液壓控制閥4方案

2024/11/5武漢理工大學機電學院1⑵兩缸運動到終點后，負載相當于無窮大，兩缸不能進油，迫使壓力上升。當壓力上升到溢流閥調定壓力，溢流閥開啟，液壓泵輸出的流量通過溢流閥溢流回油箱，因此A、B兩點的壓力均為5MPa；而減壓閥是出油口控制，當缸Ⅱ壓力上升到其調定壓力，減壓閥工作，就恒定其出口壓力不變，故C點的壓力仍為1.5MPa。因pC＝pJ，減壓閥始終處于減壓、減壓后穩(wěn)壓的工作狀態(tài)，所以C點的壓力均為1.5MPa。2024/11/5武漢理工大學機電學院25.4流量控制閥流量閥通過改變節(jié)流口的開口面積來控制流量，從而控制執(zhí)行元件的運動速度。

流量閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、行程節(jié)流閥、調速閥、行程調速閥、單向調速閥、溢流節(jié)流閥、延時閥、分流閥、集流閥等許多品種。其中以節(jié)流閥為最基本的流量閥，其它大多是為克服節(jié)流閥的某一方面的不足而發(fā)展起來的?；拘阅芤?1)流量調節(jié)范圍：一般在50以上(2)流量—壓力特性的剛度：輸出流量能保持穩(wěn)定，不受外界負載變動的影響(3)壓力損失：通過額定流量時的壓力損失一般為0.4MPa以下，高壓時可至0.8MPa。(4)調節(jié)的線性：動作輕便，調節(jié)力小(5)內泄漏量：盡可能小2024/11/5武漢理工大學機電學院3一普通節(jié)流閥節(jié)流閥是結構最簡單、應用最普遍的一種流量控制閥。它是借助于控制機構使閥芯相對于閥體孔運動，以改變閥口的通流面積，從而調節(jié)輸出流量的閥類。壓力油從進油口P1流入，經節(jié)流口后從P2流出，節(jié)流口的形狀為軸向三角槽式。節(jié)流閥芯5在彈簧6的推力作用下，始終緊靠在推桿2上。調節(jié)頂蓋上的手輪，借助推桿2可推動閥芯5作上下移動。通過閥芯的上下移動，改變了節(jié)流口的開口量大小，實現(xiàn)流量的調節(jié)。2024/11/5武漢理工大學機電學院4節(jié)流閥q—p特性

—節(jié)流剛度kT

定義：AT一定時，壓力差的變化量與節(jié)流閥流量變化量之比值。或者說，節(jié)流閥產生單位流量變化量所需要加大的節(jié)流閥的前后壓力差。意義：壓力差變化引起流量變化

·φ小，kT就大，故應盡可能采用薄壁小孔；·Δp=Const，AT大kT就??；·AT=Const，Δp大kT就大；Δp小kT就??；

kT大，Δp變化引起q的變化??；2024/11/5武漢理工大學機電學院5影響節(jié)流閥流量穩(wěn)定性的因素⑴節(jié)流閥前后壓力差的影響

⑵油溫的影響

沿程壓力損失——與μ、Re有關；沿程壓力損失——與μ、Re無關，但Cq受μ、Re影響。因此，溫度↑→ρ↓μ↓q↑。

⑶堵塞的影響

溫度↑→油液本身產生氧化雜質——膠狀沉淀物——瀝青，從而引起堵塞——堵塞會周期性變化——造成流量時多時少，影響流量穩(wěn)定性。

保證q=Const的措施：壓差補償；油溫補償！

結論壓差變化、油溫變化對流量的影響很大！2024/11/5武漢理工大學機電學院6節(jié)流口堵塞及最小穩(wěn)定流量節(jié)流口在小開口下工作時，特別是進出口壓差較大時，雖然不改變油溫和閥的壓差，但流量也會出現(xiàn)時大時小的脈動現(xiàn)象。開口越小，脈動現(xiàn)象越嚴重，甚至在閥口沒有關閉時就完全斷流。節(jié)流口堵塞⑴油液中的機械雜質或因氧化析出的膠質、瀝青、炭渣等污物堆積在節(jié)流縫隙處。⑵由于油液老化或受到擠壓后產生帶電的極化分子，而節(jié)流縫隙的金屬表面上存在電位差，故極化分子被吸附到縫隙表面，形成牢固的邊界吸附層，吸附層厚度一般為5～8μm。因而影響了節(jié)流縫隙的大小。⑶閥口壓差較大時，因閥口溫升高，液體受擠壓的程度增強，金屬表面也更易受摩擦作用而形成電位差，因此壓差大時容易產生堵塞現(xiàn)象。主要原因2024/11/5武漢理工大學機電學院7減輕堵塞現(xiàn)象的措施節(jié)流口堵塞及最小穩(wěn)定流量

