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液压与气压传动第5章液压与气压传动控制调节元件2020年5月28日星期四5.1概述一、控制阀的分类1.按用途分1）方向控制阀（如单向阀、换向阀）；2）压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀）;3）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。功能：对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期的控制，以满足负载的工作要求。因此，液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。2020年5月28日星期四2.按结构形式1）滑阀；2）锥阀；3）球阀；4）转阀；5）喷嘴挡板阀；6)射流管阀。2020年5月28日星期四液压阀的连接方式有六种。3.按安装连接形式分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。（2）法兰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。（1）螺纹连接2020年5月28日星期四(4)插装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。(3)板式连接2020年5月28日星期四(6)叠加式连接（5）集成块式连接叠加阀式是液压装置集成化的另一种形式，它由叠加阀互相直接连接而成。集成块式是借助于集成块把标准化的板式液压元件连接在一起，组成液压系统。2020年5月28日星期四5.3压力控制阀5.4流量控制阀5.5插装阀5.2方向控制阀5.6本章小结本章主要内容2020年5月28日星期四方向控制阀主要用来通断油路或改变油液流动方向，从而控制液压执行元件的起动或停止，改变其运动方向。主要有两大类：单向阀换向阀5.2方向控制阀2020年5月28日星期四5.2.1单向阀在液压系统中，单向阀只允许液流沿一个方向通过，反向流动则被截止。控制油液的单向流动，或有条件的反向流动。正向流动时阻力小，反向时密封性好，动作灵敏，无冲击和噪声。常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀。主要性能要求：2020年5月28日星期四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。一、普通单向阀2020年5月28日星期四管式连接阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。直通单向阀工作原理：压力油从阀体进油口流入，克服弹簧力将阀芯顶开，从出油口流出。当液流反向流动时，阀芯压紧在阀体的阀座上，液流被截止。1.直通式单向阀2020年5月28日星期四直角式单向阀：进出油口P1、P2的轴线均和阀体轴线垂直。板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。直角单向阀2.直角式单向阀2020年5月28日星期四3.弹簧的作用：主要用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性力，使阀芯复位快，工作灵敏可靠。要求弹簧在液流通过时不产生过大的压力损失，因此弹簧刚度一般都选得较小。一般单向阀的开启压力在0.035～0.05MPa左右，当通过额定流量时的压力损失不超过0.1～0.3MPa。若将单向阀中的弹簧换成较大刚度的弹簧时，可作为背压阀使用，此时阀的开启压力为0.2～0.6MPa。2020年5月28日星期四二、液控单向阀2020年5月28日星期四液控单向阀工作原理：当控制油口K处没有压力油时，液控单向阀就象普通单向阀一样工作；当控制油口K接通压力油后可使油液倒流，有条件的反向流动。2020年5月28日星期四外泄型液控单向阀：此类阀有专门的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于较高压力系统。P1—正向进油口；P2—正向出油口；K—控制口图5.3外泄型液控单向阀1—控制活塞；2—顶杆；3—阀芯。泄油口2020年5月28日星期四液控单向阀符号ABK〈a〉内泄式ABK〈b〉外泄式2020年5月28日星期四三、单向阀的应用1.普通单向阀装在液压泵出口，防止油液倒流而损坏液压泵。2.普通单向阀与其它阀组成复合式阀，如单向减压阀、单向节流阀等。2020年5月28日星期四3.普通单向阀安装在回油管上作背压阀。4.用液控单向阀实现液压缸保压。2020年5月28日星期四5.利用液控单向阀锁紧液压缸。2020年5月28日星期四工作要求：油液流经换向阀时压力损失要小互不相通的油口间的泄漏要小换向要平稳，迅速可靠5.2.2换向阀利用阀芯和阀体相对位置的改变来控制液流的方向或液流的通断。分类：按阀芯相对阀体的运动的方式不同分为：滑阀转阀2020年5月28日星期四一、换向阀的工作原理OPAB换向阀阀体上开有4个通油口P、A、B、T（或O）。换向阀的通油口永远用固定的字母表示。P—压力油口；A、B—工作油口；T——回油口。POBA手动换向阀2020年5月28日星期四2020年5月28日星期四POABOPAB上图表示阀芯处于中位时的情况,此时从P口进来的压力油没有通路。A、B两个油口也不和O口相通。1）中位2020年5月28日星期四OPAB上图表示人向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时P口和A口相通，压力油经P、A到其它元件；从其它元件回来的油经B、阀芯中心孔，O回油箱。POAB左位2）左位2020年5月28日星期四POABOPAB上图表示人向另一侧搬动控制手柄阀芯右移，或者说阀芯处于右位时的情况。此时，从P口进来的压力油经P、B到其它元件。从其它元件回来的油经A、O回油箱。右位3）右位2020年5月28日星期四POABOPABPOABOPABOPABPOABPOBA二、换向阀的图形符号2020年5月28日星期四1）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。2020年5月28日星期四2）表5.1中图形符号的含义如下：•用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”;•方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”。