

②壓力繼電器的工作原理常見的壓力繼電器如圖4.17所示，它的控制油口K和液壓系統(tǒng)相連接，當(dāng)壓力油達(dá)到調(diào)定值時(shí)，壓力油作用在橡膠薄膜11上，通過11可推動柱塞10向上移動，壓縮彈簧2，直到件4的肩部碰到套3為止。與此同時(shí)，柱塞10的錐面推動鋼球6和7徑向移動，鋼球6推動杠桿13繞銷軸12逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，壓下微動開關(guān)14的觸頭，發(fā)出電信號。發(fā)出電信號的油壓可用彈簧2上端的螺釘1來調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力降到一定值時(shí)，彈簧2和9通過鋼球5和7將柱塞10壓下，這時(shí)鋼球6落入柱塞10的錐面槽內(nèi)，微動開關(guān)14復(fù)位并將杠桿13推回，電路斷開。彈簧9的作用力經(jīng)鋼球7作用在柱塞10的錐面上，除有一向下的分力要將柱塞10往下壓外，還有一徑向分力，使柱塞10的一邊緊靠在閥體的內(nèi)壁上。這樣，當(dāng)柱塞10運(yùn)動時(shí)，柱塞和閥體間就有一定的摩擦力。由于摩擦力的方向是和柱塞運(yùn)動的方向相反，當(dāng)控制油口K中的油壓把柱塞向上推時(shí)，摩擦力與壓力油的作用力方向相反，壓力油除要克服彈簧力外，還要克服摩擦力。而當(dāng)油壓降低，彈簧力把柱塞向下推時(shí)，摩擦力與壓力油的作用方向相同，所以松開微動開關(guān)的油壓要比壓下微動開關(guān)的油壓小些。用螺釘8可以調(diào)節(jié)彈簧9的作用力，因而也就可以調(diào)節(jié)壓下和松開微動開關(guān)的油壓差值。

圖4.15液動順序閥圖4.16壓力繼電器的應(yīng)用圖4.17壓力繼電器1，8—螺釘；2，9—壓縮彈簧；3—套；4—件；5，6，7—鋼球；10—柱塞；11—橡膠薄膜；12—銷軸；13—杠桿；14—微動開關(guān)；3.密封液壓系統(tǒng)的漏油問題是一個(gè)十分嚴(yán)重的問題。液壓系統(tǒng)漏油污染環(huán)境，使系統(tǒng)不能很好工作。解決密封是一個(gè)很重要的問題。需要密封的地方可以分為三種情況：相接的固定件、直線移動件、轉(zhuǎn)動件。這里僅介紹固定件間的密封，如管接頭；元件的端蓋；元件與連接板間的密封。1）紙墊兩個(gè)平面接觸由于微觀的不平度影響，即使兩個(gè)面壓得很緊，壓力油也會從接觸面滲出。如在兩個(gè)平面間增加一張紙墊，可以改善密封性能。紙墊可用描圖紙或繪圖紙。紙墊一般只適合于低壓。2）銅墊或鋁墊這種密封只要保證有足夠均勻的壓緊力，便能承受很高的壓力。銅墊第二次使用時(shí)要經(jīng)過回火。3）密封膠管螺紋等連接要用密封膠，它可自由成型，能在復(fù)雜形狀表面上成型，因此可降低零件的加工精度。涂膠前先要除去零件上的油、水、灰塵和鐵銹，一般兩邊各涂0.06～0.1mm左右，然后經(jīng)過一段時(shí)間干燥再緊固。4）“O”形圈

接口為圓孔時(shí)，可采用橡膠件“O”形圈密封。采用“O”形圈密封要注意“O”形圈槽的尺寸，要保證一定的壓縮量(固定密封時(shí)最佳初始壓縮量取15%～20%)。這種密封裝置作用可靠，適用范圍廣，非圓形孔也可采用“O”形圈密封。4.3方向控制閥方向控制閥用于控制液壓系統(tǒng)中油流方向或通路，以改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方向和工作順序。方向控制閥主要有單向閥和換向閥兩大類。

