液壓基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)ppt課件.pptx

液壓基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn) 1 液壓基礎(chǔ) 液壓原理液壓元件液壓系統(tǒng)原理圖常見(jiàn)故障 2 液壓原理 液壓傳動(dòng)是一種流體傳動(dòng) 理論基礎(chǔ)是流體力學(xué) 以液體為介質(zhì) 利用液體壓力來(lái)傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式液體靜力學(xué) 帕斯卡原理密閉液體上的壓強(qiáng) 能夠大小不變地向各個(gè)方向傳遞 3 靜止液體的力學(xué)規(guī)律流動(dòng)液體的力學(xué)規(guī)律管路系統(tǒng)流動(dòng)分析液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象 4 2 1 1液體的靜壓力 靜壓力 是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) 其單位面積上所受的法向作用力若包含液體某點(diǎn)的微小面積 A上所作用的法向力為 F 則該點(diǎn)的靜壓力p定義為 若法向力F均勻地作用在面積A上 則壓力可表示為 5 2 1 1液體的靜壓力 靜壓力的特性 液體的靜壓力的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線方向靜止液體中任何一點(diǎn)所受到各個(gè)方向的壓力都相等液體靜壓力基本方程 反映了在重力作用下靜止液體中的壓力分布規(guī)律p po gh 圖2 1重心作用下的靜止液體 6 2 1 3靜壓力基本方程物理意義 p p0 g z0 z z z0 CZ 單位重量液體的位能 稱位置水頭 單位重量液體的壓力能 稱壓力水頭物理意義 靜止液體具有兩種能量形式 即壓力能與位能 這兩種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換 但其總和對(duì)液體中的每一點(diǎn)都保持不變?yōu)楹阒?因此靜壓力基本方程從本質(zhì)上反映了靜止液體中的能量守恒關(guān)系 7 2 1 4壓力的計(jì)量單位 法定單位 牛頓 米2 N m2 即帕 Pa 1MPa 106Pa單位換算 1工程大氣壓 at 1公斤力 厘米2 kgf m2 105帕 0 1MPa1米水柱 mH20 9 8 103Pa1毫米汞柱 mmHg 1 33 102Pa1bar 0 1Mpa 14 5psi 8 2 1 4壓力的計(jì)量單位 相對(duì)壓力 表壓力 以大氣壓力為基準(zhǔn) 測(cè)量所得的壓力是高于大氣壓的部分絕對(duì)壓力 以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力絕對(duì)壓力 相對(duì)壓力 大氣壓力真空度 如果液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓力小于大氣壓力 則稱該點(diǎn)出現(xiàn)真空 此時(shí)相對(duì)壓力為負(fù)值 常將這一負(fù)相對(duì)壓力的絕對(duì)值稱為該點(diǎn)的真空度真空度 負(fù)的相對(duì)壓力 絕對(duì)壓力 大氣壓力 圖2 2絕對(duì)壓力 相對(duì)壓力和真空度 9 2 1 5壓力的傳遞 帕斯卡原理 若在處于密封容器中靜止液體的部分邊界面上施加外力使其壓力發(fā)生變化 只要液體仍保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不變 則液體中任一點(diǎn)的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化液壓傳動(dòng)是依據(jù)帕斯卡原理實(shí)現(xiàn)力的傳遞 放大和方向變換的液壓系統(tǒng)的壓力完全決定于外負(fù)載 圖2 4帕斯卡原理應(yīng)用 10 2 2流動(dòng)液體的力學(xué)規(guī)律 理想液體 既不可壓縮又無(wú)粘性的液體理想氣體 可壓縮但沒(méi)有粘性的氣體一維定常流動(dòng) 即流場(chǎng)中速度與壓力只是空間點(diǎn)的位置的函數(shù)而與時(shí)間無(wú)關(guān) 則稱流場(chǎng)中的流動(dòng)為定常流動(dòng) 在定常流動(dòng)條件下 如果通過(guò)適當(dāng)選擇坐標(biāo) 包括曲線坐標(biāo) 后 使流速與壓力只是一個(gè)坐標(biāo)的函數(shù) 則稱這樣的流動(dòng)為一維定常流動(dòng) 11 2 2 1基本概念 通流截面 在流場(chǎng)中作一面 若該面與通過(guò)面上的每一條流線都垂直 則稱該面為通流截面流量 單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的流體體積法定單位 米3 秒 m3 s 工程中常用升 分 L min 通流截面上的平均流速 圖2 7流線 流束與通流截面 12 2 2 1基本概念 流動(dòng)液體中的壓力和能量 由于存在運(yùn)動(dòng) 所以理想流體流動(dòng)時(shí)除了具有壓力能與位能外 還具有動(dòng)能 即流動(dòng)理想流體具有壓力能 位能和動(dòng)能三種能量形式單位重量的壓力能 單位重量的位能 Z單位重量的動(dòng)能 13 2 2 2連續(xù)性方程 質(zhì)量守恒定律在流動(dòng)液體情況下的具體應(yīng)用 q A 常數(shù)不可壓縮流體作定常流動(dòng)時(shí) 通過(guò)流束 或管道 的任一通流截面的流量相等通過(guò)通流截面的流速則與通流截面的面積成反比 14 2 2 3伯努利方程 能量方程 能量守恒定律在流動(dòng)液體中的表達(dá)形式 理想液體的伯努利方程實(shí)際液體的伯努利方程伯努利方程應(yīng)用實(shí)例 15 理想液體的伯努利方程 圖2 8伯努利方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖 理想液體定常流動(dòng)時(shí) 液體的任一通流截面上的總比能 單位重量液體的總能量 保持為定值 總比能由比壓能 比位能 Z 和比動(dòng)能 組成 可以相互轉(zhuǎn)化 由于方程中的每一項(xiàng)均以長(zhǎng)度為量綱 所以亦分別稱為壓力水頭 位置水頭和速度水頭靜壓力基本方程是伯努利方程的特例 16 泄漏 配合間隙泄漏 當(dāng)流體流經(jīng)這些間隙時(shí)就會(huì)發(fā)生從壓力高處經(jīng)過(guò)間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進(jìn)入大氣的現(xiàn)象 前者稱為內(nèi)泄漏 后者稱為外泄漏 泄漏主要是由壓力差與間隙造成的油液在間隙中的流動(dòng)狀態(tài)一般是層流 17 2 4液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象 氣穴 空穴 在流動(dòng)液體中 由于某點(diǎn)處的壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生汽泡的現(xiàn)象液壓沖擊 在液壓系統(tǒng)中由于某種原因 液體壓力在一瞬間會(huì)突然升高 產(chǎn)生很高的壓力峰值 這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊 18 流量 流量與速度的關(guān)系流量的調(diào)節(jié)單位 19 壓力 壓力壓強(qiáng)壓力的調(diào)節(jié)壓力的決定因素壓力表 20 21 液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn) 主要優(yōu)點(diǎn) 1 無(wú)級(jí)調(diào)速 2 功率體積比功率大 元件布置靈活 3 易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù) 4 工作平穩(wěn) 5 便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化 6 元件能夠自行潤(rùn)滑 使用壽命長(zhǎng) 7 液壓元件易實(shí)現(xiàn)系列化 標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 