第四章液壓控制元件2015

第四章液壓控制元件第一節(jié)概述第二節(jié)方向控制閥第三節(jié)壓力控制閥第四節(jié)流量控制閥第一節(jié)概述對(duì)液流的流動(dòng)方向、壓力的高低以及流量的大小進(jìn)行預(yù)期的控制，以滿(mǎn)足負(fù)載的工作要求一、液壓控制閥的作用二、液壓閥的共性1）結(jié)構(gòu)類(lèi)似—所有的閥都有閥體、閥芯（座閥或滑閥）和驅(qū)使閥芯動(dòng)作的元部件（如彈簧、電磁鐵）等組成2）工作原理相同：閥口大小，閥進(jìn)、出油口間的壓差以及通過(guò)閥的流量之間的關(guān)系符合孔口流量公式只是控制的參數(shù)各不相同而已。分類(lèi)方法種類(lèi)詳細(xì)分類(lèi)按用途分壓力控制閥溢流閥、減壓閥、順序閥、比例壓力控制閥、壓力繼電器等流量控制閥節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、比例流量控制閥等方向控制閥單向閥、液壓?jiǎn)蜗蜷y、換向閥、比例方向控制閥按操縱方式分機(jī)械操縱閥擋塊、彈簧、液壓、氣動(dòng)電動(dòng)操縱閥電磁鐵控制、電——液聯(lián)合控制人力操縱閥手把及手輪、踏板、杠桿按連接方式分管式連接螺紋式連接、法蘭式連接板式及疊加式連接單層連接板式、雙層連接板式、集成塊連接、疊加閥插裝式連接螺紋式插裝、法蘭式插裝三、液壓閥的分類(lèi)返回第二節(jié)方向控制閥作用：主要用來(lái)通斷油路或改變油液流動(dòng)的方向,從而控制液壓執(zhí)行元件的起動(dòng)或停止,改變其運(yùn)動(dòng)方向分類(lèi)：?jiǎn)蜗蜷y普通單向閥液控單向閥換向閥一、單向閥作用：只允許油液沿一個(gè)方向流動(dòng)，不允許反向倒流（起止回作用）1.普通單向閥單向閥性能要求：正向?qū)〞r(shí)壓力損失要小，反向截止時(shí)密封性要好一、單向閥2.液控單向閥作用：（1）起止回作用；（2）必要時(shí)解除逆止，允許油液反向通過(guò)。

3、單向閥用途

25134（1）用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷背壓閥(2)用單向閥產(chǎn)生背壓二、換向閥1、換向閥的工作原理利用閥芯對(duì)閥體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使油路接通、關(guān)斷或變換油流的方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、停止或變換運(yùn)動(dòng)方向。PTBAPTABTPBAPTABBATP2、換向閥的分類(lèi):按工位分：二位、三位、…….按通油口分：二通、三通、四通…….按操縱方式：手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、液動(dòng)、電磁動(dòng)、機(jī)電液動(dòng)按閥芯結(jié)構(gòu)分：滑閥、轉(zhuǎn)閥通常以位和通路及操縱方式一起定義，如三位四通電磁換向閥，二位二通機(jī)動(dòng)換向閥。位：為改變液流方向，閥芯相對(duì)于閥體不同的工作位置數(shù)（二位、三位），一個(gè)“□”表示一個(gè)位。通：換向閥與液壓系統(tǒng)油路相連的主油口數(shù)（二通、三通、四通、五通），在一個(gè)“□”內(nèi)，“↑”或“⊥”與方框的交點(diǎn)數(shù)。3、幾種典型換向閥的結(jié)構(gòu)（1）手動(dòng)換向閥利用手動(dòng)杠桿來(lái)改變閥芯位置實(shí)現(xiàn)換向（2）機(jī)動(dòng)換向閥：又稱(chēng)行程閥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)

（5）電液動(dòng)換向閥（4）液動(dòng)換向閥

（3）電磁動(dòng)換向閥

利用電磁鐵的通電吸合與斷電釋放而直接推動(dòng)閥芯來(lái)控制液流方向的。3、幾種典型換向閥的結(jié)構(gòu)二位三通電磁閥三位五通電磁閥三位四通液動(dòng)閥利用控制油路的油液壓力來(lái)改變閥芯位置的換向閥。組成電磁閥：電磁閥負(fù)責(zé)液動(dòng)閥控制油路的換向，起先導(dǎo)作用。

