液压与气压传动二课件液压控制元件与基本回路

单元四 液压控制元件及基本回路,任务一 方向控制阀工作原理及选用,1. 液压控制阀的分类 2. 液压控制阀的性能要求,学习目标 1.了解方向控制阀的各种结构，掌握其工作原理； 2.掌握三位阀的中位机能及电液换向阀的工作原理。,作用：是只允许液流单方向流动，不允许反向倒。 结构形式：直通式单向阀为管式 连接。 直角式单向阀为板式连接。,一、单向阀,1.普通单向阀（简称单向阀）,当压力油从 口流入时，克服弹簧力使阀心右移，阀口开启，油液经阀口、阀芯上的径向孔和轴向孔，从 口流出。 若油液从 流口入时，在油压和弹簧作用下，将阀心锥面紧压在阀座上，阀口关闭，使油液不能通过。,工 作 原 理：,一般单向阀的开启压力为（0.030.05）MPa。,2. 液控单向阀,构成：由单向阀和微型液压缸组成。,工 作 原 理：,当控制口C不通压力油时，其工作和普通单向阀一样。,注意：C口通入的控制油压力最小须为主油路压力的30%50%,当控制口C通压力油时，控制活塞1右侧a腔通泄油口，在油液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆2顶开阀心3，使油口 到 及 到 均能接通。,表2-5 换向阀的分类,1换向阀的分类,二、换向阀,换向阀是利用阀心与阀体的相对位置改变使油路接通，切断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件的启动、停止或变换方向。,2.换向阀的换向原理,滑阀阀心是一个具有多段环槽的圆柱体，而阀体孔内有若干条沉割槽。每条沉割槽都通过相应的孔道与外部相通，其P口为进油口，T口为回油口，A口和B口分别接执行元件的两腔。 当阀心在外力作用下处于图工作位置时，四个油口互不通，液压缸两腔均不通压力油，处于停车位置状态。 若使阀心右移，如图所示，口和口相通，B口和T口相通，压力油经P、A油口进入液压缸左腔，液压缸右腔的油液经B、T油口回油箱，活塞向右运动。 反之，若使阀心左移，如图所示，口和口相通，口和T口相通，活塞向左运动。,工 作 原 理：,(2) 图形符号,一个换向阀完整的图形符号应表示出其操纵方式、复位方式和定位方式等内容，,换向阀的图形符号含义说明：,（1）用方格数表示阀的工作位置数，有几个方格表示几“位“。 （2）在一个方格内，箭头或堵塞符号“丅”、“丄”与方格的交点数为油口通路数；箭头表示两油口相通，并不一定表示实际流向，“丅”和“丄” 表示油口截止。 （3）表示进油口，表示回油口，和表示连接其它两个工作油路的油口。 （4）控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧。 （5）三位阀的中位，二位阀靠近弹簧的那一位为常态位。,3.常态和中位机能,(1) 常态 当换向阀没有操纵力的作用处于静止状态时称为常态。对于二位换向阀靠有弹簧的那一位为常态。,(2) 中位机能 对于三位的换向阀，其常态为中间位置，各油口的连通方式体现了换向阀的不同控制机能，称之为中位机能。,4.几种常见的换向阀,（1）手动换向阀 手动换向阀是利用杠杆来改变阀心位置实现换向的。,推动手柄向右，阀心移至左位，口与口相通，口与口经阀心内的径向孔和轴向孔相通；推动手柄向左，阀心移至右位，口与口、口与口相通，从而实现换向。 手一离开手柄，阀心在弹簧力作用下自动复位到中位，油口、全部封闭。 应用： 适用于动作频繁，工作持续时间短的场合。操作较安全。,图 a 所示为自动复位式手动换,定位槽数由阀的工作位数决定，当手柄板动阀心时，阀心可借助弹簧和钢球保持在左、中、右任何一个位置上定位。当松开手柄后，阀心仍保持在所需要的工作位置上。 应用：需保持工作状态时间较长的情况。,图 b 所示为钢球定位式换向阀定位部分结构,机动换向阀是由行程挡块或凸轮推动阀心实现换向的。,（2）机动换向阀(又称行程阀),在常态位时，口与口不通；当固定在运动部件上的挡块压下滚轮时，阀心右移，口与A口相通。