22 主要缺點(diǎn) 1 傳動(dòng)比不穩(wěn)定 不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比 泄漏 壓縮性 2 對(duì)油溫變化敏感 3 不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力 傳動(dòng)效率較低 4 元件制造精度要求高 加工裝配較困難 且對(duì)油液的污染較敏感 成本高 5 不易查找故障 6 易對(duì)環(huán)境造成污染 23 液壓系統(tǒng)構(gòu)成 動(dòng)力部分執(zhí)行部分控制部分輔助部分介質(zhì) 24 動(dòng)力部分 將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能 液壓能 電機(jī) 液壓泵液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵 葉片泵和柱塞泵 手動(dòng)泵 雙聯(lián)泵 25 變量柱塞泵 26 執(zhí)行部分 它是將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能 其中 油缸做直線運(yùn)動(dòng) 馬達(dá)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 27 28 控制元件 控制閥 其功能是對(duì)系統(tǒng)中的壓力 流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制 以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力 或力矩 運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向 如溢流閥 節(jié)流閥 換向閥等 輔助元件除上述三部分以外的其它元件 包括壓力表 濾油器 蓄能裝置 冷卻器 管件及油箱等 是一個(gè)液壓系統(tǒng)中必不可少的元件 工作介質(zhì)工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液 它經(jīng)過(guò)油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換 29 30 液壓術(shù)語(yǔ) 工作壓力 系統(tǒng)工作時(shí)的壓力Mpakg f決定于負(fù)載 液傳動(dòng)的特點(diǎn) 最高壓力 系統(tǒng)壓力 壓力閥調(diào)定 安全壓力溢流閥流量 單位時(shí)間流過(guò)的液體量ml min 決定了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度泄漏 排量 響應(yīng)時(shí)間 反饋 開(kāi)環(huán) 閉環(huán)等 31 泵閥輔件油故障 發(fā)熱泄漏維修 常見(jiàn)液壓元件 32 柱塞泵 利用柱塞在泵缸體內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng) 使柱塞與泵壁間形成容積改變 反復(fù)吸入和排出液體并增高其壓力的泵 柱塞泵具有額定壓力高 結(jié)構(gòu)緊湊 效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛應(yīng)用于高壓 大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合 33 34 35 36 37 38 徑向柱塞泵 39 齒輪泵 依靠泵缸與嚙合齒輪間所形成的工作容積變化和移動(dòng)來(lái)輸送液體或使之增壓的回轉(zhuǎn)泵 外嚙合內(nèi)嚙合即它的最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn) 這個(gè)殼體的內(nèi)部類似 8 字形 兩個(gè)齒輪裝在里面 齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合 來(lái)自于擠出機(jī)的物料在吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間 并充滿這一空間 隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng) 最后在兩齒嚙合時(shí)排出 外嚙合 40 外嚙合 41 42 43 內(nèi)嚙合 44 葉片泵 葉片泵是轉(zhuǎn)子槽內(nèi)的葉片與泵殼 定子環(huán) 相接觸 將吸入的液體由進(jìn)油側(cè)壓向排油側(cè)的泵 45 46 雙聯(lián)泵 47 液壓控制元件及輔件 方向控制閥壓力控制閥及應(yīng)流量控制閥及應(yīng)用疊加閥 插裝閥 液壓控制元件主要是各種控制閥 在液壓系統(tǒng)中控制液體流動(dòng)方向 流量大小和壓力的高低 以滿足執(zhí)行元件的工作要求 48 方向控制閥是通過(guò)控制液體流動(dòng)的方向來(lái)操縱執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng) 如液壓缸的前進(jìn) 后退與停止 液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)與停止等 4 1 1單向閥單向閥 Checkvalve 使油只能在一個(gè)方向流動(dòng) 反方向則堵塞 其構(gòu)造及符號(hào)如圖4 1所示 液控單向閥如圖4 2所示 在普通單向閥的基礎(chǔ)上多了一個(gè)控制口 當(dāng)控制口空接時(shí) 該閥相當(dāng)于一個(gè)普通單向閥 若控制口接壓力油 則油液可雙向流動(dòng) 為減少壓力損失 單向閥的彈簧剛度很小 但若置于回油路作背壓閥使用時(shí) 則應(yīng)換成較大剛度的彈簧 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 49 方向控制閥 單向閥 普通單向閥 50 方向控制閥是通過(guò)控制液體流動(dòng)的方向來(lái)操縱執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng) 如液壓缸的前進(jìn) 后退與停止 液壓馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)與停止等 4 1 1單向閥單向閥 Checkvalve 使油只能在一個(gè)方向流動(dòng) 反方向則堵塞 其構(gòu)造及符號(hào)如圖4 1所示 液控單向閥如圖4 2所示 在普通單向閥的基礎(chǔ)上多了一個(gè)控制口 當(dāng)控制口空接時(shí) 該閥相當(dāng)于一個(gè)普通單向閥 若控制口接壓力油 則油液可雙向流動(dòng) 為減少壓力損失 單向閥的彈簧剛度很小 但若置于回油路作背壓閥使用時(shí) 則應(yīng)換成較大剛度的彈簧 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 51 單向閥 普通單向閥 52 方向控制閥 單向閥 普通單向閥 53 方向控制閥 單向閥 普通單向閥 54 方向控制閥 液控單向閥 液控單向閥 55 液控單向閥 液控單向閥 56 方向控制閥 單向閥 液控單向閥 57 液控單向閥 液控單向閥 58 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 59 60 4 1 2換向閥 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)位置改變來(lái)控制油路接通 關(guān)斷或改變油液流動(dòng)方向 一般以下述方法分類 1 按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進(jìn) 出口 進(jìn)油口通常標(biāo)為P 回油口則標(biāo)為R或T 出油口則以A B來(lái)表示 閥內(nèi)閥芯可移動(dòng)的位置數(shù)稱為切換位置數(shù) 通常我們將接口稱為 通 將閥芯的位置稱為 位 例如 圖4 3所示的手動(dòng)換向閥有三個(gè)切換位置 4個(gè)接口 我們稱該閥為三位四通換向閥 該閥的三個(gè)工作位置與閥芯在閥體中的對(duì)應(yīng)位置如圖4 4所示 各種位和通的換向閥符號(hào)見(jiàn)圖4 5所示 