液压与气压传动：第四章 液压控制阀.ppt

第四章第四章 液压控制阀液压控制阀n一一. 液液 压压 阀阀 概概 述述 n二二. 方方 向向 控控 制制 阀阀n三三. 压压 力力 控控 制制 阀阀n四四. 流流 量量 控控 制制 阀阀n五五. 伺伺 服服 阀阀第一节第一节 液压阀概述液压阀概述一、作用 控制液流的方向、压力和流量二、液压阀的基本结构 由阀体阀体、阀芯阀芯和操纵机构操纵机构（驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置）三、工作原理三、工作原理， 利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的开、闭及开口大小，以实现对压力、流量和方向的控制四、液压阀分类四、液压阀分类1. 按阀芯结构形式分类a a 滑阀滑阀：阀芯为圆柱形，与进出油口对应的阀体上开有沉割槽，阀芯在阀体孔内做相对运动、开启或关闭阀口 锥阀阀口关闭时为线密封，密封性能好，且开启时无死区，阀芯稍有位移，即开启，动作灵敏c.c.球阀球阀：性能与锥阀相同b.b.锥阀锥阀2.2.按用途分类按用途分类 方向阀（如单向阀、换向阀） 压力阀（溢流阀、减压阀、顺序阀） 流量阀（节流阀、调速阀）3.按安装连接形式分类螺纹式（管式）连接螺纹式（管式）连接： 阀体进出油口由螺纹直接与油管连接，安装方式简单，但元件分散布置，装卸维修不大方便。

适用于简单液压系统板式连接板式连接： 板式阀需要专用的连结板，将阀用螺钉装在连结板上，管子与连结板相连板的前面装阀，板的后面接油管板的前面装阀，板的后面接油管插装阀叠加阀4.根据阀的操纵方式分类人力操纵阀：如手把及手轮、踏板、杠杆机械操纵阀：如档块、弹簧、液压、气动电动操纵阀：如电磁铁控制、电-液联合控制三三. 对液压阀的基本要求对液压阀的基本要求1 阀的动作灵敏，工作可靠，冲击和振动要小；2 阀口全开时，液流损失小，阀口关闭时，密封性能好，不允许有外泄漏3 阀的结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性好第二节第二节 方向控制阀方向控制阀作用 控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向分类 单向阀 换向阀一. 单向阀1、普通单向阀结构：阀体、阀芯、弹簧等作用：只许油液单向流动，反向不通要求：正向流动阻力小，反向不通，密封好 开启压力：0.03~0.05 MPa背压阀：弹簧较硬 开启压力：0.2~0.6 MPa背压：执行元件回油腔的压力 职能符号：单向阀的应用单向阀的应用将单向阀安装在泵的出口处，防止系统压力突然升高反向传给泵，避免泵反转或损坏。

 利用单向阀的背压作用，提高执行元件运动平稳性图中单向阀接在液压缸回油路上，使回油产生背压，这样可以减小液压缸运动时的前冲和爬行现象与其它控制阀并联使用，使之在单方向上起作用图中单向阀与节流阀并联使用，则实现只在单方向起节流或调速作用2、液控单向阀 职能符号：组成：普通单向阀+小活塞缸特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样， b. 通控制油时，正反向都可以流动应用 液控单向阀中的锥阀阀口应具有良好的反向密封性能，它通常用于保压、锁紧和平衡等回路保持压力保持压力实现液压缸的锁紧状态实现液压缸的锁紧状态换向阀处于中位时，两个液控单向阀关闭，严密封闭液压缸两腔的油液，这时活塞不能因外力作用而产生移动二二 .换向阀换向阀n作用：改变油流方向组成主体(阀体、阀芯）操纵定位装置1. 换向阀的换向阀的“位位” 为了改变液流方向，阀芯相对于阀体应有不同的工作位置，这个工作位置数叫“位”方格表示工作位置，三个格为三位，两个格为二位换向阀有几个工作位置就相应的有几个格数，即位数2. 换向阀的换向阀的“通通”： 当阀芯相对于阀体运动时，可改变各油口之间的连通情况，从而改变了液流的流动方向。