,工 作 原 理：,三位四通电磁换向阀外形,电磁换向阀是利用电磁铁的推力使阀心移动实现换向的。,电磁阀的优点： 动作迅速，操作方便，便于实现自动控制，,（3）电磁换向阀,二位三通电磁换向阀,工 作 原 理：,当电磁铁不通电时，口与A口相通，口断开；当电磁铁通电时，推杆1将阀心2推向右端，口与相通，口断开。,三位四通电磁换向阀,当两边电磁铁均不通电时，阀心在对中弹簧作用下处于中位，油口、均不相通； 当左边电磁铁通电，铁心9通过推杆6将阀心推至右位，则油口与相通，与相通； 当右边电磁铁通电时，阀心被推至左位，油口与相通，与相通。 因此，通过控制左、右电磁铁通、断电，就可以控制液流的方向，实现执行元件的换向。,工 作 原 理：,（4）液动换向阀,液动换向阀是利用系统中控制油路的压力油来改变阀心位置的换向阀。,当阀心两端控制油口1、2都不通入压力油时，阀心在两端弹簧力的作用下处于中位，油口、互不相通；当1口接通压力油，2口接通回油时，阀心右移，此时与接通，与接通； 当2口接通压力油，1口接通回油时，阀心左移，此时与接通，与接通。,优点： 结构简单，动作可靠，换向平稳，液压驱动力大。 应用： 用于流量大的系统中。,工 作 原 理：,构成： 电液换向阀是由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。 电磁换向阀起先导作用，用来改变液动换向阀的控制油路的方向，称为先导阀； 液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀。,（5）电液换向阀,电液换向阀外形,工 作 原 理：,1YA通电，电磁阀心5向右移动，来自主阀口或外接油口P的控制压力油经先导电磁阀的口和左单向阀2进入主阀左端，推动主阀心1向右移动，主阀右端控制油液通过右边节流阀7经先导阀的口和口流回油箱，使主阀油口与相通，与相通。,2YA通电，使电磁阀阀心5向左移动，主阀右端油腔进控制压力油，左端油腔的油液经左边节流阀3回油箱，使主阀阀心1向左移动，则油口与相通，与相通。 阀体内的节流阀可用来调节主阀心的移动速度，使其换向平稳，无冲击。,特点： 电液换向阀综合了电磁阀和液动阀的优点，具有控制方便，换向平稳，无冲击；适用流量大的系统。,必 须 注 意:, 当主阀为弹簧对中型时，先导电磁阀的中位机能必须保证先导阀处于中位时，液动阀两端的控制油路卸荷（如电磁阀型中位机能），否则液动阀无法回到中位。, 控制压力油可来自主油路的口（内控式），也可以另设独立油源（外控式）。 当采用内控式，主油路又有卸荷要求时，必须在口安装一预控压力阀，以保证最低的控制压力。 当采用外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大流量的15，以保证换向时间的要求。,换向阀互相代用，在大多数情况下，多通阀通过堵塞油口的方法可以当少通阀使用。例如将二位四通换向阀的A口或B口用油堵堵上，即可得到二位三通换向阀 .,（1）用二位四通阀替代二位三通和二位二通阀使用，画一画下图的油路连接。,练 一 练,（2）二位五通换向阀能否当二位四通阀用吗？如能实现二位四通的同等功能，画一画下图的油路连接。,想一想,对于弹簧对中型的电液换向阀，其电磁先导阀为什么通常采用Y型中位机能？,学习目标 1.熟悉和掌握方向回路的结构组成及工作原理； 2.掌握各种换向回路的功能，学会合理选用换向回路。,基本回路是由一些液压元件组成的，用来完成特定功能的典型油路。 一般可分为：压力控制回路，速度控制回路，方向控制回路及多执行元件控制回路。,方向控制回路是控制液压执行元件起动、停止和换向作用的回路。,任务二方向控制回路组成原理及油路连接,一、换向回路,运动部件的换向，一般可采用各种换向阀来实现。 对于依靠重力或弹簧力回程的单作用液压缸，可以采用二位三通换向阀使其换向。,1换向回路中换向阀的选择,（1）位数和通路数的选择 （2）换向阀操纵方式的选择,二、锁紧回路,功能：是通过切断执行元件的进油、回油通道来使它停留在任意位置，并防止停止运动后因外力作用而发生移动。 