第五章液压控制阀

第五章液压控制阀第五章液压控制阀第五章液压控制阀§5.1阀的作用和分类一、作用控制液流的方向、压力和流量。二、分类按用途：压力阀、流量阀、方向阀按连接方式：管式、板式、法兰式、叠加式等按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动第五章液压控制阀§5.2压力控制阀第五章液压控制阀一、压力控制阀分类溢流阀减压阀顺序阀平衡阀滑阀球阀锥阀直动式先导式按用途按阀芯结构按工作原理第五章液压控制阀二、溢流阀作用：防止系统过载，保持系统压力恒定。一、工作原理1.直动式溢流阀结构：职能符号：工作原理：pFs,阀口不开；pFs,溢流。Fs—弹簧力1.直动式溢流阀第五章液压控制阀DBD型直动式溢流阀第五章液压控制阀实物图结构图第五章液压控制阀2.先导型溢流阀结构组成它由先导阀和主阀组成。先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀，其阀芯为锥阀。主阀芯上有一阻尼孔，且上腔作用面积略大于下腔作用面积，其弹簧只在阀口关闭时起复位作用。''sNpApAFsFpAAppN')(ApFAApNs)(N为主阀芯上合力（向下为正）A’为上腔有效作用面积第五章液压控制阀先导型溢流阀工作原理要点先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡，其阀口都满足压力流量方程。阀的进口压力由两次比较得到，压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定，主阀弹簧起复位作用。通过先导阀的流量很小，是主阀额定流量的1％，因此其尺寸很小，即使是高压阀，其弹簧刚度也不大。这样一来阀的调节性能有很大改善。主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差。阻力孔一般为细长孔，孔径很小φ=0.8~1.2mm，孔长l=8~12mm，因此工作时易堵塞，一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压。先导阀前腔有一控制口，用于卸荷和遥控。第五章液压控制阀先导式溢流阀遥控口作用阻尼孔主阀先导阀平衡弹簧调压弹簧阻尼孔、压差Δp远程控制口K:实现远程调压。K口打开，p由控制油压决定；K口堵上，p由先导阀ps决定。第五章液压控制阀先导型溢流阀遥控口接法先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控，接电磁阀通回油箱可实现卸载。第五章液压控制阀先导阀实物第五章液压控制阀3、主要静态特性Rx(1)压力调节范围：在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳的升降，无突跳或迟滞现象。为改善高压溢流阀的调节性能，往往通过更换四根刚度不同的弹簧0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa实现四级调压。(2)压力损失和卸载压力：当调压弹簧预压缩量等于零或主阀上腔经遥控口直接接回油箱时，流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力分别称为压力损失和卸载压力，压力损失略高于卸载压力。第五章液压控制阀(2)压力－流量特性溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能；又称为启闭特性。（pT-pk）（pT-pb）称为调压偏差，调压偏差小好nk=pk/pT称为开启压力比nb=pb/pT称为闭合压力比，nknb大好。pT／pk／pb／（调定压力／开启压力／闭合压力）特点：反应快，波动大（0.2-0.4MPa).第五章液压控制阀先导阀流量-特性曲线先导式特点：反应慢，稳定性好，波动小。P’—主阀芯上端的压力对于高压大流量的溢流阀，为了减小波动，采用了先导阀。第五章液压控制阀4、应用(1).作安全阀（常闭）作用：防止系统过载。第五章液压控制阀（2）作溢流阀（常开）作用：保持系统压力恒定第五章液压控制阀（3）卸荷或远程调压卸荷远程调压第五章液压控制阀(4）作背压阀放在系统回油路上第五章液压控制阀1、减压阀(2)特点：出口压力控制阀芯动作，有单独泄油口(3)工作原理：节流口产生压降Δpp2=p1-Δp，p1一定，Δp↑，p2↓。