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1、第6章 液压控制阀,目的任务 掌握各种阀的图形符号、工作原理及主要应用，理解各种阀的主要结构重点难点 各种阀的主要结构、工作原理与应用,控制阀定义及作用,液压控制阀：在液压传动系统中，控制或调节工作液体的压力、流量和流动方向的液压元件。作用：对液压执行元件进行开启、停止和换向等操作，调节其运动速度和输出力（或转矩），对液压传动系统或某些液压元件实行安全保护等。,6.1 液压控制阀的分类,1按用途和功能分 2 按工作原理分 3 按结构形式分 4 按安装联接形式分,6.1.1 根据阀的功能与用途分类,1)方向控制阀:用于变换液流通道、控制工作液体方向的元件。单向阀、换向阀2)压力控制阀：控制液体系
2、统中工作液体压力的元件。溢流阀、减压阀、顺序阀、电液比例溢流阀3)流量控制阀：控制液压系统中工作液体流量的元件。节流阀、调速阀,方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀,6.1.2 按照阀的基本控制原理分类：）开关控制阀：通过操纵工作液体流通的连通和截断，以控制液压系统中各流通的连接关系的元件。）定值控制阀：通过其内部的给定装置，使液压系统中的某参数保持定值。,）比例控制阀：以给定的输入信号变化规律，连续地控制被控参数的元件，被控参数与输入信号成比例变化。）伺服控制阀：根据输入信号与反馈信号的差值，自动控制调节工作液体的流量和压力等参数。）数字控制阀：利用数字信号进行控制的电液阀。,6.1.3根据阀
3、的结构形式分类,）滑阀，阀芯为圆柱形，通过阀芯在阀体孔内的滑动来改变液流通路开口的大小，以实现液流压力、流量以及方向的控制。,滑阀,）锥阀，阀芯为圆锥形，利用锥形阀芯的位移来改变液流通路开口的大小，以实现液流压力、流量以及方向控制。,锥阀,）球阀，阀芯为圆球形，利用球形阀芯的开启、关闭动作，来控制液流的通和断。,球阀,）喷嘴挡板阀，利用喷嘴与挡板间的相对位移来改变液流通路开口的大小，以实现对压力和流量的控制。,6.1.4 根据阀的连接方式分类,）管式连接，采用标准螺纹管接头进行连接。）法兰连接，采用法兰盘进行连接。）板式连接，通过连接板组成一定的控制回路，以减少管道和连接件。）集成连接，由标准
4、元件或以标准参数制造的元件按典动要求组成基本回路，然后将各基本回路集成在一起组成较为完整的液压系统的一种连接形式。如集成块、迭加阀、嵌装阀、插装阀等。,液压系统对液压阀的基本要求如下：(1)动作灵敏、使用可靠，工作时冲击和振动小、噪声小、使用寿命长。(2)流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏。(3)所控制的参量(压力或流量)稳定，受外部干扰时变化量小。(4)结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。,6.2 方向控制阀,单向阀,换向阀,只允许经过阀的液流单方向流动，而不许反向流动。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。,用来使液压系统中的油路通断或改变油
5、液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止，改变其运动方向的阀类。,利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。,1一阀体；2一阔芯；3一弹簧；A一进油口；B一出油口。,普通单向阀,直通式管式阀,直角式板式阀,6.2.1 单向阀,(1)普通单向阀结构及工作原理,正向导通，反向不通,上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连，阀体的重量靠管路支承，因此阀的体积不能太大太重。压力损失大，容易产生振动和噪声。,直通式单向阀中的油流方向和阀的轴线方向相同。,直角式单向阀的进出油口A(P1)、B(P2)的轴线均和阀体轴线
6、垂直。,板式连接阀，阀体用螺钉固定在机体上，阀体的平面和机体的平面紧密贴合，阀体上各油孔分别和机体上相对应的孔对接，用“O”形密封圈使它们密封。,(2)对单向阀的要求 开启压力要小。能产生较高的反向压力，反向的泄漏要小。正向导通时，阀的阻力损失要小。阀芯运动平稳，无振动、冲击或噪声。,单向阀动画演示,原理1G:单向阀原理1.swf原理2G:单向阀原理2.swf,单向阀的工作原理,（2）液控单向阀,1)液控单向阀的工作原理和图形符号,注意：从控制口引入的压力液体始终是与和口不通的,液控单向阀原理.swf,2）简式内泄型液控单向阀,此类阀不带卸荷阀芯，无专门的泄油口。,内泄油口通A腔,3）简式外泄
