液压阀液压阀概述压力控制阀

液压阀液压控制阀液压控制阀概述•液压控制阀简称液压阀，液压阀是用来控制液压系统中油液的流动方向、压力和流量的液压元件。•液压控制阀的基本原理概括的说是利用某种作用力和弹簧力相平衡的原理工作的•这种作用力可以是油液压力产生的液压力或其他外力。•液压控制阀本身是消耗能量的控制元件。液压阀的基本结构和原理•基本结构：1结构上由阀体、阀芯和阀芯驱动件组成•基本结构：阀体有阀体孔或阀座孔和外接油管的进出油口；阀心：滑阀、锥阀和球阀；驱动装置：手动、弹簧、电磁或液压力；•液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。液压阀的基本结构和原理液压阀的基本结构和原理•流经阀口的流量q与阀口前后压力差Δp和阀口面积A有关，始终满足压力流量方程/2pAcqTqpAcqTq液压阀的分类•根据结构形式分类–滑阀滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。阀口的压力流量方程q＝CdπDx(2Δp/ρ）1/2–锥阀锥阀阀芯半锥角一般为12°～20°，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。阀口的压力流量方程q＝Cdπdxsinα(2Δp/ρ）1/2–球阀性能与锥阀相同，阀口的压力流量方程q＝Cdπdh0（x/R）(2Δp/ρ）1/2液压阀的分类滑阀锥阀球阀液压阀的分类压力控制阀用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。流量控制阀用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。方向控制阀用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。根据用途不同分类（机能）液压阀的分类定值或开关控制阀被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。比例控制阀被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。伺服控制阀被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。数字控制阀用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。根据控制方式不同分类（控制原理）液压阀的分类根据安装连接形式不同分类管式连接阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。板式连接阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。插装式将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。叠加式是板式连接阀的一种发展形式。液压阀的性能参数公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。额定压力阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受它的功率极限的限制。对液压阀的基本要求•动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。•阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。•所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。•结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。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。•调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。•要掌握各种压力阀的结构原理及其应用。压力控制阀溢流阀减压阀顺序阀与压力继电器溢流阀作用：溢流阀是用来控制液压系统压力基本恒定，确切地说是在开启工作时控制阀进口压力恒定，实现定压溢流或安全保护等作用。应用：在液压系统中可作溢流阀、安全阀、背压阀、卸何阀和远程调压阀使用。分类：常用的溢流阀有直动式和先导式两种。溢流阀–直动型溢流阀–先导型溢流阀溢流阀直动式溢流阀调节螺钉阀体弹簧阀芯出油口进油口结构原理直动型溢流阀由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。阀体上进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。直动式溢流阀直动式溢流阀•工作原理：•原始状态，阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置，进出油口隔断。进口油液经阀芯径向孔、轴向孔作用在阀芯底端面。•当液压力小于弹簧力时，阀芯压在阀座上不动，阀口关闭；•当液压力超过弹簧力时，阀芯上移离开阀座，阀口打开，阀芯在新的位置上平衡，油液便可从出油口T流回油箱•阻尼孔1的作用是减小阀芯扰动。直动式溢流阀•(1)当pAFT时，阀口关闭。•(2)当pA=FT时，阀口即将打开，此时，•pA=FT=KX0，p=pK=KX0/A(开启压力)•(3)当pAFT时，阀口打开，p→恒定，稳压溢流或安全保护。•阀芯的平衡保证了阀进口压力基本恒定。•调节弹簧的预压缩量，便可调节溢流阀的进口压力。•阀口溢流满足压力流量方程。直动式溢流阀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的阀的进口压力ps最大，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。直动式溢流阀•调定压力•P*A=Kx•两个溢流阀串联，系统调定压力pp12先导式溢流阀•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。