液動(dòng)閥：負(fù)責(zé)主油路的換向。

電液動(dòng)換向閥4、換向閥的中位機(jī)能（1）系統(tǒng)保壓（2）系統(tǒng)卸荷（3）液壓缸“浮動(dòng)”和在任意位置上的停止（2）幾個(gè)概念常態(tài)位：

換向閥的閥芯未受到外部操縱力作用時(shí)所處的位置。

中位機(jī)能：

三位換向閥的閥芯在中間位置時(shí)，各油口的連通方式，稱(chēng)為換向閥的中位機(jī)能。

（1）定義三位換向閥常用的中位機(jī)能：

“O”、“H”、“M”、“P”、“K”、“Y”型。例：指出下列圖形符號(hào)的錯(cuò)誤，并予以改正。

本節(jié)結(jié)束返回閥芯動(dòng)作過(guò)程液流正向流動(dòng)液流反向流動(dòng)開(kāi)啟壓力：0.035～0.05MP)錐閥式普通單向閥普通單向閥導(dǎo)通普通單向閥截止球閥式普通單向閥正向流動(dòng)反向流動(dòng)液控單向閥的結(jié)構(gòu)及工作原理1-活塞2-頂桿3-閥芯閥芯結(jié)構(gòu)閥芯通路1閥芯通路動(dòng)畫(huà)閥芯通路2閥芯通路3左位右位

三位四通手動(dòng)換向閥中位手柄閥芯復(fù)位彈簧

三位四通手動(dòng)換向閥左位手柄閥芯復(fù)位彈簧

三位四通手動(dòng)換向閥右位手柄閥芯復(fù)位彈簧

三位四通電磁換向閥右電磁鐵通電換向左、右電磁鐵斷電（復(fù)中位）左電磁鐵通電換向電磁換向閥的工作原理左位右位彈簧對(duì)中型三位四通液動(dòng)換向閥

閥芯兩端分別接通控制油口K1和K2。當(dāng)對(duì)液動(dòng)滑閥換向平穩(wěn)性要求較高時(shí)，還應(yīng)在滑閥兩端K1、K2控制油路中加裝阻尼調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)阻尼調(diào)節(jié)器節(jié)流口大小即可調(diào)整閥芯的動(dòng)作時(shí)間。

電液換向閥工作動(dòng)畫(huà)電液動(dòng)閥作用：用來(lái)控制液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中油液的壓力，以滿(mǎn)足執(zhí)行元件所要求的力和轉(zhuǎn)矩。共同工作原理：利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理工作的

第三節(jié)壓力控制閥按功能可分為：溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等一、溢流閥

類(lèi)型：

直動(dòng)式溢流閥DirectOperatingPressureReliefValve先導(dǎo)式溢流閥pilotoperatingPressureReliefValve（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理1.直動(dòng)式溢流閥工作原理：

PT符號(hào)PT（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理2.先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)：

調(diào)節(jié)螺釘錐閥錐閥座調(diào)壓彈簧閥體主閥芯主閥體主閥彈簧遙控口K進(jìn)油口P出油口TPT符號(hào)（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理2.先導(dǎo)式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理2.先導(dǎo)式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理2.先導(dǎo)式溢流閥工作原理：

（一）溢流閥的基本結(jié)構(gòu)及其工作原理3.先導(dǎo)式溢流閥的外控口3.先導(dǎo)式溢流閥的外控口溢流閥一般符號(hào)（或直動(dòng)式溢流閥符號(hào)）PO先導(dǎo)式溢流閥符號(hào)OP

溢流閥的特征是：

閥心常閉，進(jìn)口壓力控制閥心動(dòng)作；進(jìn)口有壓力，出口接油箱而無(wú)壓力；彈簧腔采用內(nèi)部回油。（二）溢流閥的作用和應(yīng)用場(chǎng)合1、作定壓閥，用于系統(tǒng)定壓穩(wěn)壓

圖示為一定量泵供油，在系統(tǒng)油路上并聯(lián)溢流閥，當(dāng)溢流閥的調(diào)壓彈簧將調(diào)定壓力定好后，則調(diào)定壓力即為系統(tǒng)的工作壓力ps。

油泵供油量q1應(yīng)大于系統(tǒng)用油量q2，溢流閥常開(kāi)，溢出多余油量Δq

。閥口常開(kāi)（二）溢流閥的作用和應(yīng)用場(chǎng)合閥口常閉2、作安全閥，用于系統(tǒng)防止過(guò)載

圖示為一變量泵供油，在系統(tǒng)油路上并聯(lián)溢流閥。系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥關(guān)閉（Δq=0），其調(diào)定的安全壓力為pr。當(dāng)系統(tǒng)由于其它原因超過(guò)安全壓力pr時(shí)，溢流閥開(kāi)啟出現(xiàn)溢流（Δq≠0），以保護(hù)系統(tǒng)安全。（二）溢流閥的作用和應(yīng)用場(chǎng)合3、作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離調(diào)壓操作

