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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五章液压控制阀【教学目的】通过学习液压控制阀，熟悉液压控制阀的分类、结构原理、职能符号、功用，了解各种液压控制阀的应用场合。【教学重点】各类液压控制阀的工作原理、结构特点及功用。【教学难点】液压锁的结构原理；减压阀的稳压原理；调速阀的流量稳定原理。第五章液压控制阀【作用】用来控制或调节液压系统中油液的流动方向、压力或流量，以满足设备工作性能要求。【分类】按功能分为：方向控制阀（用于控制液流的方向）压力控制阀（用于控制液压系统中的压力）流量控制阀（用于控制系统中油液流量的大小）按控制原理分为：开关阀（开关阀调定后只能在调定状态下工作。本章重点）比例阀（能根据输入信号连续地或按比例地控制系统的参数）伺服阀（被控制量与(输出与输入之间)偏差信号成比例连续变化的阀类）数字阀（能用数字信息直接控制阀的动作）按安装形式分为：管式、板式、叠加式、插装式连接。按操纵方式分为：手动、脚踏、机动、气动、电动和液动等。【共同点】★从结构上来说，所有的阀都有阀体、阀心和操纵机构三部分组成。★从原理上来说，所有的阀都是依靠阀孔的开、闭来限制或改变液流的流动和停止的。★从功能上来说，阀不能对外作功，也不属于能量转换装置，只是用以满足执行元件的压力、速度和换向等要求。【基本要求】★动作灵敏，工作可靠。★压力损失要小。★密封性能好。★结构紧凑。第一节方向控制阀【定义】方向控制阀是一种利用其阀心和阀体间相对位置的改变来控制油液流动的方向或液流的通与断的装置。【类型】单向阀换向阀一、单向阀【分类】普通单向阀液控单向阀1、普通单向阀【作用】是控制油液只许沿一个方向流动，而不允许反方向流动，故又称逆止阀或止回阀。【工作原理】上图为直通式单向阀（进出油口为一直线）下图为直角式单向阀（进出油口轴线垂直）【注意】单向阀中的弹簧仅用于使阀心在阀座上就位，故弹簧刚度一般选得较小，使阀的开启压力很小（0.03～0.05MPa），以减小压力损失。如换上刚度较大的弹簧，使阀的开启压力达到0.2～0.6MPa，就可当背压阀使用，使回油保持一定的压力，有利于工作部件的平稳运动。2、液控单向阀【定义】是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。【组成】单向阀加液控装置【工作原理】K未通压力油时，正向流动，反向截止。K通入压力油后，正反向均可流动。【存在问题】油液反向流动时（即由P2口进油），进油压力相当于系统压力，通常很高，控制油的开启压力必须很大才能顶开阀心，影响了液控单向阀的工作可靠性。【解决办法】采用先导阀预先卸压（右图）（带卸荷阀心的液控单向阀）控制活塞先以较小的推力顶开卸荷阀心，P2、P1两腔随即通过卸荷阀心圆杆上的小缺口相互沟通，使P2腔逐渐卸压，直至控制活塞较易地将主阀心推离阀座，使单向阀反向通道打开。控制压力仅为工作压力的4.5%3、单向阀的应用【举例】★区分高、低压力油，防止高压油进入低压系统。★将单向阀安置在泵的出口处，防止系统压力突然升高反向传给泵，避免泵反转或损坏。★液压泵停止时，保持液压缸的位置。起到安全保护作用。★将单向阀作背压阀用。利用单向阀的背压作用，提高执行元件运动的平稳性。★与其它阀并联使用，使之在单方向上起作用。★起锁紧作用。采用双液控单向阀(双向液压锁)【双向液压锁】★两小阀正向均可通油；★一小阀正向通油并达到一定压力时，另一小阀反向可通油。二、换向阀【作用】是变换阀心在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。【分类】按阀心的结构形式（运动方式）：滑阀式（线位移）转阀式（角位移）按阀心的工作位置数目：二位、三位、多位按阀对外接通的主要油口数目（通路数）：二通、三通、四通五通、多通按阀的控制方式：电磁、液动、电液动、手动、机动、气动【结论】换向阀是所有液压阀中种类最多的阀。1、转阀式换向阀【工作原理】【特点】密封性比较差，阀心上的径向力不平衡，但结构简单、紧凑。