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 61 4 1 2換向閥 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)位置改變來(lái)控制油路接通 關(guān)斷或改變油液流動(dòng)方向 一般以下述方法分類 1 按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進(jìn) 出口 進(jìn)油口通常標(biāo)為P 回油口則標(biāo)為R或T 出油口則以A B來(lái)表示 閥內(nèi)閥芯可移動(dòng)的位置數(shù)稱為切換位置數(shù) 通常我們將接口稱為 通 將閥芯的位置稱為 位 例如 圖4 3所示的手動(dòng)換向閥有三個(gè)切換位置 4個(gè)接口 我們稱該閥為三位四通換向閥 該閥的三個(gè)工作位置與閥芯在閥體中的對(duì)應(yīng)位置如圖4 4所示 各種位和通的換向閥符號(hào)見(jiàn)圖4 5所示 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 62 63 4 1 2換向閥 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)位置改變來(lái)控制油路接通 關(guān)斷或改變油液流動(dòng)方向 一般以下述方法分類 1 按接口數(shù)及切換位置數(shù)分類接口是指閥上各種接油管的進(jìn) 出口 進(jìn)油口通常標(biāo)為P 回油口則標(biāo)為R或T 出油口則以A B來(lái)表示 閥內(nèi)閥芯可移動(dòng)的位置數(shù)稱為切換位置數(shù) 通常我們將接口稱為 通 將閥芯的位置稱為 位 例如 圖4 3所示的手動(dòng)換向閥有三個(gè)切換位置 4個(gè)接口 我們稱該閥為三位四通換向閥 該閥的三個(gè)工作位置與閥芯在閥體中的對(duì)應(yīng)位置如圖4 4所示 各種位和通的換向閥符號(hào)見(jiàn)圖4 5所示 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 64 4 1 2換向閥 換向閥是利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)位置改變來(lái)控制油路接通 關(guān)斷或改變油液流動(dòng)方向 一般以下述方法分類 2 按操作方式分類推動(dòng)閥內(nèi)閥芯移動(dòng)的動(dòng)力有手 腳 機(jī)械 液壓 電磁等方法 如圖4 6所示 閥上如裝彈簧 則當(dāng)外加壓力消失時(shí) 閥芯會(huì)回到原位 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 65 3 換向閥結(jié)構(gòu) 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中廣泛采用的是滑閥式換向閥 在這里主要介紹這種換向閥的幾種結(jié)構(gòu) 1 手動(dòng)換向閥 手動(dòng)換向閥是利用手動(dòng)杠桿來(lái)改變閥芯位置實(shí)現(xiàn)換向的 圖4 7所示為手動(dòng)換向閥的圖形符號(hào) 圖4 7a為自動(dòng)復(fù)位式手動(dòng)換向閥 手柄左扳則閥芯右移 閥的油口P和A通 B和T通 手柄右扳則閥芯左移 閥的油口P和B通 A和T通 放開(kāi)手柄 閥芯2在彈簧3的作用下自動(dòng)回復(fù)中位 四個(gè)油口互不相通 如果將該閥閥芯右端彈簧3的部位改為圖中7b的形式 即成為可在三個(gè)位置定位的手動(dòng)換向閥 圖4 7c d為其圖形符號(hào)圖 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 66 2 機(jī)動(dòng)換向閥 又稱行程閥 它主要用來(lái)控制液壓機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件的行程 它是借助于安裝在工作臺(tái)上的擋鐵或凸輪來(lái)迫使閥芯移動(dòng) 從而控制油液的流動(dòng)方向 機(jī)動(dòng)換向閥通常是二位的 有二通 三通 四通和五通幾種 其中二位二三通機(jī)動(dòng)閥又分常閉和常開(kāi)兩種 圖4 8a為滾輪式二位二通常閉式機(jī)動(dòng)換向閥 若滾輪未壓住則油口P和A不通 當(dāng)擋鐵或凸輪壓住滾輪時(shí) 閥芯右移 則油口P和A接通 圖4 8b為其圖形符號(hào) 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 67 3 電磁換向閥 利用電磁鐵的通 斷電而直接推動(dòng)閥芯來(lái)控制油口的連通狀態(tài) 圖4 9所示為三位五通電磁換向閥 當(dāng)左邊電磁鐵通電 右邊電磁鐵斷電時(shí) 閥油口的連接狀態(tài)為P和A通 B和T2通 T1堵死 當(dāng)右邊電磁鐵通電 左邊電磁鐵斷電時(shí) P和B通 A和T1通 T2堵死 當(dāng)左右電磁鐵全斷電時(shí) 五個(gè)油口全堵死 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 68 69 斷電狀態(tài)b 通電狀態(tài)c 電磁鐵a通電b斷電d 電磁鐵b通電a斷電 1 直動(dòng)式 70 4 液動(dòng)換向閥圖4 10所示為三位四通液動(dòng)換向閥 當(dāng)K1通壓力油 K2回油時(shí) P與A接通 B與T接通 當(dāng)K2通壓力油 K1回油時(shí) P與B接通 A與T接通 當(dāng)K1 K2都未通壓力油時(shí) P T A B四個(gè)油口全堵死 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 71 5 電液換向閥 由電磁換向閥和液動(dòng)換向閥組合而成 電磁換向閥起先導(dǎo)作用 它可以改變控制液流的方向 從而改變液動(dòng)換向閥的位置 由于操縱液動(dòng)換向閥的液壓推力可以很大 所以主閥可以做得很大 允許有較大的流量通過(guò) 這樣用較小的電磁鐵就能控制較大的液流 圖4 11所示三位四通電液換向閥 該閥的工作狀態(tài) 不考慮內(nèi)部結(jié)構(gòu) 和普通電磁閥一樣 但工作位置的變換速度可通過(guò)閥上的節(jié)流閥調(diào)節(jié) 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 72 2 先導(dǎo)式 73 5 電液換向閥 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 74 6 比例式電磁換向閥比例方向閥 ProportionalDirectional FlowValve 是以在閥芯外裝置的電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力 來(lái)控制閥芯的移動(dòng) 依靠控制線圈電流來(lái)控制方向閥內(nèi)閥芯的位移量 故可同時(shí)控制油流動(dòng)的方向和流量 圖4 12為比例式方向閥的職能符號(hào) 通過(guò)控制器可以得任何想要之流量和方向 同時(shí)也有壓力及溫度補(bǔ)償?shù)墓δ?比例式方向閥有進(jìn)油和回油流量控制兩種類型 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 75 方向控制回路 P T A B A B P T 溢流閥 液壓泵 76 方向控制回路 P T A B A B P T 溢流閥 液壓泵 77 方向控制回路 A B P T 溢流閥 液壓泵 P T A B 78 換向閥 滑閥式換向閥 A B P T 溢流閥 液壓泵 P T A B 79 換向閥 滑閥式換向閥 A B P T P T A B 80 換向閥 A B P T P T A B 81 5 中位機(jī)能當(dāng)液壓缸或液壓馬達(dá)需在任何位置均可停止時(shí) 須使用3位閥 即除前進(jìn)端與后退端外 還有第三位置 此閥雙邊皆裝彈簧 如無(wú)外來(lái)的推力 閥芯將停在中間位置 稱此位置為中間位置 簡(jiǎn)稱為中位 換向閥中間位置各接口的連通方式稱為中位機(jī)能 各種中位機(jī)能如表4 1所示 換向閥不同的中位機(jī)能 可以滿足液壓系統(tǒng)的不同要求 由表4 1可以看出中位機(jī)能是通過(guò)改變閥芯的形狀和尺寸得到的 在分析和選擇三位換向閥的中位機(jī)能時(shí) 通?？