某些時(shí)候液壓站與所控機(jī)械設(shè)備距離較遠(yuǎn)，為使操作人員方便，在機(jī)器工作臺(tái)上安裝一個(gè)遠(yuǎn)程溢流閥進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)壓。V1為主溢流閥（先導(dǎo)式溢流閥）；V2為遠(yuǎn)程調(diào)壓閥（直動(dòng)式溢流閥）。

V2的調(diào)定壓力pp2必須小于V1的調(diào)定壓力pp1，當(dāng)要求系統(tǒng)壓力pp2小于pp1時(shí)，用V2調(diào)定。（二）溢流閥的作用和應(yīng)用場(chǎng)合

溢流閥接在執(zhí)行元件的出口O上，回油壓力由溢流閥，調(diào)定為p0，p0稱(chēng)為背壓，在某些情況下設(shè)一定背壓可使執(zhí)行元件工作穩(wěn)定。4、作背壓閥，穩(wěn)定執(zhí)行元件速度二、減壓閥pressurereducingvalve1、作用

（1）減壓：降低液壓系統(tǒng)某支路（控制油路、夾緊回路、潤(rùn)滑回路等）的壓力。（2）穩(wěn)壓：穩(wěn)定液壓系統(tǒng)某支路的壓力。

2、類(lèi)型

按功能分定值減壓閥：定差減壓閥：定比減壓閥：保證閥的出口壓力為定值。保證閥的進(jìn)、出油口壓差為定值。保證閥的進(jìn)、出油口壓力比為定值。按結(jié)構(gòu)分直動(dòng)式先導(dǎo)式（常用）（一）定值輸出減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理1、直動(dòng)式2、先導(dǎo)式先導(dǎo)式定值減壓閥工作原理

結(jié)構(gòu)

通過(guò)主閥芯上下移動(dòng)，調(diào)節(jié)減壓孔口節(jié)流損失，保證出口壓力恒定。先導(dǎo)調(diào)壓部分：主閥部分：給定閥的出口壓力值。工作原理：

（1）減壓：（2）穩(wěn)壓：

閥芯穩(wěn)定工作時(shí)，若p2↑

，等式左邊大于右邊，閥芯上移，閥口開(kāi)度減小，Δp增加，，導(dǎo)致p2↓。

減壓閥的特征是：

閥心常開(kāi)，出口壓力控制閥心動(dòng)作；進(jìn)口有壓力，出口接子系統(tǒng)也有壓力；彈簧腔采用外部回油。減壓閥一般符號(hào)（或直動(dòng)式減壓閥符號(hào)）P1P2先導(dǎo)型減壓閥符號(hào)P1P23、先導(dǎo)式減壓閥與先導(dǎo)式溢流閥的不同之處4、討論：(1)若p2＜pJ

（減壓閥調(diào)定壓力），錐閥關(guān)閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開(kāi)度最大位置，不起減壓作用；

（2）若p1＜pJ

，錐閥關(guān)閉，閥芯上下兩端液壓力相等，主閥芯在彈簧作用下處于開(kāi)度最大位置，不起減壓作用；

（二）減壓閥的作用及應(yīng)用

夾緊系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)中應(yīng)用較多舉例1：子系統(tǒng)減壓回路主系統(tǒng)的壓力較高，而控制系統(tǒng)的壓力較低，潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力則更低。高壓主油路低壓支路舉例2：夾緊裝置液壓回路負(fù)載逐漸增大至減壓閥調(diào)定壓力時(shí)，減壓閥口減小，起減壓作用。單向閥用于當(dāng)主系統(tǒng)壓力低于減壓閥調(diào)定壓力時(shí)，防止液壓缸的壓力受其干擾，起保壓作用。（二）減壓閥的作用及應(yīng)用例：一夾緊油路如圖所示，若溢流閥調(diào)整壓力py＝5MPa，減壓閥調(diào)整壓力pJ＝2.5MPa，試分析夾緊缸活塞空載運(yùn)動(dòng)時(shí)A、B兩點(diǎn)的壓力各為多少?減壓閥的閥芯處于什么狀態(tài)？夾緊時(shí)活塞停止運(yùn)動(dòng)后，A、B兩點(diǎn)壓力又各為多少？減壓閥閥芯又處于什么狀態(tài)?到系統(tǒng)ABpypJ夾緊缸到系統(tǒng)ABpypJ解：在活塞為空載運(yùn)動(dòng)期間，pB=0，這時(shí)減壓閥中的閥芯處于開(kāi)口最大位置，若不考慮流過(guò)減壓閥的壓力損失，則pA=0。夾緊時(shí)，活塞停止運(yùn)動(dòng)，