先导阀主阀3阻尼孔先导式溢流阀•工作原理：•液压力同时作用于主阀芯及先导阀芯上。当先导阀芯未打开时，阀腔中油液没有流动，作用在主阀芯上下两个方向的液压力平衡，主阀芯在弹簧的作用下处于最下端位置，阀口关闭。•当进油压力增大到使先导阀芯打开时，极少量的油液流过主阀芯上的阻尼孔，打开先导阀芯流回油箱。•由于阻尼孔的阻尼作用，使主阀芯所受到的上下两个方向的液压力不相等，主阀芯在压差的作用下上移，打开阀口，实现溢流使阀芯处于平衡并保证了阀进口压力基本恒定。•调节先导阀的调压弹簧，便可调节溢流阀的进口压力。（动画）先导阀主阀3阻尼孔先导式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。先导式溢流阀调压稳定且适用于中高压系统。但是先导式溢流阀需要先导阀和主阀都动作后才能起控制作用，因此反应不如直动式溢流阀灵敏。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有很大改善。先导阀主阀3阻尼孔先导式溢流阀工作原理要点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。阻尼孔开在一侧（二级同心、三级同心）先导式溢流阀工作原理要点（动画1。动画2）先导式溢流阀工作原理要点先导阀前腔有一控制口，当K口接油箱时，主阀芯在很小的液压力作用下便可上移，打开阀口，实现完全溢流，这时系统压力接近于零称为卸荷。若K口接另一个远程调压阀（必须小于溢流阀的调定压力），便可对系统压力实现远程控制。K控制口先导式溢流阀工作原理要点•溢流阀特点：保持进口压力恒定溢流阀图形符号说明：用方框表示阀体，用带箭头的直线表示阀芯，阀芯在弹簧力的作用下偏离阀体使阀口常闭控制油来自阀的进口，维持阀进口压力恒定出口接油箱采取内泄漏，带外控可卸荷的弹簧可调先导式。假设阀的进口压力p、经过阻尼孔的压力p1、主阀弹簧刚度k、预压缩量x、开口度△x、阀芯截面面积A；先导阀弹簧刚度kz、预压缩量xz、开口度△xz、阀芯投影面积Az。忽略摩擦力和液动力影响：工作时主阀芯的平衡条件：pA=p1A+k（x+△x）工作时先导阀芯平衡条件：p1Az=kz（xz+△xz）（x＞＞△x，xz＞＞△xz）为什么说溢流阀工作时能维持进入溢流阀口的压力p恒定？为什么说溢流阀工作时能维持进入溢流阀口的压力p恒定？xAkxAkxxAkxxAkxxAkppZZZZZZZ)()()(1xAk＞＞xAkZZZZZZxAkpp1可见，阀的进口压力p，一旦调压弹簧设计上整理后主要由先导调压弹簧来决定。kz＞＞k、A＞＞Azxz＞＞x，则：调定后，工作时阀的进口压力p恒定。溢流阀的主要性能调压范围：在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳的升降，无突跳或迟滞现象。实际流量不能超过额定流量为改善高压溢流阀的调节性能，往往通过更换四根刚度不同的弹簧0.6～8、4～16、8～20、16～32MPa实现四级调压。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。开启压力：初始开启压力ps调定压力：发口完全开启时压力pt（ps-pt）、（ps-pb）称为调压偏差，调压偏差小好nk=pt/ps称为开启压力比，nb=pb/ps称为闭合压力比，nk、nb大好。溢流阀的主要性能压力损失和卸载压力：当调压弹簧预压缩量等于零或主阀上腔经遥控口直接接回油箱时，流经阀的流量为额定值时，溢流阀的进口压力。压力损失略高于卸载压力。先导型溢流阀遥控口接法p1p2P1p2系统调定压力由远程调压阀决定，p1系统调定压力由先导阀决定，p2P1p2P1p2先导型溢流阀遥控口接法•遥控口接油箱•主阀芯上腔压力为零，阀口常开，为卸载状态先导型溢流阀遥控口接法远程调压阀实际上是一个独立的压力先导阀，旁接在先导型溢流阀遥控口起远程调压作用，其调定压力必须低于先导阀的调定压力。无论哪个起作用，泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱。先导阀前腔有一遥控口，在该控制口接远程调压阀可实现远控，接电磁阀通回油箱可实现卸载。溢流阀的功用溢流阀旁接在泵的出口，用来保证系统压力恒定，称为定压阀。溢流阀旁接在泵的出口，用来限制系统压力的最大值，对系统起保护作用，称为安全阀。电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载。例题1题4-2图题4-2图至系统至系统溢流阀的调定压力分别为：4，3，5Mpa，求压力计读数例题2•判断压力表读数•（1）1YA断电，负载无穷大•（2）1YA断电，负载压力为2MPa•（3）1YA得电，负载压力为2MPa至系统3Mpa1YA减压阀减压阀•减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。并且维持该压力基本稳定•确切地说是在工作时控制减压阀出口压力恒定，•减压阀主要用于降低液压系统某一支路油液的压力，常用于夹紧、控制和润滑等油路中。•按调节要求不同，有定值减压阀，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。减压阀有直动型和先导型之分，直动型较少单独使用。压力油由阀的进油口P1流入，经阀芯减压口减压后由出口P2流出。同时，出口压力油进入主阀芯的下腔，当出口油液压力低于调定压力时，主阀芯在弹簧力作用下处于最下端，减压口开度h为最大，阀处于非工作状态，此时阀不起减压作用。出油口p2进油口p1直动式减压阀定值减压阀定值减压阀的结构原理先导式减压阀由压力先导阀和主阀组成。出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔，当出口压力大于减压阀的调定压力时，先导阀开启，主阀芯上移，减压缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。动画减压阀调压原理•阀芯受力平衡方程出油口p2进油口p1)(xxkApmC调节调压弹簧，改变硬弹簧力，即可改变出口压力。先导式减压阀调压原理减压阀特点在减压阀出口油液不再流动时，由于先导阀卸油仍未停止，减压口仍有油液流动，阀就处于工作状态，出口压