1．單向閥單向閥的作用是使油液只能向一個(gè)方向流動，不能反向流動。對單向閥的性能要求是：

1）油液正向流通時(shí)阻力要小，即壓力損失要??；

2）油液不能反向通過，閥芯和閥座接觸的密封性要好，應(yīng)沒有泄漏或泄漏很??；3）動作應(yīng)靈敏，工作時(shí)不應(yīng)有撞擊和噪音。圖4.18a是用鋼球作閥芯，這樣可簡化制造工藝，適用于小流量。彈簧右端用彈性卡圈支承。圖4.18b和c是采用帶錐面的閥芯。其中，b是管式單向閥，當(dāng)油液從進(jìn)口P1流入時(shí)，克服彈簧3的作用力，頂開閥芯2，經(jīng)過閥芯上的四個(gè)徑向孔a及內(nèi)孔b從出口P2流出。c是板式單向閥，壓力油從進(jìn)油口P1流入，頂開閥芯，直接流向出油口P2，不經(jīng)閥芯的中心孔。板式單向閥用螺釘(圖中未表示)將閥體固定在連接板上，用兩個(gè)O型橡膠密封圈對進(jìn)出油口進(jìn)行密封。d表示單向閥的符號。上一頁下一頁返回單向閥中的彈簧主要是用來克服閥芯的摩擦阻力和慣性力，使關(guān)閉迅速可靠，所以彈簧壓力應(yīng)較小，以免液流正向通過時(shí)產(chǎn)生過大的壓力降。一般單向閥的開啟壓力約0.035～0.5MPa。當(dāng)額定流量通過單向閥時(shí)，其壓力損失一般不超過0.1～0.3MPa；當(dāng)利用單向閥作背壓閥時(shí)，應(yīng)換上較硬的彈簧，使回油保持一定的背壓力，背壓閥的背壓壓力一般為0.2～0.6MPa。圖4.18常用的中壓型單向閥圖4.19液控單向閥

除了一般的單向閥外，還有液控單向閥。圖4.19為液控單向閥。當(dāng)控制油口K不通過壓力油時(shí)，油只可以從進(jìn)油口P1進(jìn)入，頂開閥芯從出油口P2流出，反向不通。當(dāng)控制油口K接通壓力油時(shí)，活塞1左部受油壓作用，而活塞的右腔是和泄油口相通的(圖中未表示)，所以活塞1向右運(yùn)動，借頂桿2將錐芯向右頂開，于是P1和P2兩腔接通，油可以從兩個(gè)方向自由流動。液控單向閥的最小液控壓力約為主油路壓力的30%～40%。閱讀材料4-4液控單向閥在車輛支腿中的應(yīng)用如圖4.20所示。液控單向閥主要用于隨車吊的安全支腿的控制，從圖中可以看出，作業(yè)中不伸出液壓支腿，不利于施工安全。abcdef圖4.20液控單向閥在車輛支腿中的應(yīng)用2．換向閥換向閥的作用是利用閥芯和閥體的相對運(yùn)動，來變換油液的流動方向，接通或關(guān)閉油路。換向閥的應(yīng)用很廣，種類也多。對換向閥的主要要求是：1）油液流經(jīng)換向閥的壓力損失要??；2）各關(guān)閉閥口泄漏要??；3）換向閥要可靠，換向要平穩(wěn)迅速。根據(jù)閥芯運(yùn)動方式的不同，換向閥可分為滑閥式和轉(zhuǎn)閥式兩種，滑閥式應(yīng)用較廣。根據(jù)閥芯操作方式的不同，換向閥可分為手動換向閥、機(jī)動換向閥、電磁換向閥、液動換向閥、電液動換向閥等。根據(jù)工作位數(shù)的不同，換向閥可分為兩位的、三位的等。根據(jù)控制的通道數(shù)不同，換向閥可分為兩通的、三通的、四通的、五通的等。

3.轉(zhuǎn)閥圖4.20為三位四通轉(zhuǎn)閥。當(dāng)閥芯處在圖示位置時(shí)，壓力油從進(jìn)油口P進(jìn)入，通過環(huán)槽c、油溝b與油口A相通，使壓力油進(jìn)入液壓缸(或液壓馬達(dá))的一腔。液壓缸(或液壓馬達(dá))另一腔的回油從油口B進(jìn)入，經(jīng)過油溝e、環(huán)槽a從回油口O流回油箱。如用手柄2將閥芯1順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45°時(shí)，油溝b，e和油口A，B斷開，于是油路不通。如將閥芯再順時(shí)針轉(zhuǎn)45°，油口A就通過油溝e和回油口O相通，而油口B通過油溝d和壓力油口P相通，這樣就實(shí)現(xiàn)了換向。3和4是兩個(gè)叉形布置的撥桿，可以利用兩塊擋鐵分別碰撞撥桿2和4，使轉(zhuǎn)閥機(jī)動換向。圖4.20b為手動操縱三位四通轉(zhuǎn)閥的符號。轉(zhuǎn)閥因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)尺寸受到限制，一般多用在流量較小的場合，作先導(dǎo)閥或小型換向閥使用。

