《液压控制元》PPT课件.ppt

第五章第五章 液压控制阀液压控制阀液压控制阀群图本章重点内容n 概述n 方向控制阀n 压力控制阀n 流量控制阀 在液压系统中，液压控制阀用来控制油液的压力、流量和流动方向，从而控制液压执行元件的启动、停止、运动方向、速度、作用力等，满足液压设备对各工况的要求 5.1液压阀概述 5.1.15.1.1液压阀的分类液压阀的分类按用途 方向控制阀压力控制阀流量控制阀按操纵方式手动机动电动液动 电液动按控制方式定值或开关控制阀电液比例控制阀 电液伺服控制阀数 字 阀 按连接方式管 式板 式叠加式插装式按结构球阀滑阀锥阀5.1.25.1.2对液压阀的要求对液压阀的要求p动作灵敏，工作可靠，工作时冲击和振动小；p油液通过时压力损失小；p密封性能好，内泄露少，无外泄露；p结构紧凑，安置、调试、维护方便，通用性好5.25.2 方向控制阀方向控制阀功用：用以控制液流通断或油液流动方向 分类：单向阀、换向阀5.2.15.2.1单向阀单向阀1.普通单向阀控制油路通断正向导通，反向截止1）分隔油路以防干扰（开启压力 0.03~0.05 M Pa ）；2）作背压阀用（开启压力 0.3~0.6 M Pa）。

应用：1-阀心，2-阀体，3-弹簧作用：图形符号:单向阀单向阀普通单向阀2.2.液控单向阀液控单向阀1）控制口通油箱时（目的是使阀心可靠复位），同普通单向阀；2）控制口通压力油时，液流可正反向自由通过※多一个控制油口K图形符号:普通单向阀：正向流通普通单向阀：反向截止l液控单向阀：K口不通油普通单向阀一样液控单向阀l液控单向阀：正向流通液控单向阀液控单向阀l液控单向阀：K口通油，反向可以流通l液控单向阀：K口通油，反向可以流通液控单向阀5.2.25.2.2换向阀换向阀 利用阀心与阀体相对位置的改变，控制相应油路的通、断或变换油液的方向，以实现对执行元件运动方向的控制1.基本概念位：通：常态位：是指换向阀阀芯的工作位置是指换向阀的油口数仅在弹簧弹力作用下阀芯所处的工作位置2.2.换向阀的分类换向阀的分类按工作位置分：二通、三通、四通、五通等按操纵方式分：手动、机动、电动、液动、电液动按通路数分：二位、三位、四位、五位等按阀芯结构分：滑阀、球阀、锥阀按位、通分：二位二通、二位三通、三位三通、三位四通等3.3.换向原理及图形符号换向原理及图形符号1)换向阀结构及图形符号二位二通阀二位四通阀二位五通阀二位三通阀图形符号含义：p 用方格数表示阀的工作位置数。

p一个方格内，箭头或“⊥”与方格的交点数为油口通路数箭头表示油口相通，“⊥”表示油口不通三位四通阀三位五通阀p P－进油口，T－回油口，A、B－两工作油口p 控制方式和复位弹簧符号画在方格两侧p 三位阀的中位，二位阀靠有弹簧的那位为常态位2）换向原理左位:右位:中位:P→A ,B →O ,活塞右移；P、A、B、O均不通，活塞静止；P →B,A →O,活塞左移换向阀：滑阀式换向阀动画滑阀式换向阀动画ABPTPTAB换向阀换位ABPTPTAB　　　　4.三位阀的中位机能O型P型M型H型Y型K型5.5.几种常用的换向阀几种常用的换向阀手动换向阀机动换向阀（行程阀）电磁换向阀电磁换向阀液液动动换换向向阀阀电电液液动动换换向向阀阀换向阀的操作方式换向阀的操作方式5.25.2压力控制阀压力控制阀l定义：在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀，这类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的压力控制阀的作用：1、用来控制液压系统中油液压力； 1) 溢流阀 2) 减压阀 3) 顺序阀 4) 压力继电器2、通过压力信号实现控制。

