液压阀基础知识.

1-1液压阀概述一、液压阀的分类二、液压阀的结构三、液压阀的控制装置四、液压阀的控制原理五、液压阀的性能参数及基本要求一、液压阀的分类1、按用途分类：压力控制阀流量控制阀方向控制阀阀芯左移阀芯右移阀芯右移一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀锥阀球阀转阀喷嘴挡板阀一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀锥阀一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀锥阀球阀一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀锥阀球阀转阀一、液压阀的分类2、按阀口结构形式分：滑阀锥阀球阀转阀喷嘴挡板阀一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）板式阀法兰连接阀叠加阀插装阀一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）板式阀一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）板式阀法兰连接阀一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）板式阀法兰连接阀叠加阀一、液压阀的分类3、按连接形式分类：螺纹连接阀（管式阀）板式阀法兰连接阀叠加阀插装阀一、液压阀的分类4、按控制方式分类：开关阀比例阀伺服阀数字阀一、液压阀的分类4、按控制方式分类：开关阀一、液压阀的分类4、按控制方式分类：开关阀比例阀一、液压阀的分类4、按控制方式分类：开关阀比例阀伺服阀一、液压阀的分类4、按控制方式分类：开关阀比例阀伺服阀数字阀二、液压阀的结构1、直动型2、先导型溢流阀结构分类：直动型和先导型直动型溢流阀静特性分析a、开启压力：b、控制压力：c、（额定条件下）开启压力比(pk/ps)：结论：开启压力比≤90%，定压精度不高；控制压力高时调节困难，但结构简单，可靠Akxp0kAFxxkps0)(αCππdAA)AkxpdxCAxxkpkq2sin(sin2)(00.510.520.530.540.550.560.5051015流量增加流量减少流量增加流量减少流量增加流量减少图3.6直动式溢流阀的静态性能试验曲线pc(MPa)q(L/min)开启压力3.5MPa的理论静态特性曲线开启压力7MPa的理论静态特性曲线开启压力11.2MPa的理论静态特性曲线直动型溢流阀阀口刚开启时阀芯受力平衡方程pkπD2/4=K（xo+L）阀口开启后阀芯受力平衡方程pπD2/4=K（xo+L+x）+Fs阀口开启后溢流的压力流量方程q=CπDx（2p/ρ）1/2直动型溢流阀工作原理要点对应调压弹簧一定的预压缩量xo，阀的进口压力p基本为一定值。由于通流流量的增加，阀开口大小x和稳态液动力Fs的影响，阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大。当流量为额定流量时阀的最大进口压力ps，ps称为阀的调定压力。弹簧腔的泄漏油经阀内泄油通道至阀的出口引回油箱，若阀的出口压力不为零，则背压将作用在阀芯上端，使阀的进口压力增大。对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。先导型溢流阀的工作原理及结构特点先导型溢流阀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。图形符号动作原理动画p1压力q流量pnp12p1nqn特征点p1n先导阀开启，主阀要开未开特征点（pn，qn）先导阀和主阀都开启到最大特征点p12先导阀要开未开，主阀关闭状态②先导阀开启主阀关闭状态③先导阀开启主阀开启状态①先导阀关闭主阀关闭先导型溢流阀的开启过程先导型溢流阀的工作原理及结构特点主阀芯的力平衡方程：先导阀芯的力平衡方程：溢流阀进口（控制）压力：11220()yfApApkyyGF20()cxApkxx2100111[()]xyfckApxxkyyGFAAA（）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（定压精度）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。电液换向阀工作原理要点控制油可以取自主油路的p口（内控），也可以另设独立油源（外控）。采用内控时，主油路必须保证最低控制压力（0.3～0.5MPa)；采用外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的15％，以保证换向时间要求。电磁先导阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。液动换向阀和电液换向阀逻辑阀的组成先导控制阀：安装在控制盖板上的用来控制主阀（逻辑单元）动作的小通径液压阀逻辑压力阀先导型的好处：1、用小阀控制大阀：用小流量阀（小通径的电磁阀)控制压力油去操控大流量阀(大通径的液动阀),解决大流量阀因稳态液动力、液压卡紧力、摩擦力和弹簧力过大而带来的需要比较大的阀芯操纵力，而用液压力来操纵大通径的阀芯。