通常把换向阀与液压系统油路相连的油口数叫做“通”，油口连接情况，用箭头表示液流方向滑阀式换向阀的结构滑阀式换向阀的结构 阀体和滑动阀芯是滑阀式换向阀的结构主体，阀体上开有多个油口，阀芯移动后可以停留在不同的工作位置图示为三位四通滑阀结构主体部分1. 两位两通PA职能符号：作用：控制油路的通与断2. 两位三通职能符号：作用：控制液流方向PAB3. 两位四通职能符号：作用：控制执行元件换向P — 压力油口O — 回油口A、B — 分别接执行元件的两腔4. 三位四通职能符号：作用：换向、停止PABO5. 两位五通职能符号：作用：换向、两种回油方式PABO1O26. 三位五通职能符号：作用：换向、停止、回油不同PABO1O2操纵定位装置作用：移动阀芯并使其保持在工作位置上a.手柄控制，弹簧复位1.1.手动手动b.手柄控制，钢球定位应用：小流量，需徒手操作的场合三位四通手动换向阀结构图3. 电磁两位三通电磁换向阀电磁铁操纵，弹簧复位优点：易于实现自动化应用：小流量的场合q≤63 L/min ) 实物4. 液动液体操纵，弹簧复位三位四通液动换向阀应用：高压，大流量的场合。

q≤160 L/min ) 5. 电液动电液动电液联合控制，弹簧复位●电磁控制先导阀动作，●液体控制主阀芯动作，●节流阀控制阀芯移动速度简化符号：应用：高压、大流量的场合 （q≤1200 L/min) 三位四通电液换向阀实物滑阀的中位机能滑阀的中位机能 三位换向阀的阀芯处于中间位置时（即常态位置），其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的连接形式，以适应各种不同的工作要求，这种常态时的内部通路形式就称为中位机能 不同的中位机能是通过改变阀芯的形状和尺寸得到的双向锁紧，系统保压O O型型M型双向锁紧，油泵卸荷H型油缸浮动，泵卸荷P型差动连接Y型油缸浮动，系统保压K型单向锁紧，油泵卸荷换向阀的性能换向阀的性能1）换向要平稳，迅速且可靠；2）油液流经阀时压力损失要小；3）互不相通的油口间泄漏要小换向阀小结职能符号:位: 阀芯的工作位置;通: 阀体上油路的通道数;机能: 中位时油路的连通方式控制方式:O型H型P型Y型K型手动机动电磁液动电液第三节第三节 压力控制阀压力控制阀 压力控制阀是用来控制油液压力高低的液压阀，这类阀的共同点是： 利用阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原利用阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。

理工作的 根据工作需要不同，对压力控制的要求是各不相同的有的需要限制液压系统的最高压力如安全阀；有的需要稳定液压系统中某处的压力值（或压差）如溢流阀，减压阀等定压阀；还有利用液压力作为信号控制其动作，如顺序阀、压力继电器等一一. . 溢流阀溢流阀作用：防止系统过载，保持系统压力恒定1.结构和工作原理 a.直动式溢流阀工作原理：p A< Fs ,阀口不开； p A> Fs ,溢流Fs — 弹簧力职能符号：b. 先导式溢流阀由先导阀和主阀组成先导阀的作用是控制主阀的溢流压力，主阀的作用是溢流2、溢流阀的静态特性 指阀在系统压力没有突变的稳态情况下，所控制流体的压力、流量的变化情况 溢流阀的静态特性主要指： 压力-流量特性 启闭特性 压力调节范围 卸荷压力1). 溢流阀的压力-流量特性Pn 为溢流阀调定压力Pk1为直动型溢流阀开启压力Pk2为先导型溢流阀开启压力指溢流阀入口压力与流量之间的变化关系 溢流阀理想特性曲线是一条在ps处平行于流量坐标的直线，即只有进口压力达到阀调整压力ps时才溢流，且不管溢流量多少，压力始终保持在该值上，但实际溢流阀的特性不可能是这样的，而只能要求它的特性曲线尽可能接近这条理想曲线。

即当阀溢流量发生变化时，阀进口压力波动越小，阀的性能越好先导式溢流阀性能优于直动式溢流阀2). 溢流阀的启闭特性启闭特性是表征溢流阀性能好坏的重要指标 一般用开启压力比率和闭合压力比率表示开启压力比率与闭合压力比率越高，阀的性能越好3). 溢流阀的卸荷压力 将溢流阀的遥控口与油箱连通后，油泵处于卸荷状态时，溢流阀进出油口压力之差称为卸荷压力 溢流阀卸荷压力越小，系统发热越少，一般溢流阀的卸荷压力不大于0.2MPa，最大不应超过0.45MPa3、应用1).作安全阀（常闭） 作用：防止系统过载2). 作溢流阀（常开）作用：保持系统压力恒定3).卸荷或远程调压n卸荷n远程调压4).作背压阀n放在系统回油路上溢流阀产生背压，运动部件运动平稳性增加二. 减压阀作用：减低系统压力，并有稳压作用 当液压系统中的某一部分需要获得一个比液压泵供油压力低的稳定压力时，就可使用减压阀，它在系统的夹紧、控制、润滑等油路中应用较多定值减压阀定值减压阀工作缸夹紧缸应用：使夹紧缸获得稳定的低压三三. 顺序阀顺序阀是用来控制液压系统中各执行元件的先后顺序的。