5.3.15.3.1溢流阀（溢流阀（Relief valve））按结构型式分：直动式溢流阀 先导式溢流阀l1）直动型溢流阀（Spring loaded type relief valve）结构如右图所示，压力由弹簧设定，当油的压力超过设定值时，提动头上移，油液就从溢流口流回油箱，并使进油压力等于设定压力由于压力为弹簧直接设定，一般当安全阀使用图4－17c为直动式溢流阀的职能符号 l l直动型溢流阀PT符号符号PT 2）） 先导型溢流阀（Pilot operated relief valve）） ：：结构如图4－18所示，由主阀和先导阀两部分组成，主要特点是利用主阀平衡活塞上下两腔油液压力差和弹簧力相平衡l l先导型溢流阀调节螺钉调节螺钉锥阀锥阀 锥阀座锥阀座调压弹簧调压弹簧阀体阀体主阀芯主阀芯主阀体主阀体主阀弹簧主阀弹簧遥控口遥控口K进油口进油口P出油口出油口TPT符号符号l l先导型溢流阀工作原理l l先导型溢流阀工作原理先导型溢流阀工作原理l l先导型溢流阀工作原理l 1）作溢流阀用：在定量泵的液压系统中如图（a）所示，常利用流量控制阀调节进入液压缸的流量，多余的压力油可经溢流阀流回油箱，这样可使泵的工作压力保持定值。

l2）作安全阀用：（b）所示液压系统，在正常工作状态下，溢流阀是关闭的，只有在系统压力大于其调整压力时，溢流阀才被打开溢流，对系统起过载保护作用 “溢流阀（Relief valve）”主要用途：3）远程压力控制回路：从较远距离的地方来控制泵工作压力的回路，图4－19所示回路压力调定是由遥控溢流阀（remote control relief valves）所控制，回路压力维持在3MPa遥控溢流阀的调定压力一定要低于主溢流阀调定压力，否则等于将主溢流阀引压口堵塞l4）多级压力切换回路：如图利用电磁换向阀可调出三种回路压力，注意最大压力一定要在主溢流阀上设定5.3.25.3.2减压阀（减压阀（Reducing valveReducing valve））l 当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀提供一较系统压力为低的压力给低压缸l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l按调节要求不同，有出口压力为定值的定值减压阀；进出口压力差不便的定差减压阀；进出口压力成比例的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两种，右图所示，为先导型减压阀，由主阀和先导阀组成，先导阀负责调定压力，主阀负责减压作用 进口压力油经主阀阀口流至出口，出口压力油引至主阀芯下腔，然后进入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，先导阀阀口开启，主阀芯上移，主阀阀口缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为稳定不变1.减压阀结构及工作原理：l l减压阀动画l特点l减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；l减压阀阀口常开，进出油口相通；l减压阀有单独的泄油口；l减压阀的出口压力又去工作，压力不为零l减压阀与溢流阀一样有遥控口l2．减压阀的应用 1）减压回路：右图为减压回路，不管回路压力多高，A缸压力决不会超过3MPa5.3.35.3.3顺序阀顺序阀（（sequence valve））Ø顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀，因用于控制多个执行元件的动作顺序而得名Ø按控制油来源不同分内控和外控，按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄所以，顺序阀有内控外泄、内控内泄、外控外泄、外控内泄四种类型内控外泄型用于实现顺序控制Ø内控外泄顺序阀与溢流阀相同之处：阀口常闭，进口压力控制阀口启闭，但是该阀出口油液要去工作，所以有单独的泄油口。

Ø内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作其进口压力先要达到阀的调定压力，而出口压力取决于负载当负载压力高于阀的调定压力时，进口压力等于出口压力即负载压力，阀口全开；当负载压力低于调定压力时，进口压力等于调定压力，阀的开口一定2 2．顺序阀的应用．顺序阀的应用1）用于顺序动作回路：图示为一定位与夹紧回路，其前进的动作顺序是先定位后夹紧，后退是同时退后l2）起平衡阀的作用：在大形压床上由于压柱及上模很重，为防止因自重而产生的自走现象，必须加装平衡阀（顺序阀），如右图示5.3.45.3.4压力继电器压力继电器Ø定义：压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件Ø作用：通过压力继电器内的微动开关，自动接通或断开电气线路，实现执行元件的顺序控制或安全保护Ø类型：柱塞式、弹簧管式和膜片式  单触点柱塞式压力继电器，主要零件包括柱塞1、调节螺帽2和电气微动开关3如图所示,压力油作用在柱塞的下端，液压力直接与上端弹簧力相比较当液压力大于或等于弹簧力时，柱塞向上移压下微动开关触头，接通或断开电气线路当液压力小于弹簧力时，微动开关触头复位。