紤]以下幾點(diǎn) 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 82 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 83 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 84 滑閥的中位機(jī)能 三位的滑閥在中位時(shí)各油口的連通方式體現(xiàn)了換向閥的控制機(jī)能 稱之為滑閥的中位機(jī)能 85 5 中位機(jī)能1 系統(tǒng)保壓中位為 O 型 如圖4 13所示 P口被堵塞時(shí) 此時(shí)油需從溢流閥流回油箱 增加功率消耗 但是液壓泵能用于多缸系統(tǒng) 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 86 2 系統(tǒng)卸荷 中位 M 型 圖4 14所示 當(dāng)方向閥于中位時(shí) 因P T口相通 泵輸出的油液不經(jīng)溢流閥即可流回油箱 由于直接接油箱 所以泵的輸出壓力近似為零 也稱泵卸荷 減少功率損失 3 液壓缸快進(jìn) 中位 P 型 圖4 15所示 當(dāng)換向閥于中位時(shí) 因P A B相通 故可用作差動(dòng)回路 4 1方向控制閥 directioncontrolvalves 87 換向閥 A B P P A B O型 T1 T2 T1 T2 T 三位五通 88 換向閥 A B P P A B H型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位五通 89 換向閥 A B P P A B Y型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位五通 90 換向閥 A B P P A B J型 T1 T2 T1 T2 T 三位五通 91 換向閥 A B P P A B C型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位五通 92 換向閥 A B P P A B P型 T1 T2 T1 T2 T 三位五通 93 換向閥 A B P P A B K型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位四通 三位五通 94 換向閥 A B P P A B X型 T1 T2 T1 T2 B T 三位五通 95 換向閥 A B P P A B M型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位五通 96 換向閥 A B P P A B U型 T1 T2 T1 T2 A B T 三位五通 97 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中 控制液壓油壓力高低的液壓閥稱之為壓力控制閥 這類閥的共同點(diǎn)主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來(lái)工作的 4 2 1溢流閥及其應(yīng)用當(dāng)液壓執(zhí)行元件不動(dòng)時(shí) 由于泵排出的油無(wú)處可去而成一密閉系統(tǒng) 理論上壓力將一直增至無(wú)限大 實(shí)際上壓力將增至液壓元件破裂為止 此時(shí)電機(jī)為維持定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn) 輸出電流將無(wú)限增大至電機(jī)燒掉為止 前者使液壓系統(tǒng)破壞 液壓油四濺 后者會(huì)引起火災(zāi) 因此要絕對(duì)避免 防止方法就是在執(zhí)行元件不動(dòng)時(shí) 提供一條旁路使液壓油能經(jīng)此路回到油箱 它就是 溢流閥 Reliefvalve 其主要用途有二個(gè) 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 98 溢流閥 Reliefvalve 其主要用途有二個(gè) 1 作溢流閥用 在定量泵的液壓系統(tǒng)中如圖4 16 a 所示 常利用流量控制閥調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量 多余的壓力油可經(jīng)溢流閥流回油箱 這樣可使泵的工作壓力保持定值 2 作安全閥用 圖4 16 b 所示液壓系統(tǒng) 在正常工作狀態(tài)下 溢流閥是關(guān)閉的 只有在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)整壓力時(shí) 溢流閥才被打開(kāi)溢流 對(duì)系統(tǒng)起過(guò)載保護(hù)作用 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 99 1 溢流閥結(jié)構(gòu)及分類1 直動(dòng)型溢流閥 Springloadedtypereliefvalve 結(jié)構(gòu)如圖4 17b所示 壓力由彈簧設(shè)定 當(dāng)油的壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí) 提動(dòng)頭上移 油液就從溢流口流回油箱 并使進(jìn)油壓力等于設(shè)定壓力 由于壓力為彈簧直接設(shè)定 一般當(dāng)安全閥使用 圖4 17c為直動(dòng)式溢流閥的職能符號(hào) 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 100 壓力控制回路 直動(dòng)型溢流閥 P T 101 102 2 先導(dǎo)型溢流閥 Pilotoperatedreliefvalve 結(jié)構(gòu)如圖4 18所示 由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成 主要特點(diǎn)是利用主閥平衡活塞上下兩腔油液壓力差和彈簧力相平衡 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 103 壓力控制回路 先導(dǎo)型溢流閥 調(diào)節(jié)螺釘 P T 符號(hào) 104 105 壓力控制回路 先導(dǎo)型溢流閥工作原理 106 壓力控制回路 先導(dǎo)型溢流閥工作原理 107 壓力控制回路 先導(dǎo)型溢流閥工作原理 108 2 溢流閥的應(yīng)用 除了圖4 16 a 所示作溢流閥用在回路中起調(diào)壓作用 圖4 16 b 所示作安全閥用外 還有下列用途 1 遠(yuǎn)程壓力控制回路 從較遠(yuǎn)距離的地方來(lái)控制泵工作壓力的回路 圖4 19所示回路壓力調(diào)定是由遙控溢流閥 remotecontrolreliefvalves 所控制 回路壓力維持在3MPa 遙控溢流閥的調(diào)定壓力一定要低于主溢流閥調(diào)定壓力 否則等于將主溢流閥引壓口堵塞 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 109 2 溢流閥的應(yīng)用 除了圖4 16 a 所示作溢流閥用在回路中起調(diào)壓作用 圖4 16 b 所示作安全閥用外 還有下列用途 2 多級(jí)壓力切換回路 如圖4 20利用電磁換向閥可調(diào)出三種回路壓力 注意最大壓力一定要在主溢流閥上設(shè)定 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 110 4 2 2減壓閥及其應(yīng)用當(dāng)回路內(nèi)有兩個(gè)以上液壓缸 其中之一需要較低的工作壓力 同時(shí)其它的液壓缸仍需高壓運(yùn)作時(shí) 此刻就得用減壓閥 Reducingvalve 提供一較系統(tǒng)壓力為低的壓力給低壓缸 1 減壓閥結(jié)構(gòu)及工作原理 減壓閥有直動(dòng)型和先導(dǎo)型兩種 圖4 21所示 為先導(dǎo)型減壓閥 由主閥和先導(dǎo)閥組成 先導(dǎo)閥負(fù)責(zé)調(diào)定壓力 主閥負(fù)責(zé)減壓作用 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 111 壓力控制回路 減壓閥 112 113 114 2 減壓閥的應(yīng)用1 減壓回路 圖4 22為減壓回路 不管回路壓力多高 A缸壓力決不會(huì)超過(guò)3MPa 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 