•方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际方向;•方框内符号“┻”或“┳”表示该通路不通;2020年5月28日星期四•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。2020年5月28日星期四练习：2020年5月28日星期四3）换向阀中阀芯的操纵方式常用的操纵方式有：手动、机动（行程）、电磁动、液动和电液动。2020年5月28日星期四练习：2020年5月28日星期四三、换向阀中位机能三位四通换向阀的滑阀机能有很多种，常见的有表5.1中所列的几种。中间一个方框表示其原始位置，左右方框表示两个换向位。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型式。三位四通换向阀处于中间位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的中位机能。2020年5月28日星期四阀芯处于中位时,P,A,B,T四个油口均被封闭，其特点是：②因P口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。③可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时,仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。POABO型机能①缸的两腔被封闭,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向负载和反向负载。1）O型机能2020年5月28日星期四阀芯处于中位时,P,A,B,O四个油口互通。P0ABH型机能①阀芯处于中位，但活塞无法立即停住，此时油缸不能承受负载。②不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言。③泵可卸荷。④不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵卸荷，系统压力为零，其它分支也不能正常工作。H型机能的特点如下：2）H型机能2020年5月28日星期四阀芯处于中位时,A、B油口被封闭，P、O油口互通。M型机能如下：①活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。②缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。③泵能卸荷。④不宜用于多个换向阀并联的系统。POABM型机能3）M型机能2020年5月28日星期四此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。4）P型机能阀芯处于中位时，P、A、B油口互通，油口O被封闭。POABP型机能2020年5月28日星期四O型机能H型M型P型2020年5月28日星期四Y型机能――Ｐ封闭，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型机能――Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封闭。Ｘ型机能――Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之间只有很小的缝隙连通。Ｊ型机能――Ｐ、Ａ封闭，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型机能――Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封闭。Ｎ型机能――Ｐ、Ｂ封闭，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型机能――Ｐ、Ｔ封闭，Ａ、Ｂ互通。除上述四种常用的机能外，根据油口通断情况不同尚可组合成多种机能，不过这些机能多用在特殊场合。这些机能是：（见书p137~139）2020年5月28日星期四图5.6三位四通手动换向阀弹簧复位方式钢珠定位方式四、换向阀的操纵方式1）手动换向阀手动换向阀是利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向的。自动复位式：适用于动作频繁、工作持续时间短的场合,操作比较安全,常用于工程机械的液压传动系统中。定位式手动换向阀可以固定在某个工作状态下工作。2020年5月28日星期四1—滚轮2—推杆3—阀芯图5.9机动换向阀2)机动换向阀机动换向阀又称为行程阀。它主要用来控制机械运动部件的行程，它是借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮来迫使阀芯移动，从而控制油液的流动方向。二位二通机动换向阀又分为常闭（不通）和常开（接通）两种。2020年5月28日星期四机动换向阀演示弹簧2-阀芯3-阀体4-滚轮5-行程挡块2020年5月28日星期四3)电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合和断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向的。它是电气系统与液压系统之间的信号转换元件，它的电气信号由液压设备中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元件发出，从而可以使液压系统方便地实现各种操作及自动顺序动作。二位三通电磁阀1-推杆2-阀芯3-弹簧2020年5月28日星期四电磁铁按使用电源不同，可分为交流和直流两种。交流电磁铁起动力大，不需要专门的电源，吸合、释放快，动作时间约为0.01～0.03s。其缺点是若电源压力下降15％以上，则电磁铁吸力明显减小，若衔铁不动作，干式电磁铁会在10～15分钟后烧坏线圈（湿式电磁铁1～1.5小时）。且冲击及噪声较大，寿命低。因而在实际使用交流电磁铁允许的切换频率一般为10次/分钟，不得超过30次/分钟。直流电磁铁工作较可靠，吸合、释放时间约为0.05～0.08s，允许使用的切换频率较高，一般可得120次/分钟，最高可达300次/分钟，且冲击小、体积小、寿命长。但是需有专门的直流电源，成本较高。2020年5月28日星期四2020年5月28日星期四电磁阀结构2020年5月28日星期四电磁换向阀（电动换向阀）2020年5月28日星期四电磁换向阀电磁2020年5月28日星期四4）液动换向阀液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。2020年5月28日星期四2020年5月28日星期四阀芯两端分别接通控制油口K1和K2。当对液动滑阀换向平稳性要求较高时，还应在滑阀两端K