圖4.20轉(zhuǎn)閥4.滑閥式換向閥（1）結(jié)構(gòu)主體。閥體和滑動閥芯是滑閥式換向閥的結(jié)構(gòu)主體。圖4.27所示是其最常見的結(jié)構(gòu)形式。由表可見，閥體上開有多個(gè)通口，閥芯移動后可以停留在不同的工作位置上。（2）滑閥的操縱方式。常見的滑閥操縱方式示于圖4.21中。

圖4.21滑閥操縱方式(a)手動式(b)機(jī)動式(c)電磁動(d)彈簧控制(e)液動(f)液壓先導(dǎo)控制(g)電液控制5.手動換向閥圖4.22為三位四通手動換向閥。a為自動復(fù)位式。P為壓力油入口，A、B為工作油口，分別接通液壓馬達(dá)(或液壓缸)，O為回油口。油槽a通過閥芯上的中心孔和回油口O相通。當(dāng)手柄1上端向左扳時(shí)，閥芯2右移，P和A接通，B和O接通。當(dāng)手柄l上端向右扳時(shí)，閥芯2左移，這時(shí)P和B接通，A通過環(huán)槽a和閥芯2上的中心孔與O連通，實(shí)現(xiàn)了換向。放松手柄時(shí)，右端的彈簧3能自動將閥芯2恢復(fù)到中間原位，使油路斷開，所以稱為自動復(fù)位式。這種滑閥能定位在兩端位置上。如果要滑閥在三個(gè)位置上都能定位，可以將右端的彈簧3部分改為b的鋼球定位式結(jié)構(gòu)。在閥芯右端的一個(gè)徑向孔中裝有一個(gè)彈簧和兩個(gè)鋼球?？梢栽谌齻€(gè)位置上實(shí)現(xiàn)定位。c和d為自動復(fù)位式和鋼球定位式手動滑閥的符號圖。

圖4.22手動滑閥

6.機(jī)動換向閥機(jī)動換向閥也叫行程滑閥，它是用擋鐵或凸輪使閥芯移動來控制油流的方向。機(jī)動滑閥通常是二位的。機(jī)動滑閥有二通、三通、四通、五通幾種。二位二通的分常閉和常開兩種。圖4.23為二位二通常閉式行程滑閥。在圖示位置，閥芯2被彈簧3推向上端，油腔P和A不通。當(dāng)擋鐵壓下滾輪l使閥芯2移到下端，就使油腔P和A接通。圖4.24為幾種換向閥的符號。

圖4.23二位二通常閉式行程滑閥圖4.24換向閥的位和通路符號

7.電磁換向閥電磁換向閥是利用電磁鐵推動閥芯移動來控制油流方向的閥類。電磁鐵是由按鈕開關(guān)、限位開關(guān)、行程開關(guān)或其他電器元件的電訊號來控制的。采用電磁換向閥可使操作輕便，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離自動控制，因此應(yīng)用廣泛。電磁換向閥按使用的電源不同有交流(D型)和直流(E型)兩種。交流電磁閥電源電壓為220V(也有38V或36V的)，直流電磁閥電源電壓為24V或110V。電流電壓波動不得超過額定電壓的85％～105％，電壓太高易燒壞電磁鐵，電壓太低則吸力不夠，工作不可靠。直流電磁鐵啟動力小，換向沖擊小，壽命長，不會過載燒壞，工作可靠，但其換向時(shí)間較長，并需要直流電源，交流電磁鐵不需要特殊的電源，電磁鐵吸力大，換向時(shí)間短，但是換向沖擊大，噪音大，過載易燒壞，可靠性不及直流電磁鐵。為了提高電磁鐵的可靠性，可采用濕式電磁鐵。濕式電磁鐵浸在工作油中，取消了推桿處的密封，因此摩擦力小，復(fù)位性能好，冷卻潤滑好，工作壽命長。

對于行程長、流量大(63L／min)或者要求換向時(shí)間可調(diào)的換向閥，不能直接用電磁鐵推動閥芯，要采用電液換向閥及其他的方式進(jìn)行換向。電磁換向閥一般有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通和五通等各種形式。①構(gòu)造和工作原理圖4.25為電磁換向閥的結(jié)構(gòu)圖。它由閥體1、滑閥(閥芯)2、接線柱3、電磁鐵4、電磁鐵5、彈簧6等零件組成。