显然,柱塞上移将引起弹簧的压缩量增加，因此压下微动开关触头的压力(开启压力〉与微动开关复位的压力(闭合压力)存在一个差值，此差值对压力继电器的正常工作是必要的，但不易过大 5.45.4流量控制阀流量控制阀Ø流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀Ø普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀Ø流量控制原理：l通用节流方程为： q = KAΔpml常用节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流量l5.4.2 5.4.2 节流阀：节流阀：l节流阀（Throttle valve）是根据第2章中孔口与阻流管原理所作出的，右图为节流阀的结构，油液由入口进入，经滑轴上的节流口后，由出口流出调整手轮使滑轴轴向移动，以改变节流口节流面积的大小，从而改变流量大小达到调速的目的图中油压平衡用孔道在于减小作用于手轮上的力，使滑轴上下油压平衡l节流阀流量控制阀l节流阀流量控制阀l节流阀入口、出口压差入口、出口压差Q = K A pmK节流系数节流系数A过流面积过流面积流量特性方程流量特性方程pm孔口形状指数孔口形状指数l5.45.4．．3 3 调速阀：调速阀：能在负载变化的状况下，保持进口、出口压力差恒定。

l右图调速阀的结构， 其动作原理说明如下： 压力油Pl进入调速阀后，先经过定差减压阀的阀口x(压力由p1减至p2〉,然后经过节流阀阀口y流出,出口压力为p3从图中可以看到,节流阀进出口压力p2、p3经过阀体上的流道被引到定差减压阀阀芯的两端(p3引到阀芯弹簧端,p2 引到阀芯无弹簧端),作用在定差减压阀芯上的力包括液压力、弹簧力调速阀工作时的静态方程如下: 此时只要将弹簧力固定，则在油温无什么变化时，输出流量即可固定另外，要使阀能在工作区正常动作，进、出口间压力差要在0.5 －1MPa以上 以上讲的调速阀是压力补偿调速阀，即不管负载如何变化，通过调速阀内部具有一活塞和弹簧来使主节流口的前后压差保持固定，从而控制通过的流量维持不变另外还有温度补偿流量调整阀，能在油温变化的情况下，保持通过阀的流量不变作用：作用：控制流量，调节执行元件的运动速度分类：分类：节流阀 调速阀一、普通节流阀一、普通节流阀 职能符号：职能符号： 结构：结构：轴向三角槽轴向三角槽工作原理：工作原理： 静态特性静态特性1.流量特性薄壁孔薄壁孔细长孔细长孔 C — 流量系数流量系数 AT — 节流口通流截面积节流口通流截面积 Δp— 节流口前后压差节流口前后压差 φ — 压差指数压差指数q∝∝ AT ，，Δp=c，，AT ↑ ，，q↑。

影响流量稳定的因素影响流量稳定的因素1) 压差对流量稳定性的影响 AT 一定时一定时 ，，q变即当即当F变时，变时， Δp变，变，q变pA一定，当一定，当F变时，变时，pB变同样同样Δp下，对薄壁孔的流量影响小下，对薄壁孔的流量影响小ABF2) 温度对流量稳定性的影响温度对流量稳定性的影响 3) 节流口的阻塞阻塞现象： 当Δp一定， AT 较小时 ， 流量时大时小甚至断流 措施：加大水利半径、选择稳定性好的油液、 精心过滤 薄壁孔不易附着、阻塞 结论：薄壁式节流口流量特性好结论：薄壁式节流口流量特性好T变，变，η变，变，q变薄壁孔不受温度变化影响薄壁孔不受温度变化影响2. 最小稳定流量和流量调节范围最小稳定流量和流量调节范围最小稳定流量 qmin= 0.05 L/min应用：运动平稳性要求不高的调速系统应用：运动平稳性要求不高的调速系统流量调节范围：流量调节范围：流量特性曲线：流量特性曲线：二、调速阀1.1.组成：组成： 节流阀＋差压式减压阀(串连)2. 2. 工作原理工作原理 p1一定， p2↑→阀芯下移阀芯下移→ xR ↑→ ΔpR ↓→ pm↑，， ΔpT = pm- p2 =C ; p2↓→阀芯上移阀芯上移→ xR ↓ → ΔpR ↑→ pm ↓，， ΔpT = pm- p2 =C。

