第四章液压控制阀.

第四章液压控制阀4.1概述4.1.1阀的功能液压控制阀在液压系统中被用来控制液体的压力、流量和流动方向，保证执行元件按照要求进行工作，属于控制元件。4.1.2阀的分类P.137表6-14.1.3阀的基本性能要求P.1384.2方向控制阀方向控制阀在液压系统中主要作用是：接通，断开或改变油流的方向。1.分类表6-24.2.1单向阀在油路中主要作用是：限制液流的流向。一般单向阀的开启压力在(0.03-0.05)MPa,额定流量时的压降约在（0.1-0.3)MPa。普通单向阀的应用–安装在泵的出口，防止压力冲击影响泵的正常工作或防止泵不工作时液压系统油液经泵倒流回油箱。–被用来分隔油路以防止高低压干扰。–与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等。–安装在执行元件的回油路作背压阀。4.2.3.液控单向阀液控单向阀是在普通单向阀上增加一个液控口，其作用：使油液可以单向或双向流动。液控单向阀液控口K所需的液控压力为工作压力（P2或P1口上）的（30-50)％才能正常工作。应用：☆对液压缸进行闭锁；☆作为竖直使用液压缸的支撑防止自由下落。需要指出：◇控制压力油油口K不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。4.2.4.换向阀☆换向阀的作用是利用阀芯和阀体间相对位置的变化来接通、断开或改变系统中油液的流动方向。换向阀的“位”---工作位置；换向阀的“通”----油口电磁换向阀电磁换向阀的优点：◇与电气结合，操作简便、易于实现自动控制。缺点：☆受电磁铁吸力较小的限制，通流量一般在100L/min以内。∴对流量较大时应选用液动换向阀或电液换向阀。三位四通电磁换向阀液动换向阀电液动换向阀☆电液动换向阀是由：电磁换向阀与液动换向阀组合而成,集合了电磁阀操作简便、易于实现自动控制和液动阀通量大的优点。△液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀△电磁换向阀改变液动阀的控制油路的方向，称为先导阀★注意:①主阀为弹簧对中型时,先导电磁阀的中位机能必须是”Y”型②控制油可以取自主油路（内控）或外(内)泄,也可以取独立油源（外控）或外(内)泄;共四类。采用内控而主油路又需要卸荷时，主阀P口必须保持一个约0.4MPa的启动压力。△液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。△为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是A、B、T油口互通的”Y”型。3.换向阀的性能与特点(1)滑阀的中位机能△考虑因素(2)滑阀的液动力中位机能考虑的因素①系统保压：选O、Y、J、U中位机能②使系统卸荷：选H、M中位机能③要求液压缸处于浮动：选H、Y中位机能④要求换向精度高：选O、M中位机能⑤既要系统卸荷又换向精度高：选M中位机能⑥既保持系统压力又负载浮动：选Y中位机能①滑阀的稳态液动力②滑阀的瞬态液动力③卡紧力4.2.5.多路换向阀△多路换向阀是由两个以上的换向阀为主的组合阀。①并联油路多路换向阀②串联油路多路换向阀③串并联油路多路换向阀4.3.压力控制阀△压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类。△它包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。压力控制阀的作用：1.保持系统压力恒定；（溢流阀作定压阀用）2.限制系统最高压力，保证系统安全；（溢流阀做安全阀用）3.利用回路压力来控制多个执行元件的先后动作顺序，（顺序阀）4.稳定或降低回路的压力。（减压阀）5.还有的是利用液压力作为信号控制其动作，（压力继电器）压力控制阀的基本工作原理:△通过液压作用力与弹簧力进行比较，来实现对油液压力的控制。4.3.1溢流阀溢流阀的作用在系统中主要起：①稳定压力（作定压阀用）②安全保护的作用（做安全阀用）1.溢流阀的工作原理与结构按结构不同,溢流阀有直动式和先导式两种直动式溢流阀工作原理图(图6-17a)P.152•pA=Fs+Fg+Fbs+Ff•p≈Fs/A•进口压力≈弹簧力/阀芯下腔面积溢流阀稳定压力的工作原理:进口压力p基本上由弹簧力Fs决定溢流阀工作过程△系统压力低于溢流阀调压弹簧调定的压力时，溢流阀不开启溢流，△系统压力随负载变化而变化。