液压阀大全

第五章液压控制阀第一讲1、授课日期、班级2、课题5-1阀内流动的的基本规律；5-4方向控制阀3、教学目的要求了解阀内流动的的基本规律；掌握方向控制阀的位、通、机能概念；掌握常用换向阀工作原理性能特点及使用场合。4、教学内容要点阀内流动的的基本规律；方向控制阀的位、通、机能概念；常用换向阀工作原理性能特点；在回路中的应用。5、重点、难点方向控制阀的工作原理、性能、在液压系统中的作用、职能符号6、教学方法和手段课堂教学为主，充分利用多媒体动画来表示抽象概念。7．主要参考书目和资料8、课堂教学8.1复习提问回想液压系统的四大组成部分，要执行所需要的动作，需要对液压系统进行控制。8.2讲授新课5-1阀内流动的的基本规律一、液压控制阀的分类(hydrauliccontrolvalve)在液压系统中，用于控制或调节液体的流动方向、压力高低、流量大小的元件统称为液压控制阀。液压阀性能的优、劣、工作是否可靠，对整个液压系统能否正常工作将产生直接影响。本章将重点介绍常用液压阀的典型结构、工作原理、性能特点及应用范围。在液压系统中，用于控制系统中液流压力、流量和液流方向的元件总称为液压控制阀。液压控制阀的种类繁多，除了不同品种、规格的通用阀外，还有许多专用阀和复合阀。就液压阀的基本类型来说，通常按以下方式进行分类。1、按按用途分(1)、压力控制阀(pressurecontrolvalve)用来控制和调节液压系统中液流的压力或利用压力控制的阀类称为压力控制阀。如溢流阀、减压阀、顺序阀、电液比例溢流阀、电液比例减压阀等。(2)、流量控制阀(flowcontrolvalve)用来控制和调节液压系统中液流流量的阀类称为流量控制阀，如节流阀、调速阀、分流阀、电液比例流量阀等。(3)、方向控制阀(directionalcontrolvalve)用来控制和改变液压系统中液流方向的阀类称为方向控制阀，如单向阀、换向阀等。调速阀节流阀流量控制阀压力继电器等顺序阀减压阀溢流阀压力控制阀换向阀等单向阀方向控制阀用途液压阀、、、、、)(这三类可互相组合，成为复合阀，以减少管路连接，使结构更为紧凑，提高系统效率，如单向行程调速阀等。2、按控制方式数字控制阀电液比例控制阀伺服控制阀开关或定值控制阀)(控制方式(1)、开关或定值控制阀(switchvalve)这是最常见的一类液压阀，又称为普通液压阀。此类阀采用手动、机动、电磁铁和控制压力油等控制方式启闭液流通路、定值控制液流的压力和流量。(2)、伺服控制阀(pilotvalve)这是一种根据输入信号(电气、机械、气动等)及反馈量成比例地连续控制液压系统中液流的压力、流量的阀类，又称为随动阀。伺服控制阀具有很高的动态响应和静态性能，但价格昂贵、抗污染能力差，主要用于控制精度要求很高的场合。(3)、电液比例控制阀(electro-hydraulicproportionalvalve)电液比例控制阀的性能介于上面两类阀之间，它可以根据输入信号的大小连续地成比例地控制液压系统中液流的参量，满足一般工业生产对控制性能的要求。与伺服控制阀相比具有结构简单、价格较低、抗污染能力强等优点，因而在工业生产中得到广泛应用。但电液比例控制阀存在中位死区，工作频宽较伺服控制阀低。电液比例阀又分为两种，一种是直接将开关定值控制阀的控制方式改为比例电磁铁控制的普通电液比例阀，另一种是带内反馈的新型电液比例阀。(4)、数字控制阀(digitalcontrolvalve)用计算机数字信息直接控制的液压阀称为电液数字阀。数字控制阀可直接与计算机连接，不需要数／模转换器。与比例阀、伺服阀相比，数字阀具有结构简单、工艺性好、价廉、抗污染能力强、重复性好、工作稳定可靠、放大器功耗小等优点。在数字阀中，最常用的控制方法有增量控制型和脉宽调制(PWM)型。数字阀的出现至今已有二十多年，但它的发展速度不快，应用范围也不广。