实现锁紧的方法有：,（1）采用O型或M型中位机能的三位换向阀。 由于滑阀的泄漏，不能长时间保持停止位置不动，锁紧精度不高。,由于液控单向阀的密封性好，泄漏少，可较长时间锁紧。锁紧精度只受液压缸的泄漏和油液压缩性的影响。 应用： 常用于工程机械、起重运输机械和飞机起落架的收放油路上。,（2）采用液控单向阀（又称液压锁）作锁紧元件。,想一想,（1）试分析以下四种换向回路哪些回路能正常工作？其理由是什么？,换向回路练习,（2）图示锁紧回路。 为什么要求换向阀的中位机能为H型或Y型？ 若采用M型会出现什么问题？,任务三 压力控制阀工作原理及选用,学习目标 1.了解压力控制阀的各种结构，掌握其工作原理； 2.掌握各种压力阀的功能。,控制和调节液压系统油液压力或利用液压力作为信号控制其它元件动作的阀称为压力控制阀。如溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 压力控制阀的共同特点是：利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。,一、溢流阀,溢流阀是通过其阀口的溢流，使被控系统或回路的压力维持恒定，从而实现稳压、调压或限压作用。,1.直动式溢流阀的结构和工作原理,当进油压力较低，向上的液压力不足以克服弹簧的预紧力时，阀心处于最下端位置，将和两油口隔开，阀处于关闭状态。 当进口压力升高，在阀心下端产生的作用力超过弹簧的预紧力时，阀心上移，阀口被打开，将多余的油液由口经口排回油箱，溢流阀溢流。被控制的油液压力就不再升高，使阀心处于某一平衡位置。,设进口压力为 ，阀心端面积为，弹簧力为 ，若忽略阀心自重和摩擦力，则阀心的受力平衡方程为,则,阀心上的阻尼孔对阀芯的运动起到阻尼作用，可避免阀心产生振动，提高阀的工作稳定性。,应用：适用于系统压力较低、流量不大的场合。,特点：直动式溢流阀所控制的压力随流量的变化较大，而且调节费力。,工作原理：直动式溢流阀是利用液压力直接和弹簧力相平衡的原理来进行压力控制的。,由公式可见：,当系统压力低于先导阀调定压力时，先导阀关闭，此时没有油液经过阻尼孔e流动，主阀心上下两腔压力相等，主阀在弹簧4的作用下处于最下端位置，进油口与回油口不相通。,2.先导式溢流阀的结构和工作原理,当系统压力升高，作用在先导阀心上液压力大于其调定压力时，先导阀被打开，主阀上腔的压力油经先导阀开口、回油口流回油箱。这时有压力油经主阀心上阻尼孔流动，因而就产生了压力降，使主阀心上腔的压力 低于下腔的压力 。当此压力差对主阀心所产生作用力超过弹簧力 时，阀心被抬起，进油口和回油口相通，实现了溢流作用。 调节螺母1可调节调压弹簧2的预紧力，从而调定了系统的压力。,当溢流阀起溢流、稳压作用时，不计阀心自重和摩擦力，作用于主阀心上的力平衡方程为,工作原理：先导式溢流阀是利用主阀上下两端的压力差所形成的用力和弹簧力相平衡的原理进行压力控制的。,特点： 调压比较轻便。先导式溢流阀工作时振动小，噪声低，压力稳定，但反应不如直动式溢流阀快。 应用： 适用于中、高压系统。型溢流阀公称压力为6.3Pa。,由公式可见：,（1）压力调节范围 指溢流阀在规定的范围内调节时，阀的输出压力能平稳地升降，无压力突跳或迟滞现象。,开启比 、闭合比 越大，或调压偏差 越小，阀的性能越好。,3溢流阀的主要性能,（3）卸荷压力 当将先导式溢流阀遥控口接油箱，其主阀阀口开度最大，液压泵处于卸荷状态时，溢流阀的进口与出口压力之差，称为卸荷压力。,（4）压力损失 当调压弹簧全部放松,阀通过额定流量时,溢流阀的进口压力与出口压力之差称为压力损失。压力损失略高于卸荷压力。,（5）压力超调量 如图所示，当溢流阀由卸荷状态突然向额定压力工况转变或由零流量状态向额定压力、额定流量工况转变时，由于溢流阀阀心动作迟缓，引起阀的进口压力迅速升高到某一峰值，阀口打开，开始溢流，接着压力逐渐衰减、振荡，最后稳定在调定压力上。,压力超调量：峰值压