△系统压力等于溢流阀调压弹簧调定的压力时，溢流阀开启溢流，使其基本保持恒定。△进口压力p基本上由弹簧力决定(2)先导式溢流阀远程控制口K的功用：P1551远程调压将K口接到另一个直动式溢流阀的进油口2液压泵卸荷K口直通油箱远程调压1.远程调压阀调定压力必须低于主溢流阀的先导阀调定压力。2.无论哪个起作用，泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱。先导型溢流阀与直动型溢流阀相比，有以下特点：△先导型溢流阀的进口压力由两次比较得到，压力值由先导阀调压弹簧调节；主阀芯是靠液流流经阻尼孔形成的压力差开启的，主阀弹簧只起复位作用。△调压偏差只取决于主阀弹簧刚度，由于主阀弹簧刚度很小，故调压偏差很小，控制压力的稳定性很高。△通过先导阀的流量很小，约为主阀额定流量的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。△先导阀前腔有一控制口K，用于卸荷和遥控。2溢流阀的性能溢流阀的性能有静态性能和动态性能⑴静态性能①压力调节范围②最大流量和最小稳定流量最大流量—溢流阀的额定流量最小稳定流量---溢流阀的额定流量的15％③启闭特性静态性能①压力调节范围：是指在调压范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力。通过刚度不同的弹簧0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa可实现四级调压。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。（ps-pk）、（ps-pb）称为调压偏差，调压偏差越小越好，Pk=pk/ps，称为开启压力比；Pb=pb/ps，称为闭合压力比，Pk、Pb大好。③卸荷压力：当溢流阀的远程控制口K与油箱相连时，额定流量下的压力损失称为卸荷压力。动态性能P156调定压力pT升压时间ΔT1过渡过程时间ΔT2卸荷时间ΔT3卸荷压力pX压力超调量3.溢流阀的应用△溢流阀通常旁接在液压泵的出口，保持系统压力恒定或限制系统的最高压力，保证系统安全。前者称为定压阀（或稳压阀），主要用于定量泵进、出油节流调速系统，用于保证系统压力为恒定值；(2)起安全作用△后者称为安全阀，限制系统的最高压力，保证系统安全。(3)卸荷作用(4)作背压阀用4.3.2减压阀△作用将出口压力调节到低于进口压力，作用是控制出口压力△分类P158按调节要求不同，有定值输出减压阀，定差减压阀，定比减压阀。○其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀，主要介绍它的原理及结构特点。直动式减压阀△工作原理与结构先导式减压阀△工作原理与结构P158第5章液压控制阀1）工作原理（动画）出口压力小于调定压力时：减压阀阀口全开，不起减压作用，出口压力=进口压力当出口压力大于调定压力时：减压口关小，油液流经减压口产生压力降，使出口压力下降至调定值，先导阀及主阀阀芯同时受力平衡，出口压力稳定不变，此时出口压力低于进口压力实现减压。调节先导阀调压弹簧，可以调节出口压力P2的大小。P159，图6-28，直动叠加式减压阀（三通式减压阀）☆阀的出口P2的压力直接由调压弹簧调定，其阀芯的在出口压力、弹簧力及不大的液动力作用下处于平衡。☆弹簧力一定，阀的出口压力一定，即保证了阀具有稳定的出口压力的作用；该阀除了起减压阀的作用外，还具有溢流阀的作用，因此又称为溢流减压阀静态特性(1)定差减压阀使减压阀得进出口的压力差稳定不变。（2）定比减压阀使减压阀得进出口压力的比值保持稳定。先导式减压阀与先导式溢流阀的区别P1591)减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；溢流阀是进口压力控制，保证进口压力为定值。2)减压阀阀口常开；溢流阀阀口常闭。3)减压阀由于出口压力不为零，所以它的锥阀泄油不能象溢流阀那样通过内部与出油口连通，而是需要通过阀体上设置的泄油口L单独回油；4)溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口。5)减压阀与溢流阀一样有遥控口K，接远程调压阀，可实现远控或多级控制。