主要原因是，增量控制型存在分辨率限制，而PWM型主要受两个方面的制约：一是控制流量小且只能单通道控制，在流量较大或要求方向控制时难以实现；二是有较大的振动和噪声，影响可靠性和使用环境。此外，数字阀由于按照载频原理工作，故控制信号频宽较模拟器件低。3、根据结构形式分类液压控制阀一般由阀心、阀体、操纵控制机构等主要零件组成。根据阀心结构形式的不同，迪压控制阀又可以分为以下几类。(1)、滑阀类(slidevalves)滑阀类的阀心为圆柱形，通过阀心在阀体孔内的滑动来改变液流通路开口的大小，以实现液流压力、流量及方向的控制。(2)、提升阀类(poppetvalves)提升阀类有锥阀、球阀、平板阀等，利用阀心相对阀座孔的移动来改变液流通路开口的大小，以实现液流压力、流量及方向的控制。(3)、喷嘴挡板阀类(nozzle-flappervalves)喷嘴挡板阀是利用喷嘴和挡板之间的相对位移来改变液流通路开口大小，以实现控制的阀类。该类阀主要用于伺服控制和比例控制元件。4、根据连接和安装方式分类(1)、管式阀(tubevalve)管式阀阀体上的进出油口通过管接头或法兰与管路直接连接。其连接方式简单，重量轻，在移动式设备或流量较小的液压元件中应用较广。其缺点是阀只能沿管路分散布置，装拆维修不方便。(2)、板式阀(platevalve)板式阀由安装螺钉固定在过渡板上，阀的进出油口通过过渡板与管路连接。过渡板上可以安装一个或多个阀。当过渡板安装有多个阀时，又称为集成块，安装在集成块上的阀与阀之间的油路通过块内的流道沟通，可减少连接管路。板式阀由于集中布置且装拆时不会影响系统管路，因而操纵、维修方便，应用十分广泛。(3)、插装阀(plug-invalve)插装阀主要有二通插装阀、三通插装阀和螺纹插装阀。二通插装阀是将其基本组件插入特定设计加工的阀体内，配以盖板、先导阀组成的一种多功能复合阀。因插装阀基本组件只有两个油口，因此被称为二通插装阀，简称插装阀。该阀具有通流能力大、密封性好、自动化和标准化程度高等特点。三通插装阀具有压力油口、负载油口和回油箱油口，起到两个二通插装阀的作用，可以独立控制一个负载腔。但由于通用化、模块化程度远不及二通插装阀，因此，未能得到广泛应用。螺纹式插装阀是二通插装阀在连接方式上的变革，由于采用螺纹连接，使安装简捷方便，整个体积也相对减小。(4)、叠加阀(stackvalve)叠加阀是在板式阀基础上发展起来的、结构更为紧凑的一种形式。阀的上下两面为安装面，并开有进出油口。同一规格、不同功能的阀的油口和安装连接孔的位置、尺寸相同。使用时根据液压回路的需要，将所需的阀叠加并用长螺栓固定在底板上，系统管路与底板上的油口相连。按操纵方法分类，液压阀有手动式、机动式、电动式、液动式和电液动式等多种。按安装方式分类，液压阀有管式(螺纹式)和板式两种。对液压阀的基本要求：各种液压阀，由于不是对外作功的元件，而是用来实现执行元件(机构)所提出的力(力矩)、速度、变向的要求的，因此对液压控制阀的共同要求是：(1)、动作灵敏、性能好，工作可靠且冲击振动小；(2)、油液通过阀时的液压损失要小；(3)、密封性能好；(4)、结构简单紧凑、体积小，安装、调整、维护、保养方便，成本低廉，通用性大，寿命长。二、阀口流量公式及流量系数对于各种滑阀、锥阀、球阀、节流孔口，通过阀口的流量均可用下式表示：/20pAcqq式中，qc为流量系数；0A为阀口通流面积；p为阀口前、后压差；为液体密度。1、滑阀的流量系数设滑阀[图(a)]开口长度为X，阀芯与阀体(或阀套)内孔的径向间隙为，阀芯直径为d，则阀口通流面积0A为220xWA式中，W为面积梯度，它表示阀口过流面积随阀芯位移的变化率。对于孔口为全周边的圆柱滑阀，dW。若为理想滑阀(即Δ＝0)，则有dxA0,对于孔口为部分周长时(如：孔口形状为圆形、方形、弓形、阶梯形、三角形、曲线形等)，为了避免阀芯受侧向作用力，都是沿圆周均布几个尺寸相同的阀口，此时只需将相应的过流面积A0的计算式代入式220xWA，即可相应地算出通过阀口的流量。