第五章--液压控制阀.

第五章液压控制阀第一节方向控制阀第二节压力控制阀第三节流量控制阀第四节其它类型的液压控制阀液压控制阀在液压系统中，为保证执行机构能按设计要求安全可靠地工作，必须对液压系统中的油液的方向、流量和压力上进行控制，这些实施控制的元件称液压控制阀。按用途分为：方向阀、流量控制阀和压力控制阀三类。第一节方向控制阀方向控制阀的工作原理较简单，从本质上讲，它是利用阀芯和阀体间相对位置的改变来实行阀内部某些油路的接通和断开，以满足液压系统中各换向功能的要求。方向控制阀可分为单向阀和换向阀两类。一、单向阀液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。作用：分隔油路；防止油路间干扰；防止系统冲击影响液压泵工作。1.普通单向阀：结构功能符号一般为球阀和锥阀一般开启压力0.03~0.05MPa，增大弹簧力开，启压力达到0.2~0.6MPa。1-阀体；2-阀芯；3-弹簧。锥阀锥阀密封性好2.液控单向阀K压力控制口，无压力与普通一样，有压力时，双向可通。按泄油方式：内泄式；外泄式。带卸荷阀芯的液控单向阀P2口压力很高为减小控制压力，可采用带卸荷阀芯的液控单向阀，反向开启控制压力小，最小控制压力0.05p21-控制活塞；2-推杆；3-锥阀；4-弹簧座；5-弹簧；6-卸荷阀芯。2.液控单向阀液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要长时间保压、锁紧的情况，也用于防止立式液压缸在自重作用下下滑等。汽车起重机的支腿锁紧机构就是采用双液控单向阀来实现整个起重机支撑的，在系统停止供油时，支腿仍保持锁紧。双向液压锁。外泄单向阀内卸式液控单向阀内卸式液控单向阀（正向）内卸式液控单向阀（反向）双向液压锁P1或P3通油可使P1P2，P3P4通a)结构图b)原理图汽车起重机支腿锁紧机构1－阀体2－控制活塞3－卸荷阀芯4－锥阀(主阀芯)二、换向阀换向阀是利用阀芯相对于阀体的相对运动，达到特定的工作位置，使不同的油路接通、关闭，从而变换液压油流动的方向，改变执行元件的运动方向。可按结构、操作方式、位置数和通路数分类表5－1换向阀类型表分类方式类型按阀的结构转阀式、滑阀式按阀的操纵方式手动、机动(行程)、电磁、液动、电液动按阀的位置和通路数二位二通、二位三通……三位四通、三位五通……1.转阀式换向阀(转阀)a)工作原理图1－阀芯2－阀体b)应用自卸汽车车厢举升机构c）特点：密封性差；阀芯径向力不平衡；结构简单、紧凑。2.滑阀式换向阀(换向阀)滑阀式换向阀在液压系统中比转阀式用得广泛，以滑阀式换向阀为主介绍换向阀的各项工作性能。五槽四通滑阀（左位），五槽四通滑阀（右位）。换向阀图形符号含义⑴用方框表示换向阀的工作位置，几个方框几个位；⑵一个方框的上边和下边与外部连接的接口数即为通路数；⑶方框内的箭头表示此位置上油路的通断状态，但箭头的方向并不一定代表油液实际流动的方向；⑷一般用P表示进油口，T或O表示回油口，A、B、C等表示与接执行元件连接的油口，用K表示控制油口；⑸方框内的“┯”“┷”表示此通路被阀芯封闭，即该路不通。换向阀主体部分的结构型式名称结构原理图图形符号使用场合二位二通阀控制油路的接通与断开(相当于一个开关)二位三通阀控制液流方向(从一个方向换成另一个方向)二位四通阀控制执行元件换向不能使执行元件在任一位置上停止运动执行元件正反向运动时回油方式相同三位四通阀能使执行元件在任一位置上停止运动二位五通阀不能使执行元件在任一位置上停止运动执行元件正反向运动时回油方式不同三位五通阀能使执行元件在任一位置上停止运动换向阀操纵形式操纵方式图形符号简要说明手动手动操纵，弹簧复位，中间位置时阀口互不相通机动挡块操纵，弹簧复位，通口常闭电磁电磁铁操纵，弹簧复位液动液压操纵，弹簧复位，中间位置时四口互通电液动电磁铁先导控制，液压驱动，阀芯移动速度可分别由两端的节流阀调节，使系统中执行元件能得到平稳的换向1.手动换向阀2.机动换向阀3.电磁换向阀4.液动换向阀5.