圖4.25二位三通電磁換向閥電磁閥的結(jié)構(gòu)如圖4.25所示。線圈通電，銜鐵被吸動，推動頂桿使滑閥閥芯移動接通油路。斷電后，閥芯在彈簧作用下復(fù)位，使油路換向。②中位機(jī)能三位換向閥，當(dāng)閥芯處于中間位置時(shí)，閥的通道內(nèi)部可根據(jù)使用的需要有各種各樣的連通，如圖4.26所示，稱為三位換向閥的中位機(jī)能，圖中P為壓力油口，A、B為工作油口，O為回油口。

圖4.26三位四通電磁閥圖4.27三位換向閥的滑閥機(jī)能“O”型中位機(jī)能特點(diǎn)是：油口全部關(guān)閉，油液不流動，執(zhí)行元件可在任意位置被鎖住。由于液壓缸內(nèi)充滿油液，從靜止到啟動較平衡，但換向時(shí)沖擊較大?！癏”型中位機(jī)能特點(diǎn)是：油口全部連通，液壓泵卸荷，液壓缸處于浮動狀態(tài)。由于回油口通油箱，在停車時(shí)，執(zhí)行元件中的油流回油箱，再次啟動時(shí)，易產(chǎn)生沖擊。由于油口全通，換向時(shí)比“O”型平穩(wěn)，但沖擊量較大，換向精度較低。當(dāng)用于單出桿液壓缸時(shí)，中位機(jī)能不能使液壓缸在任意位置停止?！癕”型中位機(jī)能的特點(diǎn)是：壓力油口P與回油口O連通，其余封閉，液壓泵卸荷，液壓缸可在任意位置停止，啟動平穩(wěn)，換向時(shí)有沖擊現(xiàn)象。其他型式的中位機(jī)能其特點(diǎn)，可以由此類推。在分析和選擇閥的中位機(jī)能時(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)：①系統(tǒng)保壓當(dāng)P口關(guān)閉，系統(tǒng)保壓，液壓泵能用于多缸系統(tǒng)。當(dāng)P口不太通暢地與T口接通時(shí)(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口通暢地與T口接通時(shí)，系統(tǒng)卸荷。

③啟動平穩(wěn)性閥在中位時(shí)，液壓缸某腔如通油箱，則啟動時(shí)該腔內(nèi)因無油液起緩沖作用，啟動不太平穩(wěn)。④液壓缸“浮動”和在任意位置上的停止，閥在中位，當(dāng)A、B兩口互通時(shí)，臥式液壓缸呈“浮動”狀態(tài)，可利用其他機(jī)構(gòu)移動工作臺，調(diào)整其位置。當(dāng)A、B兩口關(guān)閉或與P口連接(在非差動情況下)，則可使液壓缸在任意位置處停下來。三位五通換向閥的機(jī)能與上述相仿。

8.液動換向閥液動換向閥是靠壓力油推動閥芯達(dá)到換向的。圖4.28為三位四通型液動閥的結(jié)構(gòu)和符號。當(dāng)控制油路的壓力油從閥右邊的油口進(jìn)入滑閥右腔時(shí)，閥芯被推向左，使P與B接通，A與O接通。當(dāng)控制油路的壓力油從閥左邊的油口進(jìn)入滑閥左腔時(shí)，閥芯被推向右，實(shí)現(xiàn)了油路的換向。當(dāng)兩個(gè)控制壓力油口都不通壓力油時(shí)，閥芯在兩端彈簧作用下恢復(fù)到中間位置。當(dāng)對液動換向閥的換向性能有較高要求時(shí)，液動閥的兩端裝有可調(diào)節(jié)的單向節(jié)流閥，用來調(diào)節(jié)閥芯的移動速度。