pB=2.5MPa。這時(shí)減壓閥中閥芯開(kāi)口很小。液壓泵輸出油液經(jīng)溢流閥流回油箱。則pA=5MPa。三、順序閥作用：利用油路本身的壓力變化來(lái)控制閥口開(kāi)啟，達(dá)到油路通斷，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件動(dòng)作的先后順序，它一般不控制系統(tǒng)壓力。1.直動(dòng)式內(nèi)控順序閥2.直動(dòng)式外控順序閥3.先導(dǎo)式順序閥內(nèi)控式順序閥符號(hào)P1P2外控式順序閥符號(hào)P1P2

順序閥的特征是：

閥口常閉，進(jìn)口壓力控制閥心動(dòng)作；進(jìn)口有壓力，出口也有壓力；彈簧腔采用外部回油。卸荷閥符號(hào)4.順序閥與溢流閥的不同點(diǎn)：

溢流閥的進(jìn)口壓力在通流狀態(tài)下基本不變。而順序閥一般不控制系統(tǒng)壓力。舉例1：實(shí)現(xiàn)對(duì)工件先定位后夾緊工件定位夾緊5.順序閥的應(yīng)用舉例2：與單向閥組成平衡閥6.三種閥的區(qū)別閥的名稱(chēng)溢流閥減壓閥順序閥閥的符號(hào)閥芯非工作狀態(tài)閥芯控制工作狀態(tài)時(shí)進(jìn)出口壓力特點(diǎn)

彈簧腔回油方式閥的作用常閉常開(kāi)常閉進(jìn)口壓力控制出口壓力控制進(jìn)口壓力控制進(jìn)口有壓力，出口壓力為零進(jìn)出口都有壓力，進(jìn)出口都有壓力，內(nèi)泄外泄外泄系統(tǒng)定壓、穩(wěn)壓、安全保護(hù)子系統(tǒng)減壓多個(gè)執(zhí)行元件順序動(dòng)作四、壓力繼電器——壓力繼電器的主要作用是，利用系統(tǒng)中的壓力變化自動(dòng)接通或斷開(kāi)電氣線路，從而將液壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的程序控制或安全控制。按壓力轉(zhuǎn)換方式不同可分為：1）柱塞式2）薄膜片式3）波紋管式1.(柱塞式）壓力繼電器的結(jié)構(gòu)原理柱塞柱塞擋塊頂桿調(diào)節(jié)螺桿微動(dòng)開(kāi)關(guān)油進(jìn)口

當(dāng)液壓力大于或等于彈簧力時(shí)，柱塞向上移動(dòng)，推動(dòng)頂桿，壓微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭，發(fā)出電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的動(dòng)作控制。當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí)，微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭復(fù)位。限位擋塊可在壓力超載時(shí)保護(hù)微動(dòng)開(kāi)關(guān)。壓力繼電器的符號(hào)2.壓力繼電器的應(yīng)用1YA通電，2YA斷電時(shí)，二位四通換向閥左位工作，液壓油通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入活塞缸左腔，活塞帶動(dòng)工件向右運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞桿碰到死擋塊時(shí)，活塞缸左腔壓力升高，達(dá)到某一調(diào)定壓力后，壓力繼電器發(fā)出電信號(hào)，使1YA斷電,2YA通電，活塞快速退回。本節(jié)小結(jié)一、溢流閥符號(hào)作用溢去系統(tǒng)中的多余油液，使液壓泵供油壓力得到調(diào)整和恒定，以控制和調(diào)整液壓系統(tǒng)的壓力，保證系統(tǒng)在一定的壓力下或安全壓力下工作。二、減壓閥作用降低系統(tǒng)中某一支路的壓力，并保持壓力穩(wěn)定，使同一系統(tǒng)得到多個(gè)不同壓力的回路。符號(hào)三、順序閥作用利用系統(tǒng)中的壓力變化來(lái)控制油路的通斷，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)執(zhí)行元件按順序動(dòng)作。符號(hào)本節(jié)結(jié)束，返回四、壓力繼電器作用利用系統(tǒng)中的壓力變化自動(dòng)接通或斷開(kāi)電氣線路，從而將液壓信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的程序控制或安全控制。符號(hào)直動(dòng)式減壓閥閥芯上的力平衡方程：P2.AR=Ks(Xc+XR)先導(dǎo)式減壓閥圖4-26直動(dòng)式內(nèi)控順序閥卸荷閥圖4-28先導(dǎo)式順序閥第四節(jié)流量控制閥作用：