⑴選擇水力半徑大的薄刃節(jié)流口；⑵精密過濾并定期更換液壓油；⑶合理選擇節(jié)流口前后的壓差；⑷采用電位差較小的金屬材料、選用抗氧化穩(wěn)定性好的油液、減小節(jié)流口的表面租糙度等，都有助于緩解堵塞的產生。最小穩(wěn)定流量最小穩(wěn)定流量越小，說明節(jié)流閥節(jié)流口的通流性越好，系統(tǒng)可獲得的最低速度越低，閥的調速范圍越大。為了保證系統(tǒng)在低速工作時速度的穩(wěn)定性，最小穩(wěn)定流量必須小于系統(tǒng)以最低速度運行所需要的流量值。在不發(fā)生節(jié)流堵塞現(xiàn)象的最小流量。2024/11/5武漢理工大學機電學院8節(jié)流閥的應用當節(jié)流閥前后Δp一定時，改變A可改變流經閥的流量——起節(jié)流調速作用，如閥3。當q一定時，改變A可改變閥前后壓力差Δp——起負載阻尼作用，如閥1。當q＝0時，安裝節(jié)流元件可延緩壓力突變的影響——起壓力緩沖作用，如閥2。節(jié)流閥常與定量泵、溢流閥一起組成節(jié)流調速回路。2024/11/5武漢理工大學機電學院9二調速閥調速閥是進行了壓力補償?shù)墓?jié)流閥，它由定差減壓閥和節(jié)流閥串聯(lián)而成，利用定差減壓閥保證節(jié)流閥的前后壓差穩(wěn)定，以保持流量穩(wěn)定。由溢流閥調定的液壓泵出口壓力為p1，壓力油進入調速閥后，先流過減壓閥口xR，壓力降為pm，經孔道f和e進入油腔c和d，作用于減壓閥閥芯的下端面；油液經節(jié)流閥口后，壓力又由pm降為p2，進入執(zhí)行元件,與外部負載相對應。同時壓力為p2的油液經孔道a引入腔b，作用于減壓閥閥芯的上端面。也就是說，節(jié)流閥前、后的壓力pm和p2分別作用于減壓閥閥芯的下端面和上端面。2024/11/5武漢理工大學機電學院10二調速閥：工作原理p1pmp2工作過程p2↑閥芯→閥口xV↑，Δpj↓，pm↑p2↓閥芯←閥口xV↓，Δpj↑，pm↓結論：pm隨p2變化而變化。如何使ΔpT=Const？—壓差恒定原理減壓閥閥芯受力平衡式：隨負載變化

壓力補償原理2024/11/5武漢理工大學機電學院11調速閥的靜態(tài)特性調速閥與節(jié)流閥的壓差Δp與通過流量q的靜特性曲線。當壓差Δp較小時，調速閥與節(jié)流閥的特性曲線重合，即二者性能相同。這是因為壓差過小，即小于彈簧的預緊力時，在彈簧力作用下，減壓閥閥芯處于最底端，閥口全部打開，減壓閥不起作用。要保證調速閥正常工作，閥兩端必須保持一定的壓差，MSA型調速閥兩端的最小壓差為0.5MPa～1MPa。調速閥應用于有較高速度穩(wěn)定性要求的液壓系統(tǒng)中。2024/11/5武漢理工大學機電學院12溫度補償調速閥在手柄1和節(jié)流閥芯4之間采用了溫度補償桿2，由熱膨脹系數(shù)較大的材料（如聚氯乙烯塑料）制成。若溫度增高，油的粘度降低，通過節(jié)流口的流量增大，但由于溫度升高使溫度補償桿2變長而推動節(jié)流閥閥芯，節(jié)流口隨之減小，限制流量的增大。節(jié)流口減小正好能消除由于溫度增高使流量變大的影響，使流量基本上能保持在原來的調定值上。反之，若溫度降低，粘度增加，流量將減小，此時溫度補償桿縮短，使節(jié)流口增大，流量仍然維持原來的調定值。采用一種溫度膨脹系數(shù)較大的材料附加控制節(jié)流口的大小。2024/11/5武漢理工大學機電學院13二調速閥：結構圖⑴國產QF型2024/11/5武漢理工大學機電學院14二調速閥：結構圖⑵威格仕閥2024/11/5武漢理工大學機電學院15溢流節(jié)流閥由定差溢流閥與節(jié)流閥并聯(lián)而成。

