第5章液壓控制閥

第5章液壓控制閥第1頁/共105頁2023/4/2225.1概述閥的功用閥的分類結(jié)構(gòu)共性原理共性控制調(diào)節(jié)流向、壓力、流量方向閥、壓力閥和流量閥閥體、閥芯和控制操縱機構(gòu)三部分組成利用閥芯相對閥體的移動，改變閥口通流面積

液壓控制閥對液壓系統(tǒng)所需的液體壓力、流動方向、流量大小進行控制調(diào)節(jié)，以滿足執(zhí)行元件克服外部載荷、改變運動方向和運動速度的要求。第2頁/共105頁2023/4/2235.2方向控制閥解決液流的定向、換向、鎖閉問題。每個通油口只有兩種狀態(tài)：非通即斷第3頁/共105頁2023/4/224上圖所示的閥屬于管式連接閥，此類閥的油口可通過管接頭和油管相連，閥體的重量靠管路支承，因此閥的體積不能太大太重。321ABAB3211—閥體；2—閥芯；3—彈簧；直通式單向閥中的油流方向和閥的軸線方向相同。第4頁/共105頁2023/4/2255.2.2單向閥⑴普通單向閥直角式單向閥第5頁/共105頁6

5.2.2液控單向閥(1)液控單向閥的工作原理和圖形符號第6頁/共105頁2023/4/227

圖5.13簡式外泄型液控單向閥

1--控制活塞；2--頂桿；3--閥芯。第7頁/共105頁8

內(nèi)泄式K(3)帶卸荷閥的液控單向閥若在控制口K加控制壓力，先頂開卸荷閥芯3，B腔壓力降低，活塞5繼續(xù)上升并頂開主閥芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向?qū)?。此閥適用于反向壓力很高的場合。圖5.14(a)帶卸荷閥的內(nèi)泄式液控單向閥2-主閥芯;3-卸荷閥芯;5-控制活塞123456AB第8頁/共105頁9

534右圖中，用單向閥5將系統(tǒng)和泵隔斷，泵開機時泵排出的油可經(jīng)單向閥5進入系統(tǒng)；泵停機時，單向閥5可阻止系統(tǒng)中的油倒流。普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用(1)用單向閥將系統(tǒng)和泵隔斷第9頁/共105頁10

(2)用單向閥將兩個泵隔斷

在下圖中，1是低壓大流量泵，2是高壓小流量泵。低壓時兩個泵排出的油合流，共同向系統(tǒng)供油。高壓時，單向閥的反向壓力為高壓，單向閥關(guān)閉，泵2排出的高壓油經(jīng)過虛線表示的控制油路將閥3打開，使泵1排出的油經(jīng)閥3回油箱，由高壓泵2單獨往系統(tǒng)供油，其壓力決定于閥4。這樣，單向閥將兩個壓力不同的泵隔斷，不互相影響。2143普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用第10頁/共105頁11

(3)用單向閥產(chǎn)生背壓在右圖中，高壓油進入缸的無桿腔，活塞右行，有桿腔中的低壓油經(jīng)單向閥后回油箱。單向閥有一定壓力降，故在單向閥上游總保持一定壓力，此壓力也就是有桿腔中的壓力，叫做背壓，其數(shù)值不高一般約為0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背壓，可防止活塞的沖擊，使活塞運動平穩(wěn)。此種用途的單向閥也叫背壓閥。背壓閥pb

普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用第11頁/共105頁12

(4)用單向閥和其它閥組成復(fù)合閥由單向閥和節(jié)流閥組成復(fù)合閥，叫單向節(jié)流閥。用單向閥組成的復(fù)合閥還有單向順序閥、單向減壓閥等。在單向節(jié)流閥中，單向閥和節(jié)流閥共用一閥體。當液流沿箭頭所示方向流動時，因單向閥關(guān)閉，液流只能經(jīng)過節(jié)流閥從閥體流出。若液流沿箭頭所示相反的方向流動時，因單向閥的阻力遠比節(jié)流閥為小，所以液流經(jīng)過單向閥流出閥體。此法常用來快速回油。從而可以改變缸的運動速度。普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用第12頁/共105頁13