●p1ps,处于非工作状态，不起减压作用；●p1ps,减压、稳压。(1)作用：减低系统压力，并有稳压作用。三、其他压力控制阀第五章液压控制阀(4)稳压原理职能符号：●p2↑→阀芯上移→阀口减小→Δp↑，p2=p1-Δp，p1一定，Δp↑，p2↓；●p2↓→阀芯下移→阀口开大→Δp↓，Δp↓，p2↑=ps。第五章液压控制阀工作缸夹紧缸(5)应用使夹紧缸获得稳定的低压。第五章液压控制阀2、顺序阀作用：控制多个执行元件动作顺序。(1)内控顺序阀结构：出油口接二次油路，有单独泄油口。工作原理：pps,进出口不通；pps,接通。特点：内部控制，外部泄油。第五章液压控制阀应用控制液压缸动作顺序内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作。其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载。第五章液压控制阀(2)外控顺序阀结构：控制油口。工作原理：pKps,不通；pKps,进出口接通。特点：外部控制，外部泄油。第五章液压控制阀顺序阀的四种结构形式及其图形符号通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种结构类型。第五章液压控制阀应用控制电磁阀，实现油缸顺序动作。第五章液压控制阀4、平衡阀与顺序阀区别：没有单独的泄油口，弹簧较硬。职能符号：(1)内控平衡阀特点：内部控制，内部泄油。作用：放在执行元件的回油路上，平衡重物。第五章液压控制阀应用平衡重物第五章液压控制阀(2)外控平衡阀职能符号：特点：外部控制，内部泄油。第五章液压控制阀应用平衡重物，限制重物下落速度。第五章液压控制阀压力阀小结作用：控制液压系统中的压力。共性：利用液压力和弹簧力比较，控制阀口的开与关；或控制开口大小。溢流阀：控制进口压力减压阀：控制出口压力顺序阀：控制阀口通与不通，进而控制执行元件的动作顺序。平衡阀：装在执行元件的回油路上，平衡重物。要求：掌握前三种阀的工作原理及应用场合。第五章液压控制阀流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀。普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀。节流阀调速阀§5.3流量控制阀第五章液压控制阀作用：控制流量，调节执行元件的运动速度。一、普通节流阀1.结构轴向三角槽2.工作原理：职能符号：第五章液压控制阀薄壁孔细长孔pACQq2mpKAQlpdQ1284Cq—流量系数A—节流口通流截面积Δp—节流口前后压差m—压差指数K—节流系数15.0mQ∝A，Δp=c，A↑，Q↑。2qCKldK3223.流量特性第五章液压控制阀4.刚度刚度外负载波动引起阀前后压力差Δp变化，即使阀的开口面积A不变，也会导致流经阀的流量q不稳定。定义：阀的开口面积A一定T=dΔp/dQT=Δp1-m/(KAm)T越大，节流阀的性能越好。mpKAQQ△P第五章液压控制阀5.影响流量稳定因素（1）压差对流量稳定性的影响A一定时，Q变。BAppp即当F变时，Δp变，Q变。pA一定，当F变时，pB变。mpKAQ同样Δp下，对薄壁孔（m=0.5)的流量影响小。ABF第五章液压控制阀（2）温度对流量稳定性的影响（3）节流口的阻塞阻塞现象：当Δp一定,A较小时流量时大时小甚至断流措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、精心过滤。薄壁孔不易附着、阻塞。结论：薄壁式节流口流量特性好。T变，μ变，Q变。薄壁孔(紊流状态）不受温度变化影响。第五章液压控制阀（6）节流阀的应用Δp一定时，改变A可改变流经阀的流量—起节流调速作用，如阀3。Q一定时，改变A可改变阀前后压力差Δp——起负载阻尼作用，如阀1。Q＝0时，安装节流元件可延缓压力突变的影响——起压力缓冲作用，如阀2。第五章液压控制阀二、调速阀1.组成：节流阀＋差压式减压阀2.工作原理p1一定，p2↑→阀芯下移→xR↑→ΔpR↓→pm↑，ΔpT=pm-p2=C;p2↓→阀芯上移→xR↓→ΔpR↑,→pm↓，ΔpT=pm-p2=C。节流阀：F变，Δp变，Q变。