式220xWA中的流量系数Cq与雷诺数Re有关。当Re＞260时，Cq为常数；若阀口为锐边，则Cq＝0.6～0.65；若阀口有不大的圆角或很小的倒角，则Cq＝0.8～0.9。滑阀与锥阀阀口（a）滑阀；（b）锥阀2、锥阀(conevalve)的流量系数如图(b)所示，具有半锥角α且倒角宽度为s的锥阀阀口，其阀座平均直径为dm=(d1+d2)/2，当阀口开度为x时，阀芯与阀座间过流间隙高度为h=xsinα。在平均直径dm处，阀口的过流面积为)2sin21(sin0mmdxxdA一般，mdx,则sin0xdAm锥阀阀口流量系数约为Cq＝0.77～0.82。三、液动力驱动阀芯的方式有手动、机动、电磁驱动、液压驱动等多种。其中手动最简单，电磁驱动易于实现自动控制，但高压、大流量时手动和电磁驱方式常常无法克服巨大的阀芯阻力，这时人们不得不采用液压驱动方式。稳态时，阀芯运动的主要阻力为：液压不平衡力，稳态液动力，摩擦力（含液压卡紧力）；动态时还有瞬态液动力，惯性力等。若阀芯设计时静压力不平衡，高压下阀芯可能无法移动，因此阀芯设计时尽可采取静压力平衡措施，如在阀芯上设置平衡活塞。阀芯静压力平衡后，阀芯的稳态液动力和液压卡紧力又成为主要矛盾，高压、大流量时阀芯稳态液动力和液压卡紧力可达数百至数千牛，手动时感到十分吃力。1、作用在圆柱滑阀上的稳态液动力液流经过阀口时，由于流动方向和流速的改变，阀芯上会受到附加的作用力。在阀口开度一定的稳定流动情况下，液动力为稳态液动力。当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力作用。限于篇幅，这里仅研究稳态液动力。稳态液动力可分解为轴向分力和径向分力。由于一般将阀体的油腔对称地设置在阀芯的周围，因此沿阀芯的径向分力互相抵消了，只剩下沿阀芯轴线方向的稳态液动力。作用在带平衡活塞的滑阀上的稳态液动力(a)流出式；(b)流入式对于某一固定的阀口开度x来说，根据动量定理(参考图5.7中虚线所示的控制体积)可求得流出阀口时[见图(a)]的稳态液动力为cos)90coscos(212qvvvqFs可见，液动力指向阀口关闭的方向。流入阀口时[见图5.7(b)]的稳态液动力为cos)cos90cos(221qvvvqFs可见，液动力仍指向阀口关闭的方向。考虑到pWxCqpCvqv2,22，所以上式又可写成pxWCCFvqs)cos2(考虑到阀口的流速较高，雷诺数较大，流量系数Cq可取为常数，且令液动力系数常数cos2WCCKvqs,则上式又可写成pxKFss当压差ΔP一定时，由式pxKFss可知，稳态液动力与阀口开度x成正比。此时液动力相当于刚度为KSΔp的液压弹簧的作用。因此，KSΔp被称为液动力刚度。液动力的方向这样判定：对带平衡活塞的完整阀腔而言，无论液流方向如何，其方向总是力图使阀口趋于关闭。2、作用在锥阀上的稳态液动力(1)、外流式锥阀[见图(a)]上作用的稳态轴向液动力作用在锥阀上的稳态液动力(a)外流式；(b)内流式假定锥阀入口处的流速为v1、压力为PS，锥阀出口处的流速为v2、压力为大气压(P2＝0)，锥阀口的开口量为x，半锥角为α，阀口处的过流面积为2/)(,sin210dddxdAmm。考虑到锥阀开度不大，则可认为液流射流角θ＝α;一般倒角宽度s取得很小，故有21dddm。在稳定流动时，不计液体的静压力PSA，利用动量定理可得出作用在锥阀上的轴向稳态液动力为2sincos2smvqsxpdCCqvF此力的方向使阀芯趋于关闭。(2)、内流式锥阀[见图(b)]上作用的稳态轴向液动力设P2＝0，按上述相同方法导出其稳态轴向推力为2sincos2smvqsxpdCCqvF此力的方向使阀芯进一步开启，是一个不稳定因素。故在先导型溢流阀的主阀芯上，常用在锥阀下端加尾碟(防振尾)的办法来保证使