在右圖中，通過液控單向閥往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油時，因有液控單向閥，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置懸浮。將液控單向閥的控制口加壓后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行為工作行程，可同時往缸的上腔和液控單向閥的控制口加壓，則活塞下行，完成工作行程。ABKG(5)用液控單向閥使立式缸活塞懸浮普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用第13頁/共105頁14

(6)用兩個液控單向閥使液壓缸雙向閉鎖將高壓管A中的壓力作為控制壓力加在液控單向閥2的控制口上，液控單向閥2也構(gòu)成通路。此時高壓油自A管進入缸，活塞右行，低壓油自B管排出，缸的工作和不加液控單向閥時相同。同理，若B管為高壓，A管為低壓時，則活塞左行。若A、B管均不通油時，液控單向閥的控制口均無壓力，閥1和閥2均閉鎖。這樣，利用兩個液控單向閥，既不影響缸的正常動作，又可完成缸的雙向閉鎖。鎖緊缸的辦法雖有多種，用液控單向閥的方法是最可靠的一種。12AB普通單向閥和液控單向閥的應(yīng)用第14頁/共105頁2023/4/2215第15頁/共105頁2023/4/22165.2.1換向閥⑴典型結(jié)構(gòu)分析第16頁/共105頁2023/4/2217換向閥用于改變液流方向，將換向閥與缸連接，可方便地改變缸的活塞運動方向。換向閥的類型:按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。按閥的操縱方式：手動式、機動式、電磁式、液動式、電液動式和氣動式。按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。

第17頁/共105頁18

換向閥的工作原理

TPAB

如下圖，換向閥閥體2上開有4個通油口P、A、B、T。換向閥的通油口永遠用固定的字母表示，它所表示的意義如下：P—壓力油口；A、B—工作油口；T—回油口。PTBA彈簧對中型第18頁/共105頁19

PTBAPTABTPABPTABTPABTPABPTAB

換向閥的工作原理

彈簧對中型第19頁/共105頁2023/4/222020

換向閥的“通”和“位”“位”—指閥芯的與閥體（或閥套）的相對位置，通常所說的“二位閥”、“三位閥”是指換向閥的閥芯有兩個或三個不同的工作位置，“位”在符號圖中用方框表示。“通”—主要油道接口所謂“二通閥”、“三通閥”、“四通閥”是指換向閥的閥體上有兩個、三個、四個各不相通且可與系統(tǒng)中不同油管相連的油道接口，不同油道之間只能通過閥芯移位時閥口的開關(guān)來溝通。第20頁/共105頁2023/4/2221（3）中位滑閥機能中位機能？中位機能的實現(xiàn)？改變閥芯的幾何尺寸或形狀。中位機能的選用？滑閥式換向閥處于中間位置或原始位置時，閥中各油口的連通方式稱為換向閥的滑閥機能。第21頁/共105頁2023/4/222222

O型機能H型M型P型第22頁/共105頁2023/4/222323

Y型機能——Ｐ封閉，Ａ、Ｂ、Ｔ互通。Ｋ型機能——Ｐ、Ａ、Ｔ互通，Ｂ封閉。Ｘ型機能——Ｐ、Ａ、Ｂ、Ｔ之間只有很小的縫隙連通。Ｊ型機能——Ｐ、Ａ封閉，Ｂ、Ｔ互通。Ｃ型機能——Ｐ、Ａ相通，Ｂ、Ｔ封閉。Ｎ型機能——Ｐ、Ｂ封閉，Ａ、Ｔ互通。Ｕ型機能——Ｐ、Ｔ封閉，Ａ、Ｂ互通。

除上述四種常用的機能外，根據(jù)油口通斷情況不同尚可組合成多種機能，不過這些機能多用在特殊場合：第23頁/共105頁2023/4/2224三位四通手動換向閥中位手柄閥芯復(fù)位彈簧第24頁/共105頁2023/4/2225三位四通手動換向閥右位手柄閥芯復(fù)位彈簧第25頁/共105頁2023/4/222626