4.3.3顺序阀△作用顺序阀是利用压力信号来控制阀口通断的压力阀，多用于控制多个执行元件的顺序动作而得名。△分类按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄。分类顺序阀图形符号外控外泄顺序阀1.可作液动开关和限速锁。如远控2.平衡阀可限制重物下降的速度。应用举例内控外泄顺序阀：△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。△当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力，阀口全开；△当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定。△内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象,阀口常闭，进口压力控制，但是该阀的出口油液要去系统的执行元件工作，所以有单独的泄油口。外控内泄顺序阀可作卸载阀，如图示阀3是泵1的卸载阀内控内泄顺序阀图形符号和工作原理与溢流阀相同。多串联在执行元件的回油路上，使回油具有一定压力，保证执行元件运动平稳。如图示阀3作背压阀.顺序阀相当于一个液控开关阀4.3.4压力继电器△压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件。△其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护。应用举例如图所示，压力继电器在顺序动作回路中的应用。4.4.流量控制阀4.4.1流量控制原理和节流口形式P.1631.作用：流量控制阀是靠改变阀口开度大小来调节通过阀的流量，以达到调节执行元件运动速度的目的。2.分类：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。性能要求：•调速比大；•流量稳定性好，受温度、粘度变化影响小；•阀的液压刚性好，前后压差变化时，流量变化小；•通流性能好，阀口不易堵塞。节流口的流量特性方程1.节流口结构形式◇锥形◇三角槽形◇矩形◇三角形表6-7,P.165通用流量特性方程mLpAKq式中：KL┈节流系数，一般视为常数；ｍ─指数，薄壁孔0.5，滑阀及锥阀阀口和短孔m在0.5－１之间；显然改变Ａ，既可改变通过阀口的流量。影响流量稳定性的因素1.压差对流量的影响：从流量公式分析，q变化取决于ΔP，且m越大，ΔP引起流量变化也越大，这是节流阀不希望的。所以，目前节流阀均采用近似薄壁小孔结构。温度对流量的影响：•对薄壁小孔，流量q与粘度μ无关；对细长小孔，流量q与粘度μ有关，因此薄壁小孔温度对流量的影响小；因此选薄壁小孔结构.•节流口堵塞4.4.1节流阀结构和原理主要零件有阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。1.普通节流阀(L型)工作原理2.节流阀的刚性TP166T的定义：T=dΔp/dq2.节流阀的刚性T节流阀的主要性能指标1.流量调节范围2.流量变化率3.内泄漏量4.压力损失5最小的稳定流量3.节流阀的应用P166(1)节流调速作用(2)负载阻尼作用(3)压力缓冲作用节流阀存在的问题•分析：节流阀一般用于定量泵节流调速回路中,但当负载变化时,引起节流阀进出口压差发生变化,继而引起通过节流阀的流量产生波动,因此调速稳定性差。所以多用于负载变化不大和速度稳定性要求低的场合。4.4.2调速阀调速阀的工作原理特点：•由定差减压阀和节流阀串联而成，通过定差减压阀的压力反馈，使节流阀进出口压差基本不变，因此时通过调速阀的流量基本稳定，即调速稳定性好，调速阀的速度刚性近似为∞。应用调速阀在液压系统中的应用和节流阀相仿，且因调速稳定性好，故适用于执行元件负载变化大，而速度稳定性要求高的系统中。节流阀和调速阀的流量特性曲线4.5.叠加阀和插装阀4.5.1叠加阀叠加阀的工作原理与一般液压阀基本相同。插装阀•二通插装阀是插装阀基本组件插到特别设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能的复合阀。•因每个插装阀基本组件有且只有两个油口，故被称为二通插装阀，早期又称为逻辑阀。插装阀的特点：◇阀芯为锥阀，密封性能好，且◇动作灵敏；◇通流能力大，抗污染；◇一阀多用，结构紧凑。◇工作可靠，易标准化和通用化插装阀