依靠改變閥口通流面積（節(jié)流口局部阻力）的大小來(lái)控制輸入執(zhí)行元件的流量大小，從而控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的大小。類(lèi)型：

普通節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、單向調(diào)速閥等。一、流量控制原理及節(jié)流口形式節(jié)流閥的節(jié)流口通常有三種基本形式：薄壁小孔、細(xì)長(zhǎng)孔和短孔，但通過(guò)節(jié)流口的流量公式是一致的。1、節(jié)流口流量公式式中:由節(jié)流口形狀和結(jié)構(gòu)決定的指數(shù)，0.5＜m＜l；節(jié)流系數(shù)。QΔp圖7.1節(jié)流口的流量-壓力特性細(xì)長(zhǎng)孔m=1簿壁口m=0.5閥口通流面積；閥口前、后壓差；一、流量控制原理及節(jié)流口形式(1)壓差變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響2、影響流量穩(wěn)定性的因素

當(dāng)節(jié)流口前后壓差變化時(shí)，通過(guò)節(jié)流口的流量將隨之改變，節(jié)流口的這種特性可用流量剛度T來(lái)表征。

QΔp細(xì)長(zhǎng)孔m=1123Δp1Δp2123簿壁口剛度的物理意義如下：當(dāng)△p有某一增量時(shí)，Q值相應(yīng)的也有某一增量，Q的增量值越大，說(shuō)明流量的變化也就越大，從式看，剛度就越小。反之，則剛度大。壓差改變流量。通過(guò)薄壁小孔的流量受到壓差改變的影響最小。(2)溫度對(duì)流量的影響油溫影響油液粘度。油溫對(duì)薄壁小孔幾乎沒(méi)有影響,細(xì)長(zhǎng)孔有影響(3)節(jié)流口的堵塞節(jié)流口的形式以薄壁小孔較為理想

流量小時(shí)，流量穩(wěn)定性與油液的性質(zhì)和節(jié)流口的結(jié)構(gòu)都有關(guān)。3、幾種常用的節(jié)流口形式(1)針閥式（錐形凸肩）節(jié)流口Dh(a)θ

特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可當(dāng)截止閥用。調(diào)節(jié)范圍較大。由于過(guò)流斷面仍是同心環(huán)狀間隙，水力半徑較小，小流量時(shí)易堵塞，溫度對(duì)流量的影響較大。一般用于要求較低的場(chǎng)合。圖4.31(a)針閥（錐形）節(jié)流口84(2)偏心槽式節(jié)流口

節(jié)流口由偏心的三角溝槽組成。閥芯有轉(zhuǎn)角時(shí)，節(jié)流口過(guò)流斷面面積即產(chǎn)生變化。本結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是，小流量調(diào)節(jié)容易。但制造略顯得麻煩、閥芯所受的徑向力不平衡，只宜用在低壓場(chǎng)合。85(3)軸向三角槽式節(jié)流口

沿閥芯的軸向開(kāi)若干個(gè)三角槽。閥芯做軸向運(yùn)動(dòng)，即可改變開(kāi)口量h，從而改變過(guò)流斷面面積。

本節(jié)流口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，水力半徑大，調(diào)節(jié)范圍較大。小流量時(shí)穩(wěn)定性好，最低對(duì)流量的穩(wěn)定流量為50ml/min。因小流量穩(wěn)定性好，是目前應(yīng)用最廣的一種節(jié)流口。φl(shuí)Dhα圖4.31(c)三角槽式節(jié)流口86圖4.31(d)周向縫隙式節(jié)流口(4)周向縫隙式節(jié)流口

閥芯上開(kāi)有狹縫，旋轉(zhuǎn)閥芯可以改變縫隙的通流面積大小。這種節(jié)流口可以作成薄刃結(jié)構(gòu)，從而獲得較小的穩(wěn)定流量，但是閥芯受徑向不平衡力，只適于低壓節(jié)流閥中。

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本結(jié)構(gòu)為薄壁節(jié)流口，壁厚約0.07~0.09mm，流量受溫度的影響小、不易堵塞、最低穩(wěn)定流量約20ml/mi