圖4.28三位四通型液動閥的結(jié)構(gòu)和符號1—滑閥（閥芯）；2—液控閥芯；3—可調(diào)單向節(jié)流閥

9.電液動換向閥電液動換向閥是電磁滑閥和液動滑閥的組合。電磁滑閥起先導(dǎo)作用，它可以改變控制液流的流向，以改變液動滑閥的閥芯位置，所以能夠用較小的電磁鐵來控制較大的液流。常用的有二位四通和三位四通等型式。圖4.29所示為一種電液操縱式換向滑閥，它是一個(gè)由電磁閥和液動閥組成的復(fù)合閥，電磁閥操縱控制油流的流動方向，改變液動閥閥芯的位置，起著“先導(dǎo)”的控制作用。液動閥則以其閥芯位置的變化改變主油路上油流的方向，起著“放大”的控制作用。電磁鐵1和3都不通電時(shí)，電磁閥閥芯2處于中位，液動閥閥芯6因其兩端都接通油箱，也處于中位。電磁鐵1通電時(shí)，閥芯2移向右位，壓力油經(jīng)單向閥7接通閥芯6的左端，開度由節(jié)流閥8的開口大小決定。閥芯2和6由各自的定位套定位，與前面幾種操縱型式中的情況相同。在電液操縱式換向閥中，控制主油路的閥芯6不是靠電磁鐵吸力直接推動的，而是靠電磁鐵操縱控制油路上的壓力油推動的，因此推力可以很大而操縱又可以很方便。此外，閥芯6向右或向左移動速度可以分別由節(jié)流閥4或8來調(diào)節(jié)，這就使系統(tǒng)中的執(zhí)行元件能夠得到平穩(wěn)無沖擊的換向，所以這種操縱型式的換向性能是較好的，適用于高壓、大流量的場合。

圖4.29電液換向閥1，3—電磁鐵；2—電磁閥閥芯；4，8—節(jié)流閥；6—液動閥閥芯；5，7—單向閥

換向閥的主要性能，以電磁閥的項(xiàng)目為最多，它主要包括下面幾項(xiàng)：

①工作可靠性

工作可靠性指電磁鐵通電后能否可靠地?fù)Q向，而斷電后能否可靠地復(fù)位。工作可靠性主要取決于設(shè)計(jì)和制造，且和使用也有關(guān)系。液動力和液壓卡緊力的大小對工作可靠性影響很大，而這兩個(gè)力是與通過閥的流量和壓力有關(guān)。所以電磁閥也只有在一定的流量和壓力范圍內(nèi)才能正常工作。這個(gè)工作范圍的極限稱為換向界限，如圖4.30所示。②壓力損失由于電磁閥的開口很小，故液流流過閥口時(shí)產(chǎn)生較大的壓力損失。一般閥體鑄造流道中的壓力損失比機(jī)械加工流道中的損失小。③內(nèi)泄漏量在各個(gè)不同的工作位置，在規(guī)定的工作壓力下，從高壓腔漏到低壓腔的泄漏量為內(nèi)泄漏量。過大的內(nèi)泄漏量不僅會降低系統(tǒng)的效率，引起過熱，而且還會影響執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常工作。

圖4.30電磁閥的換向界限④換向和復(fù)位時(shí)間換向時(shí)間指從電磁鐵通電到閥芯換向終止的時(shí)間；復(fù)位時(shí)間指從電磁鐵斷電到閥芯回復(fù)到初始位置的時(shí)間。減小換向和復(fù)位時(shí)間可提高機(jī)構(gòu)的工作效率，但會引起液壓沖擊。交流電磁閥的換向時(shí)間一般約為0.03～0.05s，換向沖擊較大；而直流電磁閥的換向時(shí)間約為0.1～0.3s，換向沖擊較小。通常復(fù)位時(shí)間比換向時(shí)間稍長⑤換向頻率換向頻率是在單位時(shí)間內(nèi)閥所允許的換向次數(shù)。目前單電磁鐵的電磁閥的換向頻率一般為60次/min。⑥使用壽命使用壽命指使用到電磁閥某一零件損壞，不能進(jìn)行正常的換向或復(fù)位動作，或使用到電磁閥的主要性能指標(biāo)超過規(guī)定指標(biāo)時(shí)所經(jīng)歷的換向次數(shù)。電磁閥的使用壽命主要決定于電磁鐵。濕式電磁鐵的壽命比干式的長，直流電磁鐵的壽命比交流的長。⑦滑閥的液壓卡緊現(xiàn)象一般滑閥的閥孔和閥芯之間有很小的間隙，當(dāng)縫隙均勻且縫隙中有油液時(shí)，移動閥芯所需的力只需克服粘性摩擦力，數(shù)值是相當(dāng)小的。但在實(shí)際使用中，特別是在中、高壓系統(tǒng)中，當(dāng)閥芯停止運(yùn)動一段時(shí)間后(一般約5min以后)，這個(gè)阻力可以大到幾百牛頓，使閥芯很難重新移動。這就是所謂的液壓卡緊現(xiàn)象。