（电液换向阀、逻辑阀）2、先导式压力阀可以达到比较理想的调压性能：也是用小阀控制大阀，小阀调压，大阀通流，最大限度地减少阀心开口和液动力对压力阀调压精度的影响三、液压阀的控制装置1、手动控制装置2、液动控制装置3、电磁铁控制装置普通电磁铁比例电磁铁4、动圈式力马达5、力矩马达6、伺服电机7、步进电机电磁换向阀用电磁铁（一般电磁力＜120N）a、按电源分类交流电磁铁直流电磁铁使用的电源交流110V，220V，380V直流12V，24V，110V成本不要专门的电源；铁心硅钢片便宜；铁心可冲压生产（生产成本低）要用直流电源；铁心用工业纯铁；铁心要机加工生产电磁换向阀用电磁铁交流电磁铁直流电磁铁电磁力特性起动力大；换向时间短（0.03~0.05s)，但换向冲击大起动力较小；换向时间较长（0.1~0.3s)，但换向冲击小过载能力阀芯卡死易使电磁铁烧坏，易发热不会因阀芯卡死而使电磁铁烧坏电磁换向阀用电磁铁交流电磁铁直流电磁铁换向频率一般不超过30次/分钟允许120次/分钟寿命及可靠性可靠性差，寿命短（几百万次到1千万次）工作可靠，寿命长（可达2千万次）电磁换向阀用电磁铁b、按结构分类干式电磁铁：推杆与油腔密封，装拆电磁铁方便，但回油压力不能太高湿式电磁铁：铁心腔室充满油液，推杆和衔铁浸在油中，改善了散热条件；油的阻尼作用还减轻了换向冲击和噪声；推杆受摩擦力小；回油压力可以高些电磁换向阀（结构原理）比例电磁铁比例阀的关键比例电磁铁比例溢流阀比例溢流阀比例电磁铁比例电磁铁比例电磁铁比例阀基本构成比例阀=阀体+比例电磁铁+比例放大器比例阀基本构成比例放大器根据输入信号和反馈信号产生输出（电流）信号驱动比例电磁铁。比例阀基本构成比例电磁铁接收比例放大器送来的（驱动）电流，产生相应的电磁力不同于普通的直流电磁铁，比例电磁铁输出力与输入电流成比例，输出力与位移无关比例阀基本构成阀体部份的工作原理同普通液压阀的工作原理相类似比例阀基本构成电磁换向阀（弹簧对中）两位电磁换向阀电磁铁可以是直流、交流或交本整流的。两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。四、液压阀的控制原理1、液阻及其压力流量方程2、作用在阀芯的力及其受力关系3、级间耦合与反馈控制1、液阻及其压力流量方程KAmΔpdqΔPdRm1)(液阻液压阀阀口的压力流量方程：pACqq2=液压桥路节流阀的刚度节流阀的刚度反映了在负载压力变动时保持流量稳定的能力(1)阀的压差(Δp)一定,节流开口小时,刚度大(2)阀的节流开口A一定,压差小时,刚度低1mdppTdqKAm（1）固定液阻（阻尼小孔）（2）可调液阻（节流阀口阀口和换向阀阀口，液阻可调，但根据输入阀口的开度而相对不变（3）可变液阻（受弹簧力控制的阀芯了，开度随流量和压力的变化，同时和还受弹簧力的影响）pACqq2=2、作用在阀芯的力及其受力关系液压力液动力稳态液动力瞬态液动力液压侧向力弹性力重力和惯性力操作力（如电磁吸力、手柄推力）摩擦力（干摩擦力，粘性摩擦力）液动力液动力的来源:液流流经阀口时,由于流动方向和流速的改变,使阀芯受到的流体的作用力液动力的本质:本质上液动力是液体对固体作用的压力,并不存在一个额外的”液动力”液动力的计算:由于液体在固体上的压力分布是不容易确切知道,不好直接计算流体对固体的作用力,但可以通过”动量定理”的原理来计算”液动力”液动力1.作用在圆柱滑阀上的稳态液动力a完整阀腔的稳态液动力总是使阀口关闭0122(cos90cos)cossFqvvqv0212(coscos90)cossFqvvqvb.不完整阀腔的稳态液动力:以V2流出:液动力使阀口关闭；以V2流入:液动力使阀口开启122112()(cos)cosssFFFqvvvFqv不计V0V2V1F2F1F′2设正方向液动力2.滑阀上稳态液动力的补偿开多个径向小孔压降法特殊形腔三、液动力斜孔法液动力3、作用在圆柱滑阀上的瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过程中阀腔内的液流因加速或减速而作用在阀芯上的力液动力4.作用在锥阀上的稳态液动力a.外流式锥阀的稳态轴向推力b.内流式锥阀的稳态轴向推力1221cos14sin214sin2mqvmFqvmFpAqvdxFpCCdxCCCd（）4221022210220cos4414sin2mmFmFqvmFpddqvFpddCdCCCxdd（）（）作用在滑阀上的液压卡紧力侧向力:阀芯所受的径向不平衡力产生侧向力的原因:1.阀芯和阀孔的形状误差2.阀芯与阀孔的相对位置(偏心距)3.径向缝隙有压差导致的泄漏卡紧力:侧向力引起的阀芯移动时的轴向摩擦阻力液压卡紧现象:驱动阀芯的力小于卡紧力3、级间耦合与反馈控制液压力耦合位移—力耦合电信号耦合复合耦合3、级间耦合与反馈控制液压力耦合分流阀的工作原理液压力耦合3、级间耦合与反馈控制位移—力耦合3、级间耦合与反馈控制电信号耦合五、液压阀的性能参数及基本要求（1）性能参数公称压力：液压阀长期可靠工作所允许的最高工作压力。起决于阀的强度、密封、换向可靠性（侧向力）公称通径：通径等效阀的通流能力（相同通径，不同型号和不同功能的阀有不同的公称流量）（2）从控制功能上讲的基本要求阀芯开启时：动作灵敏，工作稳定，控制参量准确，可靠好。阀芯关闭时：密封性要好