液压和气压传动控制调节元件

第5章液压与气压传动控制调节元件学习内容1.概述4.流量控制阀6.电液数字阀2.方向控制阀3.压力控制阀5.插装阀7.电液比例控制阀5.1概述液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中控制液体的流动方向、流量大小及压力的高低，以满足执行元件所需的运动方向、力（力矩）、速度的要求，使整个系统按一定的要求协调工作。它是直接影响液气压系统工作过程和工作特性的重要元件。控制元件概述对控制阀的基本要求动作准确，灵敏，可靠，工作平稳，无冲击和振动；密封性能好，内泄漏小，无外泄漏；流体流过时，压力损失小；结构简单、紧凑，制造、安装、调试、维护方便，通用性好；1.控制阀的分类控制元件概述分类（1）按用途分方向控制阀（如单向阀、换向阀）；压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀）流量控制阀（如节流阀、调速阀）。这三类阀还可根据需要组合成组合阀(2)按控制方式分开关或定值阀；比例控制阀；伺服控制阀；电液数字控制阀。控制元件概述分类3）按结构形式分滑阀；锥阀；球阀；转阀；喷嘴挡板阀；射流管阀。控制元件概述分类液压阀的连接方式有六种。（1）螺纹连接阀体油口上带螺纹的阀称为管式阀。将管式阀的油口用螺纹管接头和管道连接，并由此固定在管路上。（2）法兰连接它是通过阀体上的螺钉孔（每油口多为4个螺钉孔）与管件端部的法兰，用螺钉连接在一起。(3)板式连接阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有连接螺钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多为板式阀。将板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口的平板式或阀块式连接体上。(4)叠加式连接(5)插装式连接（6）集成块式连接4）按安装连接形式分2.控制阀的性能参数阀的性能参数是对阀进行评价和选用的依据。它反映了阀的规格大小和工作特性。阀的规格大小用通径Dg(单位mm)表示。通径Dg是阀进、出口的名义尺寸，它和油口的实际尺寸不一定相等。阀主要有两个参数，即额定压力和额定流量。控制元件控制元件方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。它是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。5.2.1单向阀单向阀只允许经过阀的液流单方向流动，反方向则截止或有控制的反向流动。按其功能分为普通单向阀、液控单向阀、梭阀、双压阀和其它阀等。(1)普通单向阀普通单向阀简称单向阀，它是只允许油液正向流动，不允许逆向倒流的阀，也称逆止阀或止回阀。按进出油液流向的不同分为直通式和直角式两种结构，其构造及符号如图5-1所示。5.2.方向控制阀控制元件控制元件单向阀的符号开启压力：0.03~0.05MPa做背压阀：pk=0.2~0.6MPa阀体弹簧阀芯结构控制元件方向控制阀控制元件单向阀液控单向阀如图5-2所示，在普通单向阀的基础上多了一个控制口，当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油液可双向流动。(2)液控单向阀活塞顶杆阀芯外泄油口a☆工作原理控制活塞上的控制压力最小需为主油路压力的30-50%.控制元件方向控制阀控制元件单向阀控制元件方向控制阀控制元件单向阀液控单向阀符号ABK〈a〉内泄式ABK〈b〉外泄式控制元件方向控制阀控制元件单向阀一般低压系统采用内泄式，高压系统采用外泄式。（3）对单向阀的主要性能要求②通过液流时压力损失要小，而反向截止时密封性要好；①动作灵敏，工作时无撞击和噪声。单向阀的弹簧在保证能克服阀芯摩擦力和重力（即惯性力）而复位的前提下，弹簧刚度应尽可能的小，从而减小其压力损失。通过额定流量时的压力损失p损≤0.1~0.3MPa。③一般而言，弹簧的开启压力为：0.035~0.05MPa；若将软弹簧更换成合适的硬弹簧，安装在液压系统的回油路上，可做背压阀使用，其压力通常为：0.3~0.5MPa（4）单向阀的应用☆单独使用普通单向阀可以装在泵的出口处，防止系统中的流体冲击影响泵工作，还可以用来分隔通道，防止管路间的相互干扰。液控单向阀通常用于保压、锁紧和平衡回路，用于对液压缸进行锁闭、保压，也用于防止立式液压缸停止时的自动下滑。☆与其他阀并联组成复合阀如单向顺序阀、单向减压阀、单向节流阀等。控制元件方向控制阀控制元件单向阀换向阀能改变液流方向，将换向阀与缸连接可以很方便地使缸的活塞改变运动方向。换向阀的基本原理：利用阀心和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。1换向阀的分类换向阀的类型有按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。5.2.2换向阀2.滑阀式换向阀通过阀芯在阀体内的轴向移动实现油路的启闭和换向的方向控制阀。☆结构滑阀式换向阀由阀的主体部分和控制阀芯运动的操纵定位机构部分组成。1)主体部分阀体：有多级沉割槽的圆柱孔;＊主体部分结构〈阀芯：有多段环形槽的圆柱体;控制元件方向控制阀控制元件换向阀＊主体部分的结构形式控制元件方向控制阀控制元件换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀换向阀的“通”和“位”“通”和“位”是换向阀的重要概念。不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。“位”(Position)一指阀芯的位置，通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置，“位”在符号图中用方框表示。所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。箭头方向不一定表示油液的实际流动方向！控制元件方向控制阀控制元件换向阀方框位；箭头油路为接通状态；P、TA、B油路的接口；油路为截止状态；、方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连通的回油口用O(有时用T)表示；而阀与执行元件连接的油口用A、B等表示。有时在图形符号上用L表示泄漏油口。