115 例題1 如圖4 23所示 溢流閥調(diào)定壓力ps1 4 5MPa 減壓閥的調(diào)定壓力ps2 3MPa 活塞前進(jìn)時(shí) 負(fù)荷F 1000N 活塞面積A 20 10 4m2 減壓閥全開(kāi)時(shí)的壓力損失及管路損失忽略不計(jì) 求 1 活塞在運(yùn)動(dòng)時(shí)和到達(dá)盡頭時(shí) A B兩點(diǎn)的壓力 2 當(dāng)負(fù)載F 7000N時(shí) A B兩點(diǎn)的壓力是多少 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 116 4 2 3順序閥及其應(yīng)用1 順序閥的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理 順序閥 sequencevalve 是使用在一個(gè)液壓泵要供給兩個(gè)以上液壓缸依一定順序動(dòng)作場(chǎng)合的一種壓力閥 順序閥的構(gòu)造及其動(dòng)作原理類似溢流閥 有直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種 目前較常用直動(dòng)式 順序閥與溢流不同的是 出口直接接執(zhí)行元件 另外有專門(mén)的泄油口 2 順序閥的應(yīng)用1 用于順序動(dòng)作回路 圖4 24所示為一定位與夾緊回路 其前進(jìn)的動(dòng)作順序是先定位后夾緊 后退是同時(shí)退后 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 117 118 2 起平衡閥的作用 在大形壓床上由于壓柱及上模很重 為防止因自重而產(chǎn)生的自走現(xiàn)象 必須加裝平衡閥 順序閥 如圖4 25所示 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 119 4 2 4增壓器及其應(yīng)用 回路內(nèi)有三個(gè)以上液壓缸 其中之一需要較高的工作壓力 同時(shí)其它的液壓缸仍用較低的壓力 此時(shí)即可用增壓器 Booster 提供高壓給那特定的液壓缸 或是在液壓缸進(jìn)到底時(shí) 不用泵而增壓時(shí)用 如此可使用低壓泵產(chǎn)生高壓 以降低成本 圖4 26為增壓器動(dòng)作原理及符號(hào) 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 120 壓力控制回路 增壓回路 1 121 壓力控制回路 增壓回路 2 122 4 2 4增壓器及其應(yīng)用 圖4 27所示為增壓應(yīng)用例子 當(dāng)液壓缸不需高壓時(shí) 由順序閥來(lái)截?cái)嘣鰤浩鞯倪M(jìn)油 當(dāng)液壓缸進(jìn)到底時(shí)壓力升高 油又經(jīng)順序閥進(jìn)入增壓器提高液壓缸的推力 圖中減壓閥是用來(lái)控制增壓器的輸入壓力 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 123 4 2 5壓力繼電器 是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的元件 其作用是 根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化 通過(guò)壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開(kāi)關(guān) 自動(dòng)接通或斷開(kāi)電氣線路 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù) 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 124 4 2 5壓力繼電器 是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的元件 其作用是 根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化 通過(guò)壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開(kāi)關(guān) 自動(dòng)接通或斷開(kāi)電氣線路 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù) 壓力繼電器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為柱塞式 彈簧管式和膜片式等 圖4 28為單觸點(diǎn)柱塞式壓力繼電器 主要零件包括柱塞1 調(diào)節(jié)螺帽2和電氣微動(dòng)開(kāi)關(guān)3 如圖所示 壓力油作用在柱塞的下端 液壓力直接與上端彈簧力相比較 當(dāng)液壓力大于或等于彈簧力時(shí) 柱塞向上移壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭 接通或斷開(kāi)電氣線路 當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí) 微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭復(fù)位 顯然 柱塞上移將引起彈簧的壓縮量增加 因此壓下微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭的壓力 開(kāi)啟壓力 與微動(dòng)開(kāi)關(guān)復(fù)位的壓力 閉合壓力 存在一個(gè)差值 此差值對(duì)壓力繼電器的正常工作是必要的 但不易過(guò)大 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 125 4 2 5壓力繼電器 是一種將液壓系統(tǒng)的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出的元件 其作用是 根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化 通過(guò)壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開(kāi)關(guān) 自動(dòng)接通或斷開(kāi)電氣線路 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的順序控制或安全保護(hù) 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 126 4 2 6比例式壓力閥前面所述的壓力閥都需用手動(dòng)調(diào)整的方式來(lái)作壓力設(shè)定 若應(yīng)用時(shí)碰到需經(jīng)常調(diào)整壓力或需多級(jí)調(diào)壓的液壓系統(tǒng) 則回路設(shè)計(jì)將變得非常復(fù)雜 操作時(shí)只要稍不注意就會(huì)產(chǎn)生失控狀態(tài) 若回路要有多段壓力用傳統(tǒng)作法則需多個(gè)壓力閥與方向閥 但亦可只用一個(gè)比例式壓力閥和控制電路來(lái)產(chǎn)生多段壓力 比例式壓力閥 ProportionalPressureValve 基本上是以電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力 來(lái)取代傳統(tǒng)壓力閥上的彈簧設(shè)定壓力 由于電磁線圈產(chǎn)生的電磁力是和電流的大小成正比 所以控制線圈電流就能得到所要的壓力 可以無(wú)級(jí)調(diào)壓 而一般的壓力閥僅能調(diào)出特定的壓力 4 2壓力控制閥及其應(yīng)用 127 液壓系統(tǒng)在工作時(shí) 常需隨工作狀態(tài)的不同而以不同的速度工作 只要控制流量就控制了速度 無(wú)論那一種流量控制閥 內(nèi)部一定有節(jié)流閥的構(gòu)造 因此節(jié)流閥可說(shuō)是最基本的流量控制閥了 4 3 1速度控制的概念1 對(duì)液壓執(zhí)行元件而言 控制 流入執(zhí)行元件的流量 或 流出執(zhí)行元件的流量 都可控制執(zhí)行元件的速度 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 128 2 任何液壓系統(tǒng)都要有泵 不管執(zhí)行元件的推力 速度如何變化 