7、型液控单向阀,此类阀不带卸荷阀芯，有专门的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于较高压力系统。,P1正向进油口;P2 正向出油口 K 控制口,IY型液控单向阀。,4）复式液控单向阀。,为主阀芯；为卸荷阀芯；为顶杆,若在控制口K加控制压力，先顶开卸荷阀芯3，B腔压力降低，活塞5继续上升并顶开主阀芯2，大量液流自B腔流向A腔，完成反向导通。此阀适用于反向压力很高的场合。,液控单向阀符号,5）双液控单向阀(液压锁)。,，为阀球为阀体为小活塞,如图所示，使两个液控单向阀共用一个阀体1和一个控制活塞2，而顶杆3分别置于控制活塞两端，这样就成为双向液压锁。当P1腔通压力油时，一方面油液通过左阀到P2腔，另一方面
8、使右阀顶开，保持P4与P3腔畅通。同样当P3腔通压力油时一方面油液通过右阀到P4腔，另一方面使左阀顶开，保持P2与P1腔通畅。而当P1和P2腔都不通压力油时，P2和P4腔封闭，执行元件被双向锁住，故 称为双向液压锁。,(3)单向阀的基本应用回路,简单单向回路。,背压回路。,锁紧回路。,定向回路。,单向回路G:单向回路.swf背压回路G:背压回路.swf锁紧回路G:双向锁紧回路.swf,图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。,用单向阀将系统和泵隔断,用单向阀产生背压 在右图中，高压油进入缸的无杆腔，活塞右行，有杆腔中的低压
9、油经单向阀后回油箱。单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5MPa。在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。,pb,在右图中，通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。若此立式缸下行为工作行程，可同时往缸的上腔和液控单向阀的控制口加压，则活塞下行，完成工作行程。,用液控单向阀使立式缸活塞悬浮,用两个液控单向阀使液压缸双向闭锁 将高压管A中的压力作为控制压力
10、加在液控单向阀2的控制口上，液控单向阀2也构成通路。此时高压油自A管进入缸，活塞右行，低压油自B管排出，缸的工作和不加液控单向阀时相同。同理，若B管为高压，A管为低压时，则活塞左行。若A、B管均不通油时，液控单向阀的控制口均无压力，阀1和阀2均闭锁。这,样，利用两个液控单向阀，既不影响缸的正常动作，又可完成缸的双向闭锁。锁紧缸的办法虽有多种，用液控单向阀的方法是最可靠的一种。,1,2,A,B,用单向阀将两个泵隔断 在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，
11、使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。,用单向阀和其它阀组成复合阀 由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。,对单向阀的主要性能要求是：正向液流通过时压力损失要小；反向截止时密封性要好；动作灵敏，工作时撞击和噪声小
12、。,6.2.2 换向阀,(1)换向阀的分类,按工作位置分类。,二位、三位、四位和多位阀,接通道数目分类。,二通、三通、四通和多通阀等,按阀芯结构分类。,滑阀和转阀,按操作方式分类。,手动、机动、液动、气动、电磁动及组合动,换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断关系，实现各油路连通、切断或改变液流方向的阀类。,换向阀结构原理图及其图形符号,说明：(1)用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。(2)一个方框上与外部相连接的主油口数有几个，就表示几“通”。(3)用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际流向。(4)方框内的符号“T”
13、或“”表示此通路被阀芯封闭，即不通。(5)通常换向阀与系统供油路连接的油口用P 表示，与回油路连接的回油口用T表示，而与执行元件相连接的工作油口用字母A、B 表示。(6)换向阀都有二个或二个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力作用时所处的位置.。绘制液压系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。,(2)换向滑阀的典型结构和工作原理,手动换向滑阀,机动换向滑阀。,电磁换向滑阀。,液动换向阀,电液换向阀,手动换向阀,机动换向滑阀,电磁换向滑阀,(3)滑阀机能及其结构,三位四通(五通)滑阀的机能,滑阀机能:三位滑阀中间位置时的阀口连接关系，就称为滑阀机能。,a.O 型机能,b.H
14、型机能,c.M 型机能,d.Y 型机能,三位四通滑阀的中位机能,三位四通滑阀的中位机能(续）,因P口封闭，泵不能卸荷，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。,可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时,仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。,缸的两腔被封闭,活塞在任一位置均可停住,且能承受一定的正向负载和反向负载。,1）O型机能 阀芯处于中位时,P,A,B,T 四个油口均被封闭，其特点是：,虽然阀芯已除于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载。不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言 泵可卸荷。不能用于多