在進油路上設置溢流節(jié)流閥，通過溢流閥的壓力補償作用達到穩(wěn)定流量的效果。溢流節(jié)流閥也稱為旁通調速閥。恒流閥2024/11/5武漢理工大學機電學院16三溢流節(jié)流閥

工作原理p1p1p2從液壓泵輸出的壓力油p1，一部分通過節(jié)流閥4的閥口y，由出油口處流出，壓力降為p2，進入液壓缸使活塞克服負載F以速度v運動；另一部分則通過溢流閥的閥口x溢回油箱。溢流閥閥芯上端的彈簧腔與節(jié)流閥的出口（p2）相通，其肩部的油腔和下端的油腔與入口壓力油p1相通。在穩(wěn)定工況下，當負載力F增加，即出口壓力p2增大時，溢流閥閥芯上端壓力增加，閥芯右移，溢流口x減小，液阻加大，使液壓泵供油壓力p1增加，因而使節(jié)流閥前后的壓差Δpj＝p1－p2可基本保持不變。當p2減少時，溢流閥溢流口x加大，液阻減少，使液壓泵出口p1相應地減小，同樣使Δpj＝p1－p2保持基本不變。2024/11/5武漢理工大學機電學院17調速閥和溢流節(jié)流閥比較都是通過壓力補償來保持節(jié)流閥前后壓差不變，穩(wěn)定過流流量，調速閥常用于液壓泵和溢流閥組成的定壓系統(tǒng)的節(jié)流調速回路中，可安裝在執(zhí)行元件的進油路、回油路和旁油路上，系統(tǒng)壓力要滿足執(zhí)行元件的最大載荷，因此消耗功率較大，系統(tǒng)發(fā)熱量大。溢流節(jié)流閥只能安裝在節(jié)流調速回路的進油路上。這時，溢流節(jié)流閥的供油壓力p1隨負載壓力p2的變化而變化，屬變壓系統(tǒng)，其功率利用比較合理，系統(tǒng)發(fā)熱量小。但溢流節(jié)流閥中流過的流量是液壓泵的全流量，閥芯運動時的阻力較大，彈簧一般比調速閥的硬一些，加大了節(jié)流閥前后的壓差波動。如果考慮穩(wěn)態(tài)液動力的影響，溢流節(jié)流閥入口壓力的波動也影響節(jié)流閥前后壓差的穩(wěn)定，所以溢流節(jié)流閥的速度穩(wěn)定性稍差，在小流量時尤其如此。故不宜用于有較低穩(wěn)定流量要求的場合，一般用于對速度穩(wěn)定性要求不高，功率又較大的節(jié)流調速系統(tǒng)中，如拉床、插床和刨床中的進給液壓系統(tǒng)。2024/11/5武漢理工大學機電學院185.5液壓插裝閥將基本組件插入特定設計加工的閥體內，配以蓋板、先導閥組成一種多功能的復合閥。因插裝閥基本組件只有兩個油口，因此被稱為二通插裝閥，簡稱插裝閥。與普通液壓閥比較，插裝閥有如下特點：（1）通流能力大，特別實用于大流量場合，最大通徑可達200mm~250mm，通過的流量可達10000L/min。（2）密封性好，泄露量小，壓力損失小。（3）閥芯動作靈敏，抗污染能力強。（4）結構簡單，易于實現(xiàn)標準化。2024/11/5武漢理工大學機電學院195.5液壓插裝閥：結構2024/11/5武漢理工大學機電學院20液壓插裝閥：方向閥2024/11/5武漢理工大學機電學院21液壓插裝閥：壓力、流量閥2024/11/5武漢理工大學機電學院225.6電液比例閥

隨著其自身的發(fā)展，又出現(xiàn)了閉環(huán)比例閥，其性能已達到或者接近伺服閥的性能，同時又具有抗污染、成本較低的優(yōu)點。在液壓控制工作中獲得十分廣泛的應用。