2、滑阀式换向阀【工作原理】常见的结构形式：表5-2二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）二位四通阀不能使执行元件在任一位置上停止运动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三位五通阀能使执行元件在任一位置上停止运动换向阀的操纵方式（表5-3）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,(行程阀)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(P、A、B、T)互通电液动电磁铁先导控制，液压驱动，阀心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【换向阀的结构】如图为三位四通电磁阀1-阀体2-阀心3-定位套4-对中弹簧5-挡圈6-推杆7-环8-线圈9-衔铁10-导套11-插头组件【三位换向阀的中位机能】三位换向阀的阀心在中间位置时（常态时），各通口间的不同接通方式称为换向阀的中位机能。常用的中位机能形式有：O、H、Y、P、M型五种，另外还有J、C、X、U、K、N、型等多种形式中位机能。O型四口全封闭，泵不卸荷，缸闭锁；缸充满油，起动平稳；制动冲击大，换向位置精度高。H型四口全接通，泵卸荷，缸处于“浮动”状态；缸无油，起动不平稳；制动平稳，换向位置精度差。Y型P口封闭，另三口相通，泵不卸荷，缸浮动；缸无油，起动有冲击；制动性能介于O型和H型之间。P型T口封闭，另三口相通，差动连接；起动平稳；制动平稳；换向位置变动比H型小。M型P、T相通，A、B封闭，泵卸荷，缸闭锁；缸充满油，起动平稳；制动性与O型相同。在分析和选择三位换向阀的中位机能时，通常应考虑以下几点：★系统保压：工作油口A、B被堵塞时，系统保压。（如O、M型）。★系统卸荷：当油口P、T相通时，系统卸荷（泵卸荷）。（如H、M型）★换向平稳性和换向精度问题：当通向液压缸两腔的油口A、B各自堵塞时，换向过程中易产生液压冲击，换向平稳性差，但换向精度高（如O、M）；反之，当油口A、B都与油口T接通时，换向过程中机床工作台不易迅速制动，换向精度低，但换向平稳性好，液压冲击也小（如H、Y）。★启动平稳性：换向阀在中位时，液压缸某腔如接通油箱，则启动时该腔内因无油液起缓冲作用而不能保证平稳的启动（如H、Y）。★液压缸在任意位置上的停止和“浮动”问题（即缸是否锁紧）：当油口A、B接通时，卧式液压缸处于“浮动”状态，可以通过某些机械装置，如齿轮齿条机构，改变工作台位置；立式液压缸则由于自重而不能停止在任意位置上。第二节压力控制阀【定义】用于控制油液压力高低或利用压力变化实现某种动作的阀，统称为压力控制阀。【原理】利用作用于阀心上的液体压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作的。【类型】溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。一、溢流阀【作用】溢流（溢去系统多余的油液）定压（使泵的供油压力得到调整并保持基本恒定）【类型】按结构原理分为：直动式（用于低压系统）先导式（用于中、高压系统）1、直动式溢流阀【分类】按阀心形式不同分为：球阀式、锥阀式、滑阀式。【结构原理】直动式溢流阀（滑阀式）★调节螺母1，可调节弹簧的预紧力，进而调整溢流阀的溢流压力（调压）。★阻尼孔g对阀心的运动形成阻尼，从而避免阀心产生振动，提高阀的工作稳定性。★随着工作压力的提高，直动式溢流阀上的弹簧力要增加，弹簧刚度也要增加，这就使装配、调节困难，并且当溢流量（qv）变化时，溢流压力（P=K（X0+ΔX）/A）的波动也将加大。因此，直动式溢流阀一般只用于低压系统。2、先导式溢流阀【分析】结构原理【组成】先导阀和主阀两部分组成。先导阀是一个小规格的直动式溢流阀，主阀阀心上开有阻尼小孔e。【原理】利用主阀上下两端的压力差所形成的作用力和弹簧力相平衡原理来进行压力控制的。【注意】先导阀的作用是控制和调节溢流压力，主阀的功能则在于溢流。