閱讀材料4-5閥芯的液壓卡緊現(xiàn)象引起液壓卡緊的原因，有的是由于臟物進(jìn)入縫隙而使閥芯移動困難，有的是由于縫隙過小在油溫升高時(shí)閥芯膨脹而卡死，但是主要原因是來自滑閥副幾何形狀誤差和同心度變化所引起的徑向不平衡液壓力。如圖4.31(a)所示，當(dāng)閥芯和閥體孔之間無幾何形狀誤差，且軸心線平行但不重合時(shí)，閥芯周圍間隙內(nèi)的壓力分布是線性的(圖中A1和A2線所示)，且各向相等，閥芯上不會出現(xiàn)不平衡的徑向力；當(dāng)閥芯因加工誤差而帶有倒錐(錐部大端朝向高壓腔)且軸心線平行而不重合時(shí)，閥芯周圍間隙內(nèi)的壓力分布如圖4.31(b)中曲線A1和A2所示，這時(shí)閥芯將受到徑向不平衡力(圖中陰影部分)的作用而使偏心距越來越大，直到兩者表面接觸為止，這時(shí)徑向不平衡力達(dá)到最大值；但是，如閥芯帶有順錐(錐部大端朝向低壓腔)時(shí)，產(chǎn)生的徑向不平衡力將使閥芯和閥孔間的偏心距減??；圖4.31(c)所示為閥芯表面有局部凸起(相當(dāng)于閥芯碰傷、殘留毛刺或縫隙中楔入臟物時(shí)，閥芯受到的徑向不平衡力將使閥芯的凸起部分推向孔壁。圖4.31滑閥上的徑向力

當(dāng)閥芯受到徑向不平衡力作用而和閥孔相接觸后，縫隙中存留液體被擠出，閥芯和閥孔間的摩擦變成半干摩擦乃至干摩擦，因而使閥芯重新移動時(shí)所需的力增大了許多。

滑閥的液壓卡緊現(xiàn)象不僅在換向閥中有，其他的液壓閥也普遍存在，在高壓系統(tǒng)中更為突出，特別是滑閥的停留時(shí)間越長，液壓卡緊力越大，以致造成移動滑閥的推力(如電磁鐵推力)不能克服卡緊阻力，使滑閥不能復(fù)位。為了減小徑向不平衡力，應(yīng)嚴(yán)格控制閥芯和閥孔的制造精度，在裝配時(shí)，盡可能使其成為順錐形式，另一方面在閥芯上開環(huán)形均壓槽，也可以大大減小徑向不平衡力。4.4流量控制閥流量控制閥是靠改變節(jié)流元件工作開口的大小來調(diào)節(jié)通過閥的流量，以改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度，液流經(jīng)小孔或狹縫時(shí)，會遇到阻力。閥口的通流面積越小，油液流過時(shí)的阻力就越大。因而通過的流量就越小。常用的流量控制閥有普通節(jié)流閥、調(diào)速閥、溫度補(bǔ)償調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥以及這些閥和單向閥、行程閥的各種組合等。對流量控制閥性能的主要要求如下：①當(dāng)閥前后的壓力差變化時(shí)，通過閥的流量變化要??；②當(dāng)油的溫度變化使油的黏度變化時(shí)，通過節(jié)流閥的流量變化要??；③節(jié)流閥不易堵塞，這樣使節(jié)流閥能得到較低的最小穩(wěn)定流量，不會在連續(xù)工作一段時(shí)間后因節(jié)流口堵塞而使流量減小過多或甚至斷流；①通過節(jié)流閥的壓力損失要小；②節(jié)流閥的泄漏要小。上一頁下一頁返回圖4.32節(jié)流元件的作用節(jié)流閥是一種可以在較大范圍內(nèi)以改變液阻來調(diào)節(jié)流量的元件。因此可以通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥的液阻,來改變進(jìn)入液壓缸的流量,從而調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動速度;但若在回路中僅有節(jié)流閥而沒有與之并聯(lián)的溢流閥,如圖4.32(b)所示,則節(jié)流閥就起不到調(diào)節(jié)流量的作用。液壓泵輸出的液壓油全部經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸。改變節(jié)流閥節(jié)流口的大小,只是改變液流流經(jīng)節(jié)流閥的壓力降。節(jié)流口小,流速快;節(jié)流口大,流速慢,而總的流量是不變的,因此液壓缸的運(yùn)動速度不變。所以,節(jié)流元件用來調(diào)節(jié)流量是有條件的,即要求有一個(gè)接受節(jié)流元件壓力信號的環(huán)節(jié)(與之并聯(lián)的溢流閥或恒壓變量泵)。通過這一環(huán)節(jié)來補(bǔ)償節(jié)流元件的流量變化。1．節(jié)流口的流量特性1）節(jié)流口的形式節(jié)流口的形式很多，圖4.33所表示的是幾種常用的節(jié)流口。4.33a為針式節(jié)流口。針閥作軸向移動，調(diào)節(jié)環(huán)形通道的大小以調(diào)節(jié)流量。圖4.33b是偏心式節(jié)流口，在閥芯上開了一個(gè)截面為三角形(或矩形)的偏心槽，當(dāng)轉(zhuǎn)動閥芯時(shí)，就可以調(diào)節(jié)通道的大小以調(diào)節(jié)流量。