•换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置，图形符号中的中位是三位阀的常态位。利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。（3）二位二通换向阀二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通或断。二位二通换向阀的滑阀机能有：常闭式（O型）、开式（H型）。图5.5二位二通换向阀的滑阀机能二位阀的原始位置：若为手动控制，则是指控制手柄没有动作的位置；若为液压控制则是指失压的位置若为电磁控制则是指失电的位置。控制元件方向控制阀控制元件换向阀AP◎换向阀的位、通通常我们将接口称为“通”，将阀芯的工作位置称为“位”。控制元件方向控制阀控制元件换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀ABPT4).滑阀机能（中位机能）换向阀的阀芯处于不同工作位置时，各主油路进出口的连通方式称为阀的机能。对于三位阀，其该阀的中间位置各接口的连通方式该阀的中位机能。各种中位机能如表所示。该表列出了三位阀常用的十字滑阀机能，因其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，所以只用一个字母来表示中位的形式。控制元件方向控制阀控制元件换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀O型（1）中位时，各油口互不相通，系统保持压力，油缸两腔的油液被封闭，处于锁紧状态。（2）中位时，油缸进/回油腔充满压力油，故启动时较平稳；（3）执行元件可在任意位置停止，且停止位置精度高；中位机能举例：控制元件方向控制阀控制元件换向阀H型（1）中位时各油口互通，泵卸荷，油缸活塞处于浮动状态，其他执行元件不能并联使用（即不能用于并联多支路系统）；（2）执行元件停止位置精度低，如活塞两端有效承压面积不等的单杆活塞缸在中位时可能出现油缸自动漂移一方的现象；（3）由于油缸油液回油箱，缸启动有冲击。控制元件方向控制阀控制元件换向阀Y型（1）中位时,A、B、T口连通，P口保持压力，缸两腔连通；（2）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（3）换向性能与H相近。控制元件方向控制阀控制元件换向阀（1）中位时，P、A、B连通，T口封闭；（2）可形成差动回路；（3）泵不卸荷，可并联其他执行机构；（4）缸启动平稳；（5）换向最平稳，常用。P型控制元件方向控制阀控制元件换向阀M型（1）中位时，P、T口连通，A、B口封闭；（2）泵卸荷，不可并联其他执行机构；（3）缸启动平稳，与O型相似；控制元件方向控制阀控制元件换向阀X型（1）中位时,各油口半连通，P口保持一定压力；（2）性能介于O、H型之间。控制元件方向控制阀控制元件换向阀K型P、A、O通，B封闭，泵卸荷，缸启动平稳，换向有些冲击，停位精度高。控制元件方向控制阀控制元件换向阀工作可靠：换向阀能否可靠换向和复位。压力损失：流体流过阀口时的压力损失。内泄漏：从高压腔到低压腔的泄漏量。换向和复位的性能：换向时间是指收到信号到阀心换向中止的时间。复位时间是指信号消失到阀心复位中止的时间。使用寿命：指换向阀用到某一零件损坏、不能进行正常的换向或复位动作。4.滑阀式换向阀的主要性能控制元件方向控制阀控制元件换向阀三位四通手动换向阀弹簧复位方式钢珠定位方式3)换向阀的操纵方式(1)手动换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀多路换向阀是一种集中布置的组合式换向阀。其组合方式有并联式、串联式和顺序单动式。(2)机动换向阀——也叫行程换向阀，它是用挡铁或凸轮使阀芯移动来控制液流的方向。机动换向阀常是二位的，有二通、三通、四通、五通几种。二通的分常闭和常开两种形式。控制元件方向控制阀控制元件换向阀图5.10所示为二位三通电磁换向阀。当电磁铁断电时，阀芯2被弹簧7推向左端，P和A接通；当电磁铁通电时，铁芯通过推杆3将阀芯2推向右端，使P和B接通。图5.10二位三通电磁换向阀(3)电磁换向阀——借助于电磁铁吸力推动阀芯在阀体内作相对运动来改变阀的工作位置。一般为两位和三位，通道多为二、三、四、五通。图示位置：P→A、B┴电磁铁通电：P→B、A┴图中是二位三通电磁阀结构图。常态时P与A通。通电时，电磁铁通过推杆1克服弹簧3的预紧力，推动阀心2，使阀心2换位，P与B接通。＊电磁式电磁阀按电源的不同分为交流（用D表示）和直流（用E表示）两种。控制元件方向控制阀控制元件换向阀图5.11为三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯2在两边对中弹簧4的作用下处于中位，P、T、A、B口互不相通；当右边电磁铁通电时，推杆6将阀芯2推向左端，P与A通，B与T通；当左边电磁铁通电时，P与B通，A与T通。图5.11三位四通电磁换向阀三位四通电磁换向阀控制元件方向控制阀控制元件换向阀(4）液动换向阀液动换向阀是利用控制压力油来改变阀芯位置的换向阀。对三位阀而言，按阀芯的对中形式，分为弹簧对中型和液压对中型两种。利用控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。阀心是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。图5－12所示为三位四通液动换向阀，当K1通压力油，P与A接通，B与T接通；当K2通压力油，P与B接通，A与T接通；当K1、K2都未通压力油时，P、T、A、B四个油口全堵死。液动换向阀的换向时间分为可调式和不可调式两种。控制元件方向控制阀控制元件换向阀(5）电液动换向阀图5.13外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。电液换向阀用在大流量的液压系统中。电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种型式。若按控制压力油及其回油方式进行分类则有：外部控制、外部回油；外部控制、内部回油；内部控制、外部回油；内部控制、内部回油等四种类型。控制元件方向控制阀控制元件换向阀电液动式换向阀的典型结构下图为电液换向阀的图形符号，右图为其简化图形符号。当先导电磁阀的电磁铁1DT和2DT都断电时，电磁处于中位，控制压力油进油口P’关闭，主阀芯在对