此類控制方式的“信號源”是缸的運動件。例如將擋塊固定在運動的活塞桿上，當擋塊觸壓閥推桿2的滾滾輪1時，推桿2即推動閥芯3換向。擋塊和推桿2端部的滾輪脫離接觸后，閥芯即可靠彈簧復(fù)位。此種閥的控制方式因和缸的行程有關(guān)，也有管此類閥叫“行程閥”。1—滾輪2—推桿

3—閥芯圖5.18機動換向閥機動換向閥第26頁/共105頁2023/4/222727

(a)

圖5.21電磁閥原理圖1,2—線圈;3,4—對中彈簧;5,6—套筒;7—閥芯;8,9—銜鐵;10,11—推桿1542911673108APBT(b)(a)結(jié)構(gòu)原理圖(b)圖形符號圖第27頁/共105頁28

電磁換向閥是利用電磁鐵吸力推動閥芯來改變閥的工作位置。(1)直流電磁鐵和交流電磁鐵

電磁換向閥閥用電磁鐵根據(jù)所用電源的不同，有以下三種：①交流電磁鐵，壽命較短。②直流電磁鐵，需要專用直流電源，使用壽命較長。③本整型電磁鐵。本整型指交流本機整流型。(2)干式、油浸式和濕式電磁鐵不管是直流還是交流電磁，都可做成干式和濕式的。濕式電磁鐵具有吸著聲小、壽命長、溫升低等優(yōu)點。第28頁/共105頁2023/4/2229（4）電液換向閥第29頁/共105頁30

電磁換向閥起先導(dǎo)作用，控制液動換向閥的動作；液動換向閥作為主閥，用于控制液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。外部控制、外部回油的彈簧對中電液換向閥電液換向閥是電磁換向閥和液動換向閥的組合。電液動換向閥第30頁/共105頁2023/4/2231簡化職能符號圖形符號第31頁/共105頁2023/4/223232

電磁球式換向閥常開型二位三通電磁球式換向閥。密封性好，介質(zhì)可以是水、乳化液和礦物油；工作壓力可高達63MPa。第32頁/共105頁2023/4/2233O型機能的三位四通電液換向閥中的先導(dǎo)電磁閥一般選用何種中位機能？由雙液控單向閥組成的鎖緊回路中換向閥又選用什么機能？為什么？2.將P98-99頁表中的閥的職能符號和中位機能符號和相應(yīng)的名稱抄寫一遍。習(xí)題第33頁/共105頁2023/4/22345.3壓力控制閥溢流閥第34頁/共105頁2023/4/2235壓力控制閥工作原理的基礎(chǔ)⑴壓力是如何形成的？克服油液流動的阻力⑶閥芯上的液壓作用力與彈簧力平衡：pAv==Fs⑵閥口的流量—壓力特性：q=KAT(Δp)m⑷壓差原理第35頁/共105頁2023/4/22365.3.1

溢流閥調(diào)壓——如何調(diào)壓？功用恒壓(穩(wěn)壓）如何恒壓？恒定什么地方的壓力？

限壓——如何限壓？第36頁/共105頁2023/4/2237⒈直動型溢流閥—⑴結(jié)構(gòu)第37頁/共105頁2023/4/2238圖6.7圖形符號直動型溢流閥結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但因壓力直接與調(diào)壓彈簧力平衡，不適于在高壓、大流量下工作。錐閥芯與面測壓