15、个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。,H 型机能的特点如下：,3）M型机能 阀芯处于中位时,A、B 油口被封闭，P、T 油口互通。M型机能是取O型机能的上半部，H型机能的下半部组成的，故兼有二者的特点。M型机能如下：活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。泵能卸荷。不宜用于多个换向阀并联的系统。,4）Y型机能 阀芯处于中位时,封闭，、互通。对于执行元件，Y型机能的特点与H型相同；对于液压泵，其特点与O型机能相同。,Y型机能,此种机能目的是构成差动连接油路，使单
16、活塞杆缸的活塞增速。,1）并联 从进油口来的油可直接通到所有换向阀的进油腔，而各换向阀的回油都可直接通到回油口。若采用这种连接方式，当各换向阀同时操作时，压力油总是首先进入阻力 较小的油缸中 去，因而很难 实现外负荷不 相同的液压执 行件同时动作。,(4)、多路换向阀(选学),（2）串联,图为串联连接。即前一片换向阀的回油口与后一片的进油口相同，如果后一联不工作，通过其中立位置回油道通往总回油口。这类结构的多路阀可以使几个工作机构同时工作，回油泵的油压等于所有正在工作的液 动机的压差之和。串联回路的多路 阀的压力损失一 般总要大一些。,（3）串并联,图为串并联回路，每一换向阀的进油腔与前一联的
17、中立位置回油道相连，而个联的回油腔同时直接与总回油口连接，即各联阀的进油是串联的，回油是并联的。采用这种连接方式，当有一联换向时，其后各联换向控 制的液动机就不能动 作，因而这种连接方 式也叫单动顺序油路。,(5)换向滑阀的基本应用回路,一般换向回路,液压缸的差动回路,顺序动作回路,连续往复运动回路,动画演示,使用电磁换向阀的顺序动作回路G:使用电磁换向阀的顺序动作回路.swf差动连接快速回路G:差动连接快速回路.swf,63 压力控制阀,溢流阀,顺序阀,减压阀,6.3.1 溢流阀,功能,安全保护作用,(安全阀),稳压作用,(稳压阀或溢流阀),结构和工作原理,直动式,先导式,(1)直动式溢流阀
18、的结构和工作原理,(2)先导式溢流阀的结构和工作原理,(3)溢流阀的性能,a.静态性能,压力调节范围,启闭特性,卸荷压力,b.动态性能,动态压力超调量和动态压力超调率,压力上升时间,升压稳定时间,(5)溢流阀的基本应用回路,限压回路。,稳压回路。,卸荷回路。,远程调压回路。,6.3.2 减压阀,调节规律,定压减压阀,定差减压阀,定比减压阀,(1)直动式定压减压 阀的工作原理,(2)先导式定压减压阀的工作原理和典型结构,(3)定差减压阀的工作原理,(4)定压减压阀的基本应用回路,633 顺序阀,直动式顺序阀的 结构和工作原理,内控式,外控式,(2)先导式顺序阀的结构和工作原理,先导式顺序阀和先导
19、式溢流阀不同之处：,(1)溢流阀的进口压力在通流状态下基本不变。而顺序阀在通流状态下其进口压力由出口压力而定，如果出口压力p2比进口压力p1底的多时，p1基本不变，而当p2增大到一定程度，p1也随之增加，则p1=p2+p，p为顺序阀上的损失压力。(2)溢流阀为内泄漏，而顺序阀需单独引出泄漏通道，为外泄漏。(3)溢流阀的出口必须回油箱，顺序阀出口可接负载。,(3)顺序阀的基本应用回路,顺序回路。,平衡回路。,卸荷回路。,634 压力继电器,回路中的电液换向阀不能正常工作，指出故障的原因并改正之。,两个系统中，各溢流阀的调定压力分别为PA4MPa，PB3MPa，PC2MPa，如果系统的外负载无限大
20、泵的工作压力各为多少?对(a)系统，要求说明溢流量是如何分配的?,PA4MPa,PB3MPa,PC2MPa,PA4MPa,PB3MPa,PC2MPa,6.4 流量控制阀,6.4.1 节流阀,(1)常用节流阀的阀口结构和几何参数,(3)节流阀的性能分析,b.节流阀的刚性,a.节流阀的压力-流量特性,1.A T,2.p T,3.m T,6.4.2 调速阀,(1)调速阀的工作原理,(3)调速阀的基本应用回路,6.4.3 溢流节流阀,6.4.4 分流、集流阀的工作原理简介,采用分流阀控制的同步回路,如图所示二个系统，哪个可调节流量?哪个不可调节流量?为什么?,设有如图所示的液压回路 已知液体缸的有效工作面积分别为A1=A3=100cm2，A2=A4=50cm2，当最大负载F1=14x103N，F2=4250N，背压p=1.5x105Pa，节流阀2的压差p=2x105Pa，试求:,(1)A,B,C各点的压力是多少?,(2)阀1,2,3最小应选用多大的压力?(3)快进速度v1=3.5x10-2m/s，v2=4x10-2m/s，各阀的额定流量应选多少?,A1,A2,A3,A4,2,A,B,C,v1,v2,F1,F2,1,3,