电液动换向阀型式符号中位通路状况、特点及应用O型四口全封闭，液压泵不卸荷，液压缸闭锁，可用于多个换向阀的并联工作。液压缸充满油，从静止到启动平稳；制动时运动惯性引起液压冲击较大；换向位置精度高H型四口全接通，泵卸荷，液压缸处于浮动状态，在外力作用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动比O型平稳；换向位置变动大Y型P口封闭，A、B、T三口相通，泵不卸荷，液压缸浮动，在外力作用下可移动。液压缸从静止到启动有冲击；制动性能介于O型和H型之间K型P、A、B相通，B口封闭，泵卸荷，液压缸处于闭锁状态。两个方向换向时性能不同M型P、T相通，A、B口封闭，泵卸荷，液压缸闭锁，从静止到启动较平稳；制动性与O型相同；可用于泵卸荷液压缸锁紧的系统中X型四口处于半开启状态，泵基本卸荷，但仍保持一定的压力。换向性能介于O型和H型之间P型P、A、B相通，T封闭，泵与液压缸两腔相通，可组成差动连接。从静止到启动平稳；制动平稳；换向位置变动比H型的小，应用广泛三位四通换向阀中位机能：各通口不同连通方式选择中位机能，考虑的问题三、其它类型的换向阀1.电磁球阀图示断电状态P-A通通电状态A-T通1-支点；2-推杆；3-杠杆；4-左阀座；5-球阀；6-右阀座；7-弹簧；8-电磁铁；9-复位杆电磁球阀（右位）电磁球阀（左位）2.手动阀手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使用的一种换向阀，其相当于油路的总开关，由驾驶室内的换挡手柄控制。1－主油路2－倒挡油路3、7－泄油孔4－阀芯5－前进挡油路6－前进低挡油路不同位置工作油路P位（停车挡）：主油路关闭，无挡位R位（倒车挡）：主油路开，1-2接通N位（空挡）：主油路开，1、5、6与泄油孔接通，变速器处于空挡D位（前进挡）：主油路开，1-5接通，获得全部前进挡S位（2）：主油路开，1、5、6通，获1、2前进挡L位（锁止）：只获得1挡前进挡3.换挡阀在自动变速器的换挡操纵手柄位于前进挡位或闭锁挡位(S、L或2、1)时，可根据车辆行驶的不同工况自动地调节挡位，它是通过主油路的压力油作用换挡阀，在换挡阀的控制下进入不同的挡位油路来得到不同的挡位。换挡阀工作原理a)电磁阀断开b)电磁阀接通1－换挡电磁阀2－换挡阀3－主油路压力油4－至换挡执行机构第二节压力控制阀在液压系统中，用来控制液压油压力和利用液压油压力来控制其它液压元件动作的阀统称为压力控制阀。此类阀的工作是利用液压力和弹簧力相平衡的原理。按其功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。一、溢流阀溢流阀是通过对油液的溢流，使液压系统的压力维持恒定，从而实现系统的稳压、调压和限压。根据结构不同，溢流阀可分为直动式和先导式两类。直动溢流阀。先导型溢流阀（二级同心）先导型溢流阀1-调压柄2-弹簧3-先导阀芯4-主阀弹簧5-主阀阀芯先导型溢流阀（三级同心）先导型溢流阀溢流阀的压力—流量特性当溢流阀开启后，随着阀口的开度的增大，其压力、流量也随之变化，压力和流量之间的变化关系称为压力—流量特性。不同的开启压力对应不同的曲线，开启压力通过调压弹簧弹力调节得到；开启压力一定，溢流压力随溢流量增大而增大；额定流量所对应的溢流压力为溢流阀的调定压力；调定压力与开启压力之差为调压偏差，大小反映调压精度；弹簧刚度小，特性曲线越陡，调压精度越高。溢流阀作用溢流阀，系统压力恒定，起过压保护；背压阀，在系统回油路上，提供回油阻力，使执行元件运动平稳；实现远程调压或系统卸荷。二、减压阀减压阀是利用液体流过缝隙产生压降的原理，使出口压力低于进口压力的压力控制阀，按调节要求的不同，可分为定值减压阀、定比减压阀和定差减压阀三种。其中定值减压阀应用较广，简称减压阀。直动和先导。先导应用多。典型结构如下图先导减压阀减压阀和溢流阀的区别1、溢流阀的阀口是常闭的，减压阀的阀口是常开的；2、溢流阀的先导阀弹簧腔的油液直接与回油口相通，而减压阀由于出口接负载，因此先导阀弹簧腔的油液单独接油箱，与进出孔道不连通；3、溢流阀主阀芯的控制油是从进口处引过来的，而减压阀主阀芯的控制油是从出口处引过来的；4、溢流阀通常并联在系统中，控制其进口压力，出口接油箱；而减压阀通常串联在系统中，控制其出口压力，出口接负载。