調(diào)壓手柄調(diào)壓彈簧6.1.1直動型溢流閥第38頁/共105頁2023/4/2239⒈直動型溢流閥—⑵工作原理安全限壓原理溢流恒壓原理如何調(diào)壓？主油路控制油路泄油路恒壓條件：必須有溢流第39頁/共105頁2023/4/22406.1.2先導(dǎo)型溢流閥(1)三節(jié)同心先導(dǎo)型溢流閥閥口處同心活塞處同心導(dǎo)向處同心第40頁/共105頁2023/4/2241⒉先導(dǎo)型溢流閥⑴：結(jié)構(gòu)第41頁/共105頁2023/4/2242圖6.11二節(jié)同心先導(dǎo)式溢流閥(2)二節(jié)同心先導(dǎo)型溢流閥閥口處同心導(dǎo)向處同心第42頁/共105頁2023/4/2243⒉先導(dǎo)型溢流閥⑵：工作原理第43頁/共105頁2023/4/2244電磁溢流閥電磁溢流閥

電磁溢流閥是電磁換向閥與先導(dǎo)式溢流閥的組合，用于系統(tǒng)的多級壓力控制或卸荷。電磁閥部分先導(dǎo)式溢流閥部分第44頁/共105頁2023/4/2245電磁溢流閥原理圖電磁閥通電卸壓先導(dǎo)式溢流閥部分PT符號第45頁/共105頁2023/4/2246⒊溢流閥的基本功用第46頁/共105頁2023/4/2247先導(dǎo)型溢流閥外控口K用法用另外的調(diào)壓閥來取代自身的導(dǎo)閥控制主閥上腔壓力。關(guān)鍵問題：接外控口K的調(diào)壓閥的調(diào)定壓力應(yīng)低于原導(dǎo)閥調(diào)定壓力。第47頁/共105頁2023/4/2248外控口K的用法多級調(diào)壓外控口通油箱卸荷遠程調(diào)壓第48頁/共105頁2023/4/2249

⒋溢流閥的靜態(tài)特性—⑴壓力流量特性

壓力流量特性又稱溢流特性，表示溢流閥在某一調(diào)定壓力下工作時，溢流量的變化與閥進口實際壓力的關(guān)系。（理論上的分析結(jié)果）

調(diào)壓偏差越小，恒壓性能越好。

第49頁/共105頁2023/4/2250⒋溢流閥的靜態(tài)特性—⑵啟閉特性為保證溢流閥有良好的靜態(tài)特性，一般規(guī)定其開啟比不應(yīng)小于90%，閉合比不應(yīng)小于85%。

考慮了閥的制造質(zhì)量的實際的流壓特性

溢流閥的啟閉特性是指溢流閥從剛開啟到通過額定流量(也叫全流量)，再由額定流量到閉合(溢流量減小為額定值的1%以下)整個過程中的壓力—流量特性。第50頁/共105頁2023/4/2251⒋溢流閥的靜態(tài)特性—⑶壓力穩(wěn)定性等

由兩個指標來衡量：一是在額定流量qn和額定壓力pn下，進口壓力在一定時間(一般為3min)內(nèi)的偏移值；二是在整個調(diào)壓范圍內(nèi)，通過額定流量時進口壓力的振擺值。對中壓溢流閥，這兩項指標均不應(yīng)大于±0.2MPa。如果溢流閥的壓力穩(wěn)定性不好，就會出現(xiàn)劇烈的振動和噪聲。

⑷卸荷壓力

在調(diào)定壓力下，通過額定流量時，將溢流閥的外控口與油箱連通，使主閥閥口開度最大，液壓泵卸荷時溢流閥進出油口的壓力差，稱為卸荷壓力。卸荷壓力越小，油液通過閥口時的能量損失就越小，發(fā)熱也越少，表明閥的性能越好。