定量泵的輸出流量永遠(yuǎn)是固定不變的 所謂速度控制或控制流量只是使流入執(zhí)行元件之流量小于泵的流量而已 故常將其稱為節(jié)流調(diào)速 圖4 30所示說(shuō)明定量泵在無(wú)負(fù)載且設(shè)回路無(wú)壓力損失的狀況下 其節(jié)流前后的差異 節(jié)流前泵打出的的油全進(jìn)入回路 此時(shí)泵輸出壓力趨近于零 節(jié)流后泵50L min的流量才有30L min能進(jìn)入回路 雖然其壓力趨近于零 但是剩余的20L min得經(jīng)溢流閥流回油箱 若將溢流閥壓力設(shè)定為5MPa 此時(shí)就算是沒(méi)有負(fù)載 系統(tǒng)壓力仍將會(huì)大于4MPa 也就是說(shuō)不管負(fù)載的大小如何 只要作了速度控制 則泵的輸出壓力將會(huì)趨近溢流閥的設(shè)定壓力 趨近的程度由節(jié)流量的多少與負(fù)載大小來(lái)決定 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 129 4 3 2節(jié)流閥 節(jié)流閥 Throttlevalve 是根據(jù)第1章中孔口與阻流管原理所作出的 圖4 31為節(jié)流閥的結(jié)構(gòu) 油液由入口進(jìn)入 經(jīng)滑軸上的節(jié)流口后 由出口流出 調(diào)整手輪使滑軸軸向移動(dòng) 以改變節(jié)流口節(jié)流面積的大小 從而改變流量大小達(dá)到調(diào)速的目的 圖中油壓平衡用孔道在于減小作用于手輪上的力 使滑軸上下油壓平衡 圖4 32為單向節(jié)流閥 與普通節(jié)流閥不同的是 只能控制一個(gè)方向的流量大小 而在另一個(gè)方向則無(wú)節(jié)流作用 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 130 131 4 3 2節(jié)流閥 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 132 流量控制閥 節(jié)流閥 133 流量控制閥 節(jié)流閥 134 流量控制閥 節(jié)流閥 入口 出口壓差 135 理想液體的伯努利方程 以上兩式即為理想液體作定常流動(dòng)的伯努利方程 136 理想流體柏努利方程幾何意義和能量意義 0 137 實(shí)際流體柏努利方程 138 液體流動(dòng)時(shí) 改變流通截面面積 可改變流體的壓力和流量 據(jù)此可作出節(jié)流閥 1 孔口如圖1 9所示 當(dāng)l d 0 5時(shí)稱為孔口 其流量Q為式中 流量系數(shù)通常取0 62 0 63 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 139 液體流動(dòng)時(shí) 改變流通截面面積 可改變流體的壓力和流量 據(jù)此可作出節(jié)流閥 2 阻流管如圖1 10所示 此l d 4時(shí)稱為阻流管 流量Q等于式中 運(yùn)動(dòng)粘度 st 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 140 1 節(jié)流閥的壓力特性 圖4 33 a 所示液壓系統(tǒng)未裝節(jié)流閥 若推動(dòng)活塞前進(jìn)所需最低工作壓力為1MPa 那么當(dāng)活塞前進(jìn)時(shí) 壓力表指示的壓力為1MPa 當(dāng)裝了節(jié)流閥控制活塞前進(jìn)速度如圖4 33 b 所示 那么當(dāng)活塞前進(jìn)時(shí) 則節(jié)流閥入口壓力會(huì)上升到溢流閥所調(diào)定的壓力 溢流閥被打開(kāi) 一部分油液經(jīng)溢流閥流入油箱 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 141 1 節(jié)流閥流量特性 節(jié)流閥的節(jié)流口形式可歸納為三種基本形式 孔口 阻流管 與介于兩者之間的節(jié)流孔 根據(jù)實(shí)驗(yàn) 通過(guò)節(jié)流口的流量可用下式表式 由 4 1 式可知 當(dāng)k p m不變時(shí) 改變節(jié)流閥的節(jié)流面積A可改變通過(guò)的流量大小 又當(dāng)k A m不變時(shí) 節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差 p有變化 通過(guò)的流量也會(huì)有變化 當(dāng)液壓缸所推動(dòng)的負(fù)載變化時(shí) 使得節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差變化 通過(guò)的流量也有變化 從而活塞的速度不穩(wěn)定 為使活塞運(yùn)動(dòng)速度不會(huì)因負(fù)載的變化而變化 應(yīng)該采用下文所述的調(diào)速閥 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 142 4 3 3調(diào)速閥 調(diào)速閥能在負(fù)載變化的狀況下 保持進(jìn)口 出口壓力差恒定 圖4 34所示調(diào)速閥的結(jié)構(gòu) 其動(dòng)作原理說(shuō)明如下 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 143 4 3 3調(diào)速閥 調(diào)速閥能在負(fù)載變化的狀況下 保持進(jìn)口 出口壓力差恒定 圖4 34所示調(diào)速閥的結(jié)構(gòu) 其動(dòng)作原理說(shuō)明如下 壓力油Pl進(jìn)入調(diào)速閥后 先經(jīng)過(guò)定差減壓閥的閥口x 壓力由p1減至p2 然后經(jīng)過(guò)節(jié)流閥閥口y流出 出口壓力為p3 從圖中可以看到 節(jié)流閥進(jìn)出口壓力p2 p3經(jīng)過(guò)閥體上的流道被引到定差減壓閥閥芯的兩端 p3引到閥芯彈簧端 p2引到閥芯無(wú)彈簧端 作用在定差減壓閥芯上的力包括液壓力 彈簧力 調(diào)速閥工作時(shí)的靜態(tài)方程如下 此時(shí)只要將彈簧力固定 則在油溫?zé)o什么變化時(shí) 輸出流量即可固定 另外 要使閥能在工作區(qū)正常動(dòng)作 進(jìn) 出口間壓力差要在0 5 1MPa以上 以上講的調(diào)速閥是壓力補(bǔ)償調(diào)速閥 即不管負(fù)載如何變化 通過(guò)調(diào)速閥內(nèi)部具有一活塞和彈簧來(lái)使主節(jié)流口的前后壓差保持固定 從而控制通過(guò)的流量維持不變 另外還有溫度補(bǔ)償流量調(diào)整閥 能在油溫變化的情況下 保持通過(guò)閥的流量不變 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 144 4 3 4基本的速度控制回路 有進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 回油節(jié)流調(diào)速 旁路節(jié)流調(diào)速三種方法 1 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速 就是控制執(zhí)行元件入口的流量 圖4 35所示 該回路不能承受負(fù)負(fù)載 如有負(fù)向負(fù)荷 負(fù)荷與運(yùn)動(dòng)方向同向者 則速度失去控制 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 145 2 回油節(jié)流調(diào)速 就是控制執(zhí)行元件出口的流量 圖4 36所示 回油節(jié)流調(diào)速是控制排油 節(jié)流閥可提供背壓 使液壓缸能承受各種負(fù)荷 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 146 3 旁路節(jié)流調(diào)速 是控制不需流入執(zhí)行元件也不經(jīng)溢流閥而直接流回油箱的油的流量 從而達(dá)到控制流入執(zhí)行元件油液流量的目的 圖4 37所示旁路節(jié)流調(diào)速回路 該回路的特點(diǎn)是液壓缸的工作壓力基本上等于泵的輸出壓力 其大小取決于負(fù)載 該回路中的溢流閥只有在過(guò)載時(shí)才打開(kāi) 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 147 從上所述 