（先导阀只流过极少部分油液）【分析】远程控制口K可用于远程调压作用。当控制油口K直通油箱时，阀前压力P≈0，使泵实现压力卸荷。3、溢流阀的应用【举例】★为定量泵系统溢流稳压（工作时阀口常开。作溢流阀用。）★为变量泵系统提供过载保护（工作时阀口常闭。作安全阀用。）★实现远程调压(远程调压阀1所能调节的最高压力不得超过溢流阀自身先导阀的调定压力，否则失去作用）★使泵卸荷（作卸荷阀用）★用于产生背压二、减压阀【作用】减压（出口压力低于入口压力）稳压（出口压力为稳定的数值）【减压原理】利用先导阀打开后主阀阻尼小孔油液的流动使主阀口开度减小而减压。【稳压原理】阀后压力大小不受阀前压力变化的影响。【分析】若阀前压力P1增加，阀后压力P2增加，主阀向上作用力增加，主阀上移，主阀口开度减小，主阀口压差增大，P2减小。故P2=常数。【注意】当出口压力未达到先导阀的调定值时，先导阀关闭，减压阀开度x值为最大，阀处于非工作状态（阀口全开，不起减压作用）。【比较】将先导式减压阀和先导式溢流阀进行比较，有几点不同之处：★减压阀保持出口处压力基本不变，而溢流阀保持进口处压力基本不变；减压阀出口压力控制阀心移动，溢流阀进口压力控制阀心移动。★减压阀进出口互通（阀口常开），而溢流阀进出口不通（阀口常闭）。★为保证减压阀出口压力调定值恒定，它的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱（不与出油口相通，外泄）；而溢流阀的导阀的出油口可通过阀体通道与出油口接通（内泄），流回油箱。【应用】★减低液压泵输出油的压力，供给低压回路使用。如减压阀用于夹紧油路。★与单向阀并联实现单向减压（复合阀）三、顺序阀【作用】利用油路中压力的变化来控制阀门的启闭（即利用油液压力作为控制信号来控制油路的通断），从而实现多个工作部件依次顺序动作。【类型】按结构分为：直动型先导型按控制油来源分为：内控式（控制压力油直接来自进油口）外控式（控制压力油来自外部油路引入）按泄油方式分为：外泄式（泄油从泄油口直接流回油箱）内泄式（泄油经内部通道并入阀的出油口后流回油箱）【结构原理】如图为直动式顺序阀当油压作用力超过弹簧力时，阀芯打开通油。【分析】溢流阀实际上是顺序阀中的一种，是一种内控内泄式顺序阀，但由于其作用特殊，故单独设立，不再称顺序阀。【说明】不同控泄方式可通过变换阀的下盖或上盖的安装方式来获得（阀盖与阀体相对转一定角度）【应用】★控制多个执行元件的顺序动作★与单向阀组成平衡阀（保持垂直放置的液压缸不因自重而自行下落）★控制双泵系统中的大流量泵卸荷四、压力继电器【结构原理】当油压增高到一定值时，柱塞上升，微动开关动作，接通或切断电路，起安全保护或程序控制作用。第三节流量控制阀【作用】通过改变阀口通流面积的大小来调节输出流量（qv=KATΔpm），从而控制执行元件的运动速度。【类型】节流阀和调速阀。一、节流阀1、结构原理【分析】LF型普通节流阀的结构原理压力油从进油口P1流入，经阀心2下的节流口，从出油口P2流出。转动手轮3，可调节节流口大小，从而调节通过阀的流量，控制执行元件的速度。2、节流阀的流量特性流量公式：qv=KATΔpmK——系数。与孔口断面形状和油液性质有关[薄壁孔K=Cq(2/ρ)1/2；对于细长孔K=d2/(32μL)]m——节流口指数（薄壁孔m=0.5，细长孔m=1）Δp——节流口两端压力差；AT——节流口通流截面积当AT不变时，Δp越大→曲线越平缓→qv变化越小→流量越稳定→刚度大→性能越好。当Δp不变时，AT越小→曲线越平缓→qv变化越小→流量越稳定→刚度大→性能越好。故AT越小，Δp越大，越有利于提高节流阀的刚度。但Δp太大，造成压力损失也越大，而且可能造成阀口小而堵塞，一般Δp为0.15-0.4MPa。节流阀的流量特性曲线3、影响节流阀流量稳定性的因素（1）负载变化的影响（即压力差Δp的影响）F↑→p2↑→Δp=p1－p2↓→qv↓→v↓）（2）温度变化的影响温度变化→粘度、密度变化（特别是粘度）→K值变化→流量变化→速度变化（薄壁孔影响小）（3）节流口形状的影响形状不同→水力直径dH=4A/x不同→通流能力不同。（水力直径愈大，阀在小流