⑶壓力穩(wěn)定性第51頁/共105頁2023/4/2252第52頁/共105頁2023/4/2253⒌溢流閥的動態(tài)特性：曲線第53頁/共105頁2023/4/2254卸荷溢流閥第54頁/共105頁2023/4/22555.4減壓閥減壓閥主要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。減壓閥也有直動型和先導(dǎo)型之分，直動型減壓閥的工作原理如圖6.4所示，但直動型減壓閥較少單獨使用。減壓閥的特征是：閥與負載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，采用出口壓力負反饋，常開。第55頁/共105頁泄油口L（在側(cè)面，圖中看不見）泄油口L出油口P2出油口P2進油口P1進油口P15.3.2減壓閥如何實現(xiàn)減壓？減壓后，如何實現(xiàn)恒壓？第56頁/共105頁2023/4/2257先導(dǎo)級由減壓出口供油式第57頁/共105頁2023/4/2258☆溢流閥與減壓閥的比較⑵進油路控制出油路控制恒定進油路壓力恒定出油路壓力內(nèi)、外泄漏外泄漏第58頁/共105頁2023/4/2259定差減壓閥第59頁/共105頁定比減壓閥第60頁/共105頁2023/4/2261減壓夾緊回路(回路的概念）圖7.5減壓回路第61頁/共105頁2023/4/22625.3.3

順序閥壓力開關(guān)，常閉，達到調(diào)定壓力順序閥打開第62頁/共105頁2023/4/2263用順序閥的壓力控制順序動作回路背壓回路順序閥應(yīng)用舉例第63頁/共105頁2023/4/2264順序閥應(yīng)用舉例第64頁/共105頁2023/4/2265順序閥應(yīng)用舉例圖7.12平衡回路第65頁/共105頁2023/4/2266四壓力繼電器：柱塞式

壓力繼電器是一種將油液的壓力信號轉(zhuǎn)換成電信號的電液控制元件。當油液壓力達到壓力繼電器的調(diào)定壓力時，即發(fā)出電信號，以控制電磁鐵、電磁離合器、繼電器等電氣元件動作。壓力繼電器由壓力—位移轉(zhuǎn)換部件和微動開關(guān)兩部分組成。第66頁/共105頁2023/4/2267四壓力繼電器：彈簧管式

彈簧管既是壓力感受元件，又是彈性元件。壓力增大時，彈簧管伸長，與其相連的杠桿產(chǎn)生位移，從而推動微動開關(guān)，發(fā)出電信號。彈簧管式壓力繼電器的工作壓力調(diào)節(jié)范圍大，通斷壓力差小，重復(fù)精度高。第67頁/共105頁2023/4/22685.4流量控制閥

流量閥通過改變節(jié)流口的開口面積來控制流量，從而控制執(zhí)行元件的運動速度。

流量閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、行程節(jié)流閥、調(diào)速閥、行程調(diào)速閥、單向調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥、延時閥、分流閥、集流閥等許多品種。其中以節(jié)流閥為最基本的流量閥，其它大多是為克服節(jié)流閥的某一方面的不足而發(fā)展起來的。

基本性能要求

(1)流量調(diào)節(jié)范圍：一般在50以上

(2)流量—壓力特性的剛度：輸出流量能保持穩(wěn)定，不受外界負載變動的影響

(3)壓力損失：通過額定流量時的壓力損失一般為0.4MPa以下，高壓時可至0.8MPa。

(4)調(diào)節(jié)的線性：動作輕便，調(diào)節(jié)力小

(5)內(nèi)泄漏量：盡可能小

第68頁/共105頁2023/4/22695.4.1

普通節(jié)流閥第69頁/共105頁2023/4/2270常見的節(jié)流口形式第70頁/共105頁2023/4/2271節(jié)流口堵塞及最小穩(wěn)定流量節(jié)流口堵塞：

節(jié)流口在小開口下工作時，特別是進出口壓差較大時，雖然不改變油溫和閥的壓差，但流量也會出現(xiàn)時大時小的脈動現(xiàn)象。開口越小，脈動現(xiàn)象越嚴重，甚至在閥口沒有關(guān)閉時就完全斷流。這種現(xiàn)象稱為節(jié)流口堵塞。產(chǎn)生堵塞的主要原因和減輕堵塞現(xiàn)象的措施

節(jié)流閥的最小穩(wěn)定流量：不發(fā)生節(jié)流堵塞現(xiàn)象的最小流量。第71頁/共105頁2023/4/2272節(jié)流閥的流壓特性節(jié)流剛度流量變化的兩個原因壓力補償溫度補償?shù)?2頁/共105頁2023/4/22735.4.2