圖4.33b是偏心式節(jié)流口，在閥芯上開了一個(gè)截面為三角形(或矩形)的偏心槽，當(dāng)轉(zhuǎn)動閥芯時(shí)，就可以調(diào)節(jié)通道的大小以調(diào)節(jié)流量。圖4.33c是軸向三角溝式節(jié)流口，在閥芯端部開有一個(gè)或兩個(gè)斜的三角溝，軸向移動閥芯時(shí)，就可以改變?nèi)菧贤鹘孛娴拇笮?，圖4.33d是周向縫隙式節(jié)流口，閥芯上開有狹縫，油可以通過狹縫流入閥芯內(nèi)孔再經(jīng)左邊的孔流出，旋轉(zhuǎn)閥芯就可以改變縫隙式節(jié)流口的通流面積的大小。圖4.33e為軸向縫隙式節(jié)流口，在套筒上開有軸向縫隙，軸向移動閥芯就可以改變縫隙的通流面積的大小以調(diào)節(jié)流量。

圖4.33節(jié)流口的型式

式中k——由節(jié)流口的斷面形狀及大小和油液性質(zhì)決定的系數(shù)；

m——由節(jié)流口形狀決定的指數(shù)，一般在0.5～l的范圍內(nèi)，近似于薄壁孔時(shí)，接近0.5；近似于細(xì)長孔時(shí)，接近于1；

A——節(jié)流口的通流面積。對比圖4-33所示的各種節(jié)流口，圖a的針式節(jié)流口和圖b的偏心節(jié)流口，由于節(jié)流通道較長，因而節(jié)流口前后壓力差和溫度的變化對流量的影響較大，也較容易堵塞，所以一般應(yīng)用在性能要求不高的地方。而圖e所示的軸向縫隙式節(jié)流口，由于在節(jié)流口上部銑了一個(gè)槽，使節(jié)流口的厚度減薄到0.07～0.09mm，成為薄壁式節(jié)流口，這樣性能就比較好，可以得到較小的穩(wěn)定流量。

閱讀材料4-6影響流量穩(wěn)定的因素

2．節(jié)流閥圖4.34是節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)圖。這種節(jié)流閥的節(jié)流口形式是軸向三角槽式，油從進(jìn)油口P1進(jìn)入，經(jīng)孔b和閥芯1左端的節(jié)流槽進(jìn)入孔a，再從出油口流出。調(diào)節(jié)手把3，利用推桿2使閥芯1作軸向移動，改變節(jié)流口面積，調(diào)節(jié)流量。彈簧保證閥芯始終緊緊壓在推桿2上。

圖4.34節(jié)流閥1—閥芯；2—推桿；3—調(diào)節(jié)手把節(jié)流閥在系統(tǒng)中用來調(diào)節(jié)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度，圖4.35就是把節(jié)流閥串聯(lián)在油路系統(tǒng)中，利用節(jié)流調(diào)節(jié)液壓缸運(yùn)動速度的簡圖。這種節(jié)流閥通過的流量受閥兩端的壓力差變化的影響很大，隨著壓力差的減小，通過閥的流量按拋物線規(guī)律下降。