此三種調(diào)速方法不同點(diǎn)為 1 進(jìn)油調(diào)速和回油調(diào)速會(huì)使回路壓力升高 造成壓力損失 旁路調(diào)速則幾乎不會(huì) 2 用旁路調(diào)速作速度控制時(shí) 無(wú)溢流損失 效率最高 控制性能最差 主要用于負(fù)載變化很小的正向負(fù)載的場(chǎng)合 3 用進(jìn)油調(diào)速作速度控制時(shí) 效率次之 主用于負(fù)荷變化較大之正向負(fù)載的場(chǎng)合 4 用回油調(diào)速作速度控制時(shí) 效率最差 控制性能最佳 主要用于有負(fù)向負(fù)載的場(chǎng)合 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 148 4 3 5行程減速閥及其應(yīng)用一般的加工機(jī)械如車床 銑床 其刀具尚未接觸工件時(shí) 需快速進(jìn)給以節(jié)省時(shí)間 開(kāi)始切削則應(yīng)慢速進(jìn)給 以保證加工質(zhì)量 或是液壓缸前進(jìn)時(shí) 本身沖力過(guò)大 需要在行程的未端使其減速 以便液壓缸能停止在正確的位置 此時(shí)就需要用圖4 38所示行程減速閥 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 149 行程減速閥的應(yīng)用如圖所示 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 150 4 3 6比例式流量閥 前面所述之流量閥都需用手動(dòng)調(diào)整的方式來(lái)作流量設(shè)定 在需要經(jīng)常調(diào)整流量或要作精密流量控制的液壓系統(tǒng) 就得用到比例式流量閥了 比例式流量閥 ProportionalFlowControlValve 也是以在提動(dòng)桿外裝置的電磁線圈所產(chǎn)生的電磁力 來(lái)控制流量閥的開(kāi)口大小 由于電磁線圈有良好的線性度 故其產(chǎn)生的電磁力是和電流的大小成正比 在應(yīng)用時(shí)可產(chǎn)生連續(xù)變化的流量了 從而可任意控制流量閥的開(kāi)口大小 比例式流量閥也有附單向閥的 各種比例式流量閥的符號(hào)如圖4 40所示 4 3流量控制閥及其應(yīng)用 151 電液比例閥是閥內(nèi)比例電磁鐵輸入電壓信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)動(dòng)作 使工作閥閥芯產(chǎn)生位移 閥口尺寸發(fā)生改變并以此完成與輸入電壓成比例壓力 流量輸出元件 閥芯位移也可以以機(jī)械 液壓或電形式進(jìn)行反饋 電液比例閥具有形式種類多樣 容易組成使用電氣及計(jì)算機(jī)控制各種電液系統(tǒng) 控制精度高 安裝使用靈活以及抗污染能力強(qiáng)等多方面優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用領(lǐng)域日益拓寬 液控伺服閥主要是指電液伺服閥 它在接受電氣模擬信號(hào)后 相應(yīng)輸出調(diào)制的流量和壓力 它既是電液轉(zhuǎn)換元件 也是功率放大元件 它能夠?qū)⑿」β实奈⑷蹼姎廨斎胄盘?hào)轉(zhuǎn)換為大功率的液壓能 流量和壓力 輸出 在電液伺服系統(tǒng)中 它將電氣部分與液壓部分連接起來(lái) 實(shí)現(xiàn)電液信號(hào)的轉(zhuǎn)換與液壓放大 電液伺服閥是電液伺服系統(tǒng)控制的核心 比例閥與伺服閥 152 153 比例溢流閥 154 比例閥放大板 155 對(duì)控制過(guò)程中反映出來(lái)的微弱信號(hào)進(jìn)行放大 電流或電壓 以驅(qū)動(dòng)比例閥參數(shù)按比例隨之變化 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的目的 比例閥放大板 比例閥的放大板 在閥上有兩種形式 1 內(nèi)置放大板 廠家配7針插頭 2 外置放大版 可以自己選擇配置 原廠配的最好 放大板的作用處理型號(hào)的作用 1 電壓信號(hào)2 電流信號(hào) 156 Atos電液比例閥通過(guò)比例控制技術(shù) 機(jī)器可獲得快速 平穩(wěn) 精確的運(yùn)動(dòng)控制 比例閥工作的基本原理 電磁鐵推力與基準(zhǔn)信號(hào)成正比 因此 閥芯抵抗彈簧復(fù)進(jìn)力后的位移也就與基準(zhǔn)信號(hào)成正比 157 比例閥七芯插頭 158 159 丹尼遜比例閥系列 160 簡(jiǎn)單地說(shuō) 所謂伺服系統(tǒng)就是帶有負(fù)反饋的控制系統(tǒng) 而伺服閥就是帶有負(fù)反饋的控制閥 控制方式大體分為滑閥式 噴嘴擋板式 射流式動(dòng)鐵式動(dòng)圈式單級(jí)雙級(jí)三級(jí)壓力型流量型根據(jù)要求準(zhǔn)確合適的選閥位置和速度一般用流量型伺服閥力或壓力控制流量型和壓力型都可慣性小 負(fù)載大速度高宜用流量反饋式伺服閥慣性大 負(fù)載小的位置或速度控制最適合用一種叫做P Q的伺服閥但總的來(lái)說(shuō)用流量型伺服閥的較多 161 傳統(tǒng)噴嘴擋板伺服閥的結(jié)構(gòu) 三級(jí) 162 傳統(tǒng)射流管伺服閥的結(jié)構(gòu) 二級(jí) 163 傳統(tǒng)伺服閥的缺點(diǎn) 抗污染能力差 過(guò)濾精度要求高 噴嘴擋板與噴嘴間的間隙只有0 02 0 05mm 射流管伺服閥有所改善 可靠性差 力矩馬達(dá)電流小 零點(diǎn)漂移受壓力及溫度影響大 需穩(wěn)定油源 否則易產(chǎn)生嘯叫及閥芯振動(dòng) 安裝要求高 不同材料的安裝底板伺服閥增益可能不一樣 維護(hù)麻煩 伺服閥需要專業(yè)人員及設(shè)備維修 價(jià)格昂貴 伺服閥價(jià)格 2 3倍ATOS比例伺服閥價(jià)格頻響 不論是二級(jí)還是三級(jí)與控制壓力密切相關(guān) 反饋 先導(dǎo)級(jí) 二級(jí) 一般是機(jī)械力反饋 精度差 中位泄漏 非常大 不安全 需另加隔離電磁閥 164 伺服閥的缺點(diǎn) 中位不安全 需加隔離電磁閥 新型伺服閥 比例伺服閥 高性能比例閥閉環(huán)比例閥高頻響比例閥比例伺服閥伺服比例閥 166 ATOS比例伺服閥結(jié)構(gòu) 167 ATOS比例伺服閥結(jié)構(gòu) 二級(jí) 168 ATOS比例伺服閥結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單電磁鐵 高頻響 磁滯小 閥芯及閥套 高耐磨材料 6通徑DLHZO 10通徑DLKZOR與伺服閥一樣閥芯帶閥套 16通徑以上DPZO LE二級(jí)閥與射流管二級(jí)伺服閥一樣主閥芯不帶閥套 大閥芯行程 低速性能好 不論是單級(jí)還是二級(jí)都是電反饋 閉環(huán)回路增益高 頻響快 6 10通徑中位0遮蓋 16通徑以上中位機(jī)能0遮蓋另加O Y選擇有斷電安全位 傳統(tǒng)伺服閥中位泄漏不安全 比例伺服閥從傳統(tǒng)伺服閥發(fā)展過(guò)來(lái)增加第四斷電安全位置 NG16以上主閥芯中位有失電安全偏置 ATOS的電子放大器使能選項(xiàng) Q 使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作更安全 169 閥對(duì)流量的控制可以分為兩種 一種是開(kāi)關(guān)控制 要么全開(kāi) 要么全關(guān) 流量要么最大 要么最小 沒(méi)有中間狀態(tài) 如普通的電磁換向閥 電液換向閥 另一種是連續(xù)控制 閥口可以根據(jù)需要打開(kāi)任意一個(gè)開(kāi)度 由此控制通過(guò)流量的大小 這類閥有手動(dòng)控制的 如節(jié)流閥 也有電控的 如比例閥 伺服閥 170 所以使用比例閥或伺服閥的目的就是 以電控方式實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的節(jié)流控制 當(dāng)然經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)上的改動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)壓力控制等 既然是節(jié)流控制 就必然有能量損失 伺服閥和其它閥不同的是 它的能量損失更大一些 因?yàn)樗枰欢ǖ牧髁縼?lái)維持前置級(jí)控制油路的工作 atos比例閥系列 