調(diào)速閥：工作原理p1p2p3隨負載變化第73頁/共105頁2023/4/2274調(diào)速閥的工作原理第74頁/共105頁2023/4/2275調(diào)速閥：原理、結(jié)構(gòu)示意圖第75頁/共105頁2023/4/2276調(diào)速閥：結(jié)構(gòu)圖⑴國產(chǎn)QF型第76頁/共105頁2023/4/2277調(diào)速閥：結(jié)構(gòu)圖⑵威格仕閥第77頁/共105頁2023/4/22785.4.3恒流閥工作原理p1p1p2第78頁/共105頁2023/4/2279例5.1第79頁/共105頁2023/4/2280例5.2第80頁/共105頁2023/4/2281補充題在圖示液壓回路中，工作液壓缸的工作面積A＝50cm2，向右運動時的負載FL＝5kN，各壓力閥的調(diào)定壓力已經(jīng)標注在圖中。請問在下列工況下，夾緊液壓缸G的壓力是多少？并說明理由。⒈工作液壓缸向右運動時；⒉工作液壓缸頂上死擋鐵，不能再運動時；⒊電磁鐵YA得電，工作液壓缸向右運動時；⒋電磁鐵YA得電，工作液壓缸頂上死擋鐵，不能再運動時。第81頁/共105頁2023/4/2282補充題解答：本題考查進油路節(jié)流調(diào)速回路原理與壓力閥工作原理。一、液壓回路的組成分析：構(gòu)成該液壓回路的基本回路有：⑴由進油路節(jié)流調(diào)速回路；⑵溢流閥二級調(diào)壓回路：電磁鐵YA得電時，溢流閥調(diào)定壓力由調(diào)壓閥B確定；⑶減壓閥二級調(diào)壓回路；液控順序閥D開啟，減壓閥調(diào)定壓力由調(diào)壓閥E調(diào)定，⑷減壓閥夾緊回路。二、各工況下，夾緊缸G的壓力⒈工作缸運動時，構(gòu)成進油路節(jié)流調(diào)速回路，工作缸的工作壓力由負載決定，為1MPa，液控順序閥D不能打開，此時減壓閥C如能工作只能為其調(diào)定壓力3.5MPa。溢流閥溢流恒壓，泵工作壓力為4MPa，高于減壓閥調(diào)定壓力3.5MPa，減壓閥工作，因此夾緊液壓缸壓力為3.5MPa。⒉工作缸頂上死擋鐵，相當于負載無窮大，工作缸的工作壓力為溢流閥調(diào)定壓力，大于液控順序閥D調(diào)定壓力，閥D打開，減壓閥工作壓力由調(diào)壓閥E調(diào)定，因此夾緊缸壓力為2.5MPa。⒊電磁鐵YA得電后，溢流閥壓力由調(diào)壓閥E調(diào)定，為2.5MPa，工作缸運動時，閥D不能打開；由于溢流閥工作壓力2.5MPa低于減壓閥調(diào)定壓力3.5MPa，減壓閥不會減壓，因此夾緊缸壓力為2.5MPa。⒋電磁鐵YA得電，工作缸頂上死擋鐵，工作缸壓力為溢流閥工作壓力2.5MPa，閥D打開，減壓閥工作壓力由調(diào)壓閥E調(diào)定為2.5MPa。由于減壓閥要求進口壓力要高于出口壓力，它才能恒定出口壓力，因此減壓閥不能正常工作，閥口全開，夾緊缸壓力為溢流閥工作壓力2.5MPa?？紤]減壓閥的壓力損失時將低于2.5MPa。第82頁/共105頁2023/4/2283液壓集成塊第83頁/共105頁2023/4/2284液壓控制閥的集成塊⑴第84頁/共105頁2023/4/2285液壓控制閥的集成塊⑵第85頁/共105頁2023/4/22865.5液壓插裝閥：結(jié)構(gòu)第86頁/共105頁2023/4/2287液壓插裝閥：方向閥第87頁/共105頁2023/4