三、顺序阀顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路通断，保证液压系统中多个执行元件的动作有一定的先后顺序。与单向阀组成平衡阀，保证垂直放置的液压缸不因自重而下落。顺序阀：直动、先导；根据控制压力来源：内控、外控直动控制顺序阀顺序阀先导式溢流阀单向顺序阀单向阀和顺序阀并联组成的复合阀，又称平衡阀四、压力继电器压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电气转换元件，它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸载、执行元件的顺序动作或系统的安全保护和连锁。性能：调压范围——发出电信号最低最高压力灵敏度和通断调节区间——开启闭合压力差（灵敏度）；开闭压力间可调节差值。重复精度——多次升降压过程中，开闭压力差值；升降压动作时间-升到设定压力发出点信号的时间；反之，降压动作时间。压力继电器第三节流量控制阀流量控制阀(简称流量阀)是在一定的压差下通过改变节流口通流面积的大小，改变通过阀口流量的阀。在液压系统中，控制流量的目的是对执行元件的运动速度进行控制，因此液压系统流量控制回路又常称为速度控制回路或调速回路。常见的流量控制阀有节流阀、调速阀等。一、节流阀⒈流量控制原理节流口三种形式：薄壁小孔、细长小孔、厚壁小孔。mqkAp（1）压差对流量的影响；（2）温度对流量的影响；（3）节流口的堵塞。为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想2dqCAp节流阀主要起节流调速、负载阻尼和压力缓冲作用。节流口的形式序号节流口名称特点结构形式1针阀式节流口结构简单，针阀作轴向移动，但水力半径小，易堵塞，受油温影响较大，流量稳定性差，适用于对节流性能要求不高的系统2偏心槽式节流口在阀芯上开有截面为三角槽的周向偏心槽，通过转动阀芯改变通流面积。流量稳定性较好，但在阀芯上有径向不平衡力，使阀芯转动费力，易堵塞。一般用于低压、大流量和对流量稳定性要求不高的系统中3轴向三角槽式节流口工艺性好，结构简单，径向力平衡，水力半径较合适，调节范围大，稳定流量较小，但油温变化对流量有一定影响，广泛应用于各种流量阀中4周向缝隙式节流口节流口接近于薄壁孔，通道短，水力半径大，不易堵塞，受油温影响小，用于低压小流量（约30ml/min）场合，其流量稳定特性也较好5轴向缝隙式节流口节流口更接近于薄壁孔，流量对温度变化不敏感，通流性能较好，这种节流口为目前最好的节流口之一，用于性能要求较高、低压（≤7MPa）小流量（约20ml/min）的流量阀上2.节流阀的典型结构（1）普通节流阀a)结构图b)职能符号1－阀体2－阀芯3－调节手轮（2）单向节流阀a)结构图b)职能符号1－弹簧2－阀芯3－阀体4－顶杆5－螺母二、调速阀节流阀的刚性较差，当节流调速回路的负载变化时，节流阀压差随之变化，流量也发生变化，即流量受负载变化影响，从而不能使执行元件速度保持稳定。采取压力补偿的办法使节流阀前后的压差保持在一个稳定的值上，使流量不变。这种带压力补偿的流量阀称为调速阀。有两种具体结构：其一是将减压阀串联在节流阀之前，称为调速阀；其二是将定压溢流阀与节流阀并联，称为溢流节流阀。⒈调速阀的工作原理a)工作原理图b)职能符号c)简化职能符号1－定差减压阀2－节流阀⒉调速阀的静态特性分析调速阀能保持流量稳定，由于在节流阀之前串联了减压阀，而减压阀具有压力补偿作用，这样就使节流阀口前后的压差保持近似不变，而使流量保持近似恒定。232()()VTTTqKBxpp3.溢流节流阀溢流节流阀是节流阀与压差式溢流阀并联组成的，它也能补偿阀两端的压差变化，使通过溢流节流阀的流量基本不受负载变化的影响。a)原理图b)职能符号c)简化职能符号1－溢流阀芯2－节流阀芯3