圖4.35節(jié)流閥的應(yīng)用3．調(diào)速閥調(diào)速閥是由一個(gè)節(jié)流閥和一個(gè)減壓閥組合而成的。由于減壓閥的作用使調(diào)速閥中通過的流量幾乎可以不受節(jié)流閥口兩端壓力差波動的影響，大大提高了流量的穩(wěn)定性。圖4.36a是調(diào)速閥的工作原理圖。圖4.36b是調(diào)速閥的符號，圖4.36c是簡化符號。圖4.36a中液壓缸活塞被壓力油p推動以速度v向左運(yùn)動，回油p2通過減壓閥的槽a，經(jīng)閥芯臺肩形成的節(jié)流口減壓后降為p3由槽口流出，壓力p3再引到減壓閥芯右端(無彈簧端的兩個(gè)端面)，然后進(jìn)入節(jié)流閥。減壓閥的有彈簧端則接到節(jié)流閥后端，設(shè)壓力為p4(往往p4不為零)。略去閥桿上的摩擦力和閥芯本身自重，則閥芯上的力的平衡方程式可如下表達(dá)：

圖4.36調(diào)速閥工作原理

設(shè)計(jì)時(shí)，減壓閥的彈簧很軟，而且工作中閥芯的移動量很小，因而等式的右端可視為常量，所以壓力也基本上是常量。因此調(diào)速閥工作通過的流量基本不變，雖然外加載荷P的變化造成壓力的波動，但調(diào)整好的活塞運(yùn)動速度保持穩(wěn)定。調(diào)速閥正常工作時(shí)，要有一定的壓力差0.4～0.5MPa，因?yàn)閴毫Σ詈苄r(shí)，減壓閥芯在彈簧作用下，移至最右側(cè)，減壓閥的節(jié)流口全部打開，這時(shí)的性能和節(jié)流閥完全一樣，只有當(dāng)壓差大于上述值時(shí)，減壓閥才能起穩(wěn)定節(jié)流閥兩端壓差的作用。

4.5比例閥和邏輯閥

比例閥是一種按輸入的電信號連續(xù)地、按比例地控制液壓系統(tǒng)的壓力和流量的閥。前面討論的控制閥多具有開關(guān)控制的性質(zhì)，不能進(jìn)行連續(xù)地控制，若要對液壓系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行連續(xù)地控制，則需使用伺服閥。伺服閥由于價(jià)格高，維護(hù)保養(yǎng)要求嚴(yán)格，限制了它在一般液壓系統(tǒng)中的廣泛使用。比例閥的組成是把普通的壓力閥、流量閥和換向閥的控制部分換上比例電磁鐵，用比例電磁鐵的吸力來改變閥的參數(shù)以進(jìn)行比例控制。邏輯閥是以錐閥為基本單元，以芯子插入式為基本連接形式，配以不同的先導(dǎo)閥來滿足各種動作要求的閥類，實(shí)際上是一種液控單向閥，又稱嵌裝式閘閥或插裝閥。這種閥的開啟和閉合完全像一個(gè)受操縱的邏輯元件那樣工作，所以稱為“邏輯閥”，特別適合于高壓、大流量系統(tǒng)。上一頁下一頁返回1．電磁比例壓力閥圖4.37所示為電磁比例壓力閥（溢流閥）的結(jié)構(gòu)原理圖。它是由普通先導(dǎo)式溢流閥和比例電磁鐵組成，它的工作原理與先導(dǎo)式溢流閥相同。所不同者，普通溢流閥的調(diào)壓多是用手調(diào)。而電磁比例溢流閥的壓力是由電磁鐵產(chǎn)生的電磁力推動推桿，壓縮彈簧作用在錐閥上。頂開錐閥的壓力p，即是調(diào)整壓力。其電磁推力的大小與通入比例電磁鐵的電流成比例，因此改變電流的大小，即可調(diào)節(jié)溢流閥壓力的大小。

圖4.37電磁比例溢流閥

電磁比例壓力閥可接受電信號的指令，連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)的壓力，使壓力與輸入電信號成比例地變化。其基本關(guān)系如下：

圖4.38比例溢流閥的P-I特性曲線

2．電磁比例流量閥電磁比例流量閥由調(diào)速閥和比例電磁鐵組合而成。如圖4.39所示。外部信號輸入時(shí)，節(jié)流閥的閥芯在彈簧力與比例電磁鐵的電磁力作用下保持平衡，該位置對應(yīng)節(jié)流閥的一定的開口量x，通過節(jié)流口的流量可按小孔流量特性方程決定。

圖4.39電磁比例流量閥

電磁比例壓力閥可接受電信號的指令，連續(xù)地控制液壓系統(tǒng)的壓力，使壓力與輸入電信號成比例地變化。其基本關(guān)系如下：