调速阀：F变，ΔpT不变，Q不受负载变化的影响。第五章液压控制阀3.流量特性应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统。Δp——阀的进出口压差节流阀：Δp=ΔpT=p1–p2调速阀：Δp=ΔpT+ΔpR当F变化时，调速阀进出口压差ΔpR，不变的是ΔpT。要求：调速阀正常工作Δp0.4~0.5MPa（Δp0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）第五章液压控制阀职能符号：简化符号第五章液压控制阀三、旁通型调速阀这种阀由压差式溢流阀和节流阀并联而成。它也能保持节流阀前后压差基本不变。从而使通过节流阀的流量基本不受负载变化的影响。下图是它的工作原理图。液压泵输出的油液的压力为P1，进入阀后，一部分油液经节流阀而进入执行元件，另一部分油液经溢流阀的溢流口h回油箱。第五章液压控制阀五、节流阀计算实例液压泵流量为QB=10L/min，液压缸无杆腔与有杆腔面积分别为A1＝50cm2，A2=25cm2，溢流阀调定压力Py＝2.4MPa，通过节流阀的流量设C＝0.62，ρ=900kg/m3。分别计算各回路中活塞运动速度和液压泵工作压力。paCQ2第五章液压控制阀54105.290021008.062.02paCQBQLQmin/02.7251100.3AFpA44510501025100.310000pMPap15.2活塞杆速度及泵工作压力分别为：MPapppy25.0min/4.140501002.731cmAQvMPappyB4.2节流阀进出口压差为：第五章液压控制阀BQLQmin/57.121pAFApyMPaAFAAppy8.0221活塞杆速度min/7.62251057.132cmAQvMPappyB4.2节流阀进出口压差为：paCQ25410890021001.062.0活塞所需流量BQLvAQmin/135.31缸活塞运动时溢流阀处于稳定溢流状态第五章液压控制阀溢流阀关闭作安全阀用min/84.7L21pAFApyMPaAFAAppy8.0221活塞杆速度min/7.312251084.732cmAQvMPaApAFpB16.211节流阀进出口压差为：paCQ25410890021005.062.0活塞所需流量BQLvAQmin/7.151缸节流口太大不起作用节流阀实际流量min/52LvAQMPap325.0min/200/1cmAQvB第五章液压控制阀§5.4方向控制阀一、作用控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。二、分类单向阀(普通单向阀、液控单向阀）换向阀第五章液压控制阀三、单向阀1.普通单向阀结构：阀体、阀芯、弹簧等第五章液压控制阀作用：只许油液单向流动，反向不通。要求：正向流动阻力小，反向不通，密封好。开启压力：0.03~0.05MPa背压阀：(单向阀的变形)弹簧较硬开启压力：0.2~0.6MPa背压：执行元件回油腔的压力。职能符号：第五章液压控制阀应用锁紧油缸，避免向油泵倒灌。平衡重物第五章液压控制阀2.液控单向阀组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a.无控制油时，与普通单向阀一样，b.通控制油时，正反向都可以流动。1PK2P第五章液压控制阀应用锁紧油缸，避免倒灌。控制重物下放速度。液压锁第五章液压控制阀3.换向阀作用：改变油流方向组成主体(阀体、阀芯）操纵定位装置{分类滑阀转阀{第五章液压控制阀（1）主体部分a.两位两通PA职能符号：作用：控制油路的通与断第五章液压控制阀b.两位三通职能符号：作用：控制液流方向PAB第五章液压控制阀c.两位四通职能符号：作用：控制执行元件换向P—压力油口O—回油口A、B—分别接执行元件的两腔第五章液压控制阀d.三位四通职能符号：作用：换向、停止。PABO第五章液压控制阀e.两位五通职能符号：作用：换向、两种回油方式。PABO1O2第五章液压控制阀f.三位五通职能符号：作用：换向、停止、回油不同。PABO1O2第五章液压控制阀两种回油方式工进：有背压运动平稳退回：快速畅通第五章液压控制阀（2）操纵定位装置作用：移动阀芯并使其保持在工作位置上。a.手柄控制，弹簧复位。①手动b.手柄控制，钢球定位。应用：小流量，需