171 伺服閥的主閥一般來(lái)說(shuō)和換向閥一樣是滑閥結(jié)構(gòu) 只不過(guò)閥芯的換向不是靠電磁鐵來(lái)推動(dòng) 而是靠前置級(jí)閥輸出的液壓力來(lái)推動(dòng) 這一點(diǎn)和電液換向閥比較相似 只不過(guò)電液換向閥的前置級(jí)閥是電磁換向閥 而伺服閥的前置級(jí)閥是動(dòng)態(tài)特性比較好的噴嘴擋板閥或射流管閥 也就是說(shuō) 伺服閥的主閥是靠前置級(jí)閥的輸出壓力來(lái)控制的 而前置級(jí)閥的壓力則來(lái)自于伺服閥的入口p 假如p口的壓力不足 前置級(jí)閥就不能輸出足夠的壓力來(lái)推動(dòng)主閥芯動(dòng)作 172 與電子放大器配合工作 放大器對(duì)比例閥提供一適量電流信號(hào) 以校準(zhǔn)閥的調(diào)整里量 使之與供給電子放大器的輸入信號(hào)相對(duì)應(yīng) 173 ISO4401標(biāo)準(zhǔn) 06通徑高性能比例伺服閥 直動(dòng)式 滑套結(jié)構(gòu) 帶LVDT位置傳感器 根據(jù)輸入電信號(hào)提供方向控制及無(wú)壓力補(bǔ)償?shù)牧髁靠刂?174 ISO4401標(biāo)準(zhǔn) 06通徑高性能比例閥 直動(dòng)式 滑套結(jié)構(gòu) 帶LVDT位置傳感器 根據(jù)輸入電信號(hào)提供方向控制及無(wú)壓力補(bǔ)償?shù)牧髁靠刂?配集成式模擬放大器 175 伺服閥缺點(diǎn)極多 能耗浪費(fèi)大 容易出故障 抗污染能力差 價(jià)格昂貴等好處 動(dòng)態(tài)性能是所有液壓閥中最高的 就憑著這一個(gè)優(yōu)點(diǎn) 在很多對(duì)動(dòng)態(tài)特性要求高的場(chǎng)合不得不使用伺服閥 如飛機(jī)火箭的舵機(jī)控制 汽輪機(jī)調(diào)速等等 動(dòng)態(tài)要求低一點(diǎn)的 基本上都是比例閥 176 伺服閥與比例閥的比較 不同點(diǎn)伺服閥與比例閥之間的差別并沒(méi)有嚴(yán)格的規(guī)定 因?yàn)楸壤y的性能越來(lái)越好 逐漸向伺服閥靠近 所以近些年出現(xiàn)了比例伺服閥 非要說(shuō)差別 主要體現(xiàn)在一下幾點(diǎn) 1 伺服閥中位沒(méi)有死區(qū) 比例閥有中位死區(qū) 2 伺服閥的頻響 響應(yīng)頻率 更高 可以高達(dá)200Hz左右 比例閥一般最高幾十Hz 3 伺服閥對(duì)液壓油液的要求更高 需要精過(guò)濾才行 否則容易堵塞 比例閥要求低一些 比例伺服閥性能介于伺服閥和比例閥之間 比例換向閥屬于比例閥的一種 用來(lái)控制流量和流向 相同點(diǎn) 以電控方式實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的節(jié)流控制 當(dāng)然經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)上的改動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)壓力控制等 既然是節(jié)流控制 就必然有能量損失 伺服閥和其它閥不同的是 它的能量損失更大一些 因?yàn)樗枰欢ǖ牧髁縼?lái)維持前置級(jí)控制油路的工作 177 液壓系統(tǒng)中除了動(dòng)力元件 執(zhí)行元件 控制元件外 油箱 慮油器 蓄能器 壓力表 密封裝置 管件等 都稱為液壓系統(tǒng)輔助元件 1 油箱 油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液 此外 還有散熱以控制油溫 阻止雜質(zhì)進(jìn)入 沉淀油中雜質(zhì) 分離氣泡等功能 油箱的作用 儲(chǔ)油 散熱 沉淀雜質(zhì) 逸出空氣 油箱容量如太小 會(huì)使油溫上升 油箱容量一般設(shè)計(jì)為泵每分鐘流量的2 4倍 或當(dāng)所有管路及元件均充滿油時(shí) 油面需高出過(guò)濾器50 100mm 而液面高度只占油箱高度80 時(shí)的油箱容積 4 4液壓輔助元件 178 1 油箱形式 可分為開(kāi)式和閉式兩種 開(kāi)式油箱中油的液面和大氣相通 而閉式油箱中的油液面和大氣隔絕 液壓系統(tǒng)中大多數(shù)采用開(kāi)式油箱 2 油箱結(jié)構(gòu) 開(kāi)式油箱大部分是以鋼板焊接而成 圖3 12所示為工業(yè)上使用的典型焊接式油箱 4 4液壓輔助元件 179 3 隔板及配管的安裝位置隔板裝在吸油側(cè)和回油側(cè)之間 如圖3 13所示 以達(dá)到沉淀雜質(zhì) 分離氣泡及散熱作用 4 4液壓輔助元件 180 3 隔板及配管的安裝位置油箱中常見(jiàn)的配油管有回油管 吸油管及排泄管等 有關(guān)安裝尺寸見(jiàn)圖3 14所示 吸油管的口徑應(yīng)為其余供油管徑的1 5倍 以免泵吸入不良 回油管末端要浸在液面下且其末端切成450傾角并面向箱壁 以使回油沖擊箱壁而形成回流以利于冷卻油溫 又利于雜質(zhì)的沉淀 系統(tǒng)中排泄管應(yīng)盡量單獨(dú)接入油箱 各類控制閥的排泄管端部應(yīng)在液面以上 以免產(chǎn)生背壓 泵和馬達(dá)的外泄油管其端部應(yīng)在液面之下以免吸入空氣 4 4液壓輔助元件 181 4 附設(shè)裝置 為了監(jiān)測(cè)液面 油箱側(cè)壁應(yīng)裝油面指示計(jì) 為了檢測(cè)油溫 一般在油箱上裝溫度計(jì) 溫度計(jì)直接浸入油中 在油箱上亦裝有壓力計(jì)可用以指示泵的工作壓力 4 4液壓輔助元件 182 油的污染 一 系統(tǒng)內(nèi)部的污染 1 殘留物 元件的冷熱加工 安裝 清洗 2 生成物 油溫高引起化學(xué)反應(yīng) 3 混入物 混入水 混入空氣 4 元件磨損 二 油本身 油的生產(chǎn) 儲(chǔ)存 運(yùn)輸?shù)冗^(guò)程中受到污染 新油不一定干凈 183 2 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)濾油器一般由濾芯 或?yàn)V網(wǎng) 和殼體構(gòu)成 由濾芯上無(wú)數(shù)個(gè)微小間隙或小孔構(gòu)成通流面積 當(dāng)混入油中的污物 雜質(zhì) 大于微小間隙或小孔時(shí) 雜質(zhì)被阻隔而濾清出來(lái) 若濾芯使用磁性材料時(shí) 可吸附油中能被磁化的鐵粉雜質(zhì) 濾油器可以安裝在油泵的的吸油管路上 或某些重要零件之前 濾油器也可安裝在回油管路上 濾油器可分成液壓管路中使用和油箱使用的兩種 油箱內(nèi)部使用的濾油器亦稱為濾清器和粗濾器 用來(lái)過(guò)濾掉一些太大的 容易造成泵損壞的雜質(zhì) 在0 1mmm3以上 圖3 15為殼裝濾清器 strainer 裝在泵和油箱吸油管途中 圖3 16所示 為無(wú)外殼濾清器 安裝在油箱內(nèi) 拆裝不方便 但價(jià)格便宜 4 4液壓輔助元件 184 2 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)圖3 15為殼裝濾清器 strainer 裝在泵和油箱吸油管途中 4 4液壓輔助元件 185 4 4液壓輔助元件 濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)圖3 16所示 為無(wú)外殼濾清器 安裝在油箱內(nèi) 拆裝不方便 但價(jià)格便宜 186 4 4 2濾油器 filter 1 濾油器的結(jié)構(gòu)路用濾油器有壓力管用濾油器及回油管用濾油器 圖3 17所示壓力管用濾油器 因要受壓力管路中的高壓力 故耐壓力問(wèn)題必須考慮 回油管用濾油器是裝在回油管路上 壓力低 只需注意沖擊壓力的發(fā)生 就價(jià)格而言 壓力管路用濾油器較回油管路用濾油器貴出許多 4 4液壓輔助元件 187 2 濾油器的選用選用濾油器時(shí)應(yīng)考濾到如下問(wèn)題 1 過(guò)濾精度原則上大于濾芯網(wǎng)目的污染物就不能通過(guò)濾芯 濾油器上的過(guò)濾精度常用能被過(guò)濾掉的雜質(zhì)顆粒的公稱尺寸大小來(lái)表示 系統(tǒng)壓力越高 過(guò)濾精度越低 表3 1為液壓系統(tǒng)中建議采用的過(guò)濾精度 4 4液壓輔助元件 188 2 液壓油通過(guò)的能力液壓油通過(guò)的流量大小和濾芯的通流面積有關(guān) 一般可根據(jù)要求通過(guò)的流量選用相對(duì)應(yīng)規(guī)格濾油器