节流阀：节流阀：F变，变， Δp变，变， Q变调速阀：调速阀： F变，变， ΔpT不变，不变，Q不受负载变化的影响不受负载变化的影响特性曲线特性曲线应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统Δp——阀的进出口压差阀的进出口压差节流阀：节流阀：Δp=ΔpT = p1 – p2调速阀：调速阀：Δp= ΔpT+ ΔpR※当当F变化时，调速阀进出变化时，调速阀进出口压差口压差Δp 变，不变的是变，不变的是Δ pT 要求：调速阀正常工作时，需要要求：调速阀正常工作时，需要Δp > 0.4~0.5MPa（（ Δp < 0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）一样）职能符号：职能符号：l简化符号三、溢流节流阀三、溢流节流阀1.组成：节流阀＋差压式溢流阀 (并联)2. 工作原理p1一定，p2↑→阀芯下移→ xR ↑→ΔpR ↓ → pm↑，ΔpT = pm- p2 =C ; p2↓→阀芯上移→ xR ↓ →ΔpR ↑, → pm ↓，ΔpT = pm- p2 =C。

节流阀：节流阀：F变，变， Δp变，变， Q变溢流阀：溢流阀： F变，变， ΔpT不变，不变， Q不受负载变化的影响不受负载变化的影响特点特点:液压泵供油时系统压力随负载而变化液压泵供油时系统压力随负载而变化.系统功耗小系统功耗小,发发热少热少.但弹簧刚度较调速阀大但弹簧刚度较调速阀大,使节流阀的前后的压差较大使节流阀的前后的压差较大.适用于适用于:功率较大且对运动平稳性要求液压系统中功率较大且对运动平稳性要求液压系统中.职能符号：职能符号：l简化符号§5-6 控制阀的安装控制阀的安装§5- 6 控制阀的安装控制阀的安装滑阀上的液动力滑阀上的液动力 1．稳态液动力：．稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定之后，液流流经阀口时，因动量变化而作用在阀芯上的力 稳态液动力可分解为轴向和径向径向分力可以互相抵消 稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的力在高压大流量场合，这个力将会很大，使阀芯的操纵成为突出的问题应设法采取措施补偿或消除这个力轴向稳态液动力：轴向稳态液动力： 消除稳态液动力的方法：l 研制特种形状的阀腔l 阀套上开径向小孔l 改变阀芯某些区段的颈部尺寸。

2．瞬态液动力：阀芯移动过程中（即开口大小发生变化时），．瞬态液动力：阀芯移动过程中（即开口大小发生变化时），阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力阀腔中液流因加速或减速而作用在阀芯上的力瞬态液动力只与阀芯移动速度有关，即与阀口开度的变化率有瞬态液动力只与阀芯移动速度有关，即与阀口开度的变化率有关，而与阀口开度本身无关关，而与阀口开度本身无关 由于阀芯与阀孔的制造误差，引起几何形状不正确以及它们之间在工作中不正确的相对位置，当液流流经阀芯凸台与阀孔间隙时，压力在间隙中分布不均匀，而产生径向不平衡力，使阀芯在移动时阻力增加，这种现象称为液压卡紧现象产生液压卡紧现象的主要原因：滑阀副几何形状误差和同心度产生液压卡紧现象的主要原因：滑阀副几何形状误差和同心度变化变化(偏心倒锥偏心倒锥)所引起的径向不平衡液压力所引起的径向不平衡液压力,即液压卡紧力即液压卡紧力 滑阀上的液压卡紧力滑阀上的液压卡紧力 消除液压卡紧力的措施消除液压卡紧力的措施:在滑阀的阀芯上开几条环形在滑阀的阀芯上开几条环形均压槽均压槽一般均压槽的尺寸是：一般均压槽的尺寸是：宽宽0.3～～0.5mm，深，深0.5～～0.8mm，槽距，槽距1～～5mm。

开七条均开七条均压槽效果最佳压槽效果最佳为减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀孔的制造精度为减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀孔的制造精度  1. 电液伺服阀 2. 电液比例阀 3. 插装阀其它其它结构结构形式阀形式阀 1. 电液伺服阀：电液伺服阀是一种变电气信号为液压信号以实现流量或压力控制的转换装置 它充分发挥了电器信号具有传递快，线路连接方便，适于远距离控制，易于测量、比较和校正的优点，和液压动力具有输出力大、惯性小、反应快的优点这两者的结合使电液伺服阀成为一种控制灵活、精度高、快速性好、输出功率大的控制元件其它结构形式阀其它结构形式阀其它结构形式阀其它结构形式阀2. 电液比例阀：它可根据输入的电信号连续地、按比例地控制液压系统中液流的压力、流量和方向．并可防止液压冲击其它结构形式阀其它结构形式阀 其它结构形式阀其它结构形式阀3. 插插装装阀阀：：它它的的主主要要元元件件均均采采用用插插入入式式的的连连接接方方式式，，并并且且大大部分采用锥面密封切断油路部分采用锥面密封切断油路 其它结构形式阀其它结构形式阀。