比例閥最常用的分類方法是按其控制功能來分類?？煞譃楸壤龎毫刂崎y、比例流量控制閥和比例方向控制閥?；蛘呤撬鼈兊膹秃希Q為比例復合閥。

按液壓放大級數(shù)來分類，又可分為直動式和先導式。直動式是由電-機轉換元件直接推動液壓功率級而工作。由于受電-機轉換元件的輸出力的限制，直動式比例閥能控制的功率有限。先導式比例閥由兩級以上的液壓放大級構成。前者稱為先導閥或先導級，后者稱為主閥或功率放大級。因此，根據控制功率的需要?？梢圆捎孟鄳墧?shù)的比例閥。直動式比例閥能控制的流量一般在15～30L/min以下。兩級比例閥可以控制的流量通常在500L/min以下。電液比例閥能把連續(xù)變化的電輸入信號成比例地轉換成液壓輸出信號。2024/11/5武漢理工大學機電學院23先導比例溢流閥2024/11/5武漢理工大學機電學院24電液比例流量閥原理2024/11/5武漢理工大學機電學院25電液比例流量閥原理2024/11/5武漢理工大學機電學院26液壓集成塊2024/11/5武漢理工大學機電學院27在圖中，閥A、C、E、F的壓力調定值分別為4MPa、2.5MPa、1.5MPa、2MPa、工作油缸H的有效工作面積為A=50cm2，運動方向向右，其負載為FL=5KN，試分析：1.當油缸H運動時，夾緊油缸D的工作壓力是多少？為什么？2.當油缸H運動到頂上死擋鐵時，油缸D的工作壓力是多少？為什么？3.當油缸H無負載地返回時，油缸D的工作壓力是多少？為什么？⒈油缸H向右運動時，其工作壓力為小于液控順序閥的調定壓力1.5MPa，液控順序閥不工作，油泵出口壓力由溢流閥調定，為4MPa，大于減壓閥的調定壓力2.5MPa，故減壓閥工作，D缸工作壓力是減壓閥的調定壓力2.5MPa。油缸H向右運動頂上死擋鐵，相當于負載無窮大，無油液流過節(jié)流閥，油缸H工作壓力與泵出口壓力相同；大于液控順序閥的調定壓力1.5MPa，液控順序閥工作，于是先導式溢流閥的遠程控制口起作用，其入口壓力受閥F控制，為2MPa，因此油泵出口壓力低于減壓閥的調定壓力2.5MPa，減壓閥不工作，所以D缸工作壓力是2MPa。

油缸H無負載向左運行，工作壓力為0，液控順序閥不工作，油泵出口壓力由溢流閥調定，為4MPa，大于減壓閥的調定壓力2.5MPa，故減壓閥工作，D缸工作壓力是減壓閥的調定壓力2.5MPa。

2024/11/5武漢理工大學機電學院28＝1.4MPa如圖5所示的夾緊回路，已知液壓缸的有效工作面積分別A1＝100cm2，A2＝50cm2，負載F1=14×103N，負載F2=4250N、背壓p＝0.15MPa，節(jié)流閥的壓差Δp＝0.2MPa，不計管路損失，試求：⑴A、B、C各點的壓力各是多少？⑵各閥最小應選用多大的額定壓力？⑶設進給速度v1＝3.5cm/s，快速進給速度v2＝4cm/s時，各閥應選用多大的額定流量？

⒈A、B、C各點的壓力

夾緊缸運動時，進給缸應不動，這時A、B、C各點的壓力均為0.5MPa。當進給缸工作時，夾緊缸必須將工件夾緊，這時B點的壓力為減壓閥的調整壓力，顯然，減壓閥的調整壓力應大于，起碼必須等于0.5MPa。

⑵各閥的額定壓力系統(tǒng)的最高工作壓力為1.6MPa，根據壓力系列，應選用額定壓力為2.5MPa系列的閥

⑶計算流量q

節(jié)流閥的流量q1=21L/min減壓閥的流量q2＝24L/min背壓閥流量q3＝12L/min＝1.6MPa＝0.5MPa2024/11/5武漢理工大學機電學院29在圖5液壓回路中，液壓缸Ⅰ為進給缸，無桿腔面積A1=100cm2，液壓缸Ⅱ為輔助缸，無桿腔面積A2=100cm2，溢流閥調定壓力pY=4MPa、順序閥調定壓力pX=3MPa、減壓閥調定壓力pJ=1.5MPa，不考慮壓力損失，試求：1．Ⅰ、Ⅱ兩缸空載運動時，以及運動到終點位置時，A、B、C、D四點的壓力；2．輔助缸Ⅱ工作時，能產生的最大推力是多少？3．進給缸Ⅰ要獲得穩(wěn)定的運動速度且不受輔助缸負載的影響，缸Ⅰ允許的最大推力是多少？⑴A點壓力由缸Ⅰ負載決定，最大受溢流閥調定壓力控制；

B點壓力最小由順序閥決定，最大受溢流閥調定壓力控制；C點壓力：減壓閥不工作時，由缸Ⅱ負載決定，最大受溢流閥調定壓力控制；D點壓力：減壓閥不工作時，