依控制方式不同可分为内控式和外控式两种前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭，后者用外来控制压力油控制阀芯启闭应用：控制液压缸动作顺序用于压力油卸荷用于压力油卸荷A 大流量泵B 小流量泵四四. 压力继电器压力继电器 压力继电器是一种将油液压力信号转换成电信号的电液控制元件当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器或继电器等元件动作，使油路卸压、换向和执行元件实现顺序动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等图示为单触点柱塞式压力继电器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弹簧力时，柱塞向上移压微动开关触头，接通或断开电器线路当液压力小于弹簧力时，微动开关触头复位应用：控制电磁阀，实现油缸顺序动作压力阀小结作用：控制液压系统中的压力共性：利用液压力和弹簧力比较，控制阀口的 开与关；或控制开口大小溢流阀：控制进口压力减压阀：控制出口压力顺序阀：控制阀口通与不通，进而控制执行元件的 动作顺序平衡阀：装在执行元件的回油路上，平衡重物卸荷阀：使油泵卸荷要求：掌握各种阀的工作原理及应用场合。

第四节 流量控制阀作用：控制流量，调节执行元件的运动速度分类：节流阀 调速阀一 . 流量控制原理 流经孔口及缝隙的流量与其前后压差和孔口、缝隙的面积有关，可用通用节流方程表示：KL —节流系数，一般视为常数，对薄壁小孔 A —孔口或缝隙的过流面积—孔口或缝隙的前后压差m —指数，0.5≤m ≤1，与节流口的形式有关 薄壁孔 m=0.5， 细长孔 m=1 在阀芯端部开有一个或两个斜三角沟，轴向移动阀芯时，可以改变三角沟通流截面的大小，使流量得到调节 这种节流形式，结构简单，制造容易，小流量时稳定性好，不易堵塞，应用广泛轴向三角槽式节流口二. 节流阀 是一种最简单又最基本的流量控制阀，其实质相当于一个可变节流口，常用在定量泵节流调速回路实现调速1. 结构与工作原理阀芯的一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动阀芯，从而改变阀口过流面积2.2.影响流量稳定性的因素影响流量稳定性的因素A 一定时 ，q变1) 压差对流量稳定性的影响 ABFpA一定，当F变时，pB变即当F变时， Δp变，q变。

同样Δp下，对薄壁孔的流量影响小2) 温度对流量稳定性的影响T变，η变，q变 如T增大， η减小， q增加薄壁孔不受温度变化影响3) 节流口的阻塞阻塞现象： 当Δp一定， A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流量特性曲线为使节流阀能正常工作，有一个最小流量限制0.05L/min应用：运动平稳性要求不高的调速系统三、调速阀1.组成：节流阀＋差压式减压阀2. 工作原理特性曲线要求：调速阀正常工作Δp > 0.4~0.5MPa（ Δp < 0.4MPa时减压阀不起作用，和普通节流阀一样）通过节流阀的流量q随压差发生变化而调速阀流量特性曲线基本上是一条直线，即压差变化时，通过调速阀的流量q不变应用：负载变化，运动平稳性要求高的调速系统职能符号：n简化符号第六节第六节 伺伺 服服 阀阀 伺服伺服的含义是跟随、随动 伺服阀的输出信号能够快速的跟随输入信号的变化 根据输入信号的方式不同，伺服阀分为：电液伺服阀电液伺服阀和机液伺服阀机液伺服阀。

 它充分发挥了电气信号电气信号具有传递快，线路连接方便，适于远距离控制，易于测量以及液压动力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、输出功率大的控制元件一.电液伺服阀 电液伺服阀既是电液转换元件，又是功率放大元件它将输入的小功率的电信号（通常为电流信号）转换为大功率的液压能（压力和流量）输出，实现执行元件的位移、速度和加速度及力控制1.电液伺服阀的工作原理电液伺服阀的工作原理喷嘴挡板式电液伺服阀是由电磁和液压两部分组成电磁部分是一个动铁式力矩马达，液压部分是一个两极液压放大器，液压放大器的第一级是双喷嘴挡板阀，称前置放大级，第二级是四边滑阀（主滑阀），称功率放大级2.液压放大器的结构型式液压放大器的结构型式 电液伺服阀的液压放大器常用的型式有滑阀、射流管和喷嘴挡板三种 滑阀是根据阀芯和阀套间的相对运动改变节流口面积以达到对液流的压力和流量进行控制的它的结构型式多，控制性能好，在液压伺服系统中应用最广负预负预开口（正遮盖）：开口（正遮盖）：在阀芯开启时存在一个死区且流量特性为非线性，因此应用较少正预开口（负遮盖）正预开口（负遮盖）：在阀芯处于中位时存在泄漏且泄漏较大，不适合大功率的场合。

零开口零开口：性能最好，但完全零开口在工艺上难以达到，因此实际的零开口允许小于0.025mm的微小开口偏差 负预开口 L>h 零开口 L=h 正预开口 L