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1、第五章 液压控制阀,教学内容压力控制阀流量控制阀方向控制阀,5.1液压控制阀概述,液压控制阀（以下简称液压阀）是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，从而使之满足各类执行元件不同的动作要求。,5.1.1 液压阀的基本结构及工作原理,液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进出油口；驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还采用液压力驱动。在工作原理上，液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大
2、小，来实现压力、流量和方向控制。液压阀工作时，所有阀的阀口大小，阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式（q=KApm）。,5.1.2液压阀的分类,液压阀的分类方法很多，以至于同一种阀在不同的场合，因其着眼点不同有不同的名称。下面介绍几种不同的分类方法。1、按功用分类：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。2、根据控制方式分类：定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。3、根据阀芯的结构形式分类：滑阀(或转阀)类、锥阀类。此外，还有喷嘴挡板阀类和射流管阀。4、根据连接和安装型式不同分类：管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。,5.1.3液压阀的性能参数,各种不同
3、的液压阀有不同的性能参数，其共同的性能参数如下：1公称通径公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。与阀进出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。2额定压力液压阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实际最高压力还可能受其功率极限的限制。,5.1.4对液压阀的基本要求,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
4、结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。,5.2压力控制阀,在液压传动系统中，控制液压油压力高低的液压阀称之为压力控制阀，这类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。溢流阀减压阀顺序阀压力继电器,5.2.1溢流阀,一、溢流阀的结构和工作原理 常用的溢流阀按其结构形式可分为直动式和先导式两类。1直动式溢流阀 直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作。图5-1所示为直动式溢流阀的结构及图形符号。,直动式溢流阀一般用于压力小于2.5 MPa的小流量场合。直动式溢流阀采取适当的措施也可用于高压大流量。,2先导式溢流阀 先导
5、式溢流阀是由先导阀和主阀两部分组成。先导式溢流阀有多种结构，较常见的结构型式有三节同心式和二节同心式。三节同心式和二节同心式溢流阀的结构如图5-3和图5-4所示。,二、溢流阀的应用：,其主要用途有二个：1）作定压阀（溢流阀）用：如图所示，在定量泵供油的节流调速回路中，常利用流量控制阀调节进入液压缸的流量,多余的压力油可经溢流阀流回油箱，这样可使的工作压力保持定值。,2）作安全阀用：如图所示液压系统，在正常工作状态下，溢流阀是关闭的，只有在系统压力大于其调整压力时，溢流阀才被打开溢流，对系统起过载保护作用。,此外，还有其它作用：3)作背压阀使用：溢流阀有时串联于执行元件出口的主油路上，使执行元件
6、的出口侧产生较为恒定的背压。,4）作远程调压阀：从较远距离的地方来控制泵工作压力的回路，如图所示回路，压力调定是由遥控溢流阀（remote control relief valves）所控制，回路压力维持在3MPa。遥控溢流阀的调定压力一定要低于主溢流阀调定压力。,5）二级调压 如图所示为二级调压回路,可实现两种不同的系统压力控制。由溢流阀2和溢流阀4各调一级，当二位二通电磁阀3处于图示位置时，系统压力由阀2调定,当阀3得电后处于右位时，系统压力由阀4调定，但要注意:阀4的调定压力一定要小于阀2的调定压力，否则不能实现；当系统压力由阀4调定时，溢流阀2的先导阀口关闭，但主阀开启，液压泵的溢流流
7、量经主阀回油箱。,6）多(三)级调压回路：如图，利用电磁换向阀可调出三种回路压力，注意最大压力一定要在主溢流阀上设定。,7）利用溢流阀遥控口卸载的回路：如图所示，将溢流阀的远程控制口和二位二通电磁阀相接。当二位二通电磁阀通电，溢流阀的远程控制口通油箱，这时溢流阀的平衡活塞上移，主阀阀口打开，泵排出的液压油全部流回油箱，泵出口压力几乎是零，故泵成卸荷运转状态。注意图中二位二通电磁阀只通过很少流量，因此可用小流量规格（尺寸为1/8或1/4）。在实际应用上，此二位二通电磁阀和溢流阀组合在一起，此种组合称为电磁控制溢流阀。,5.2.2 减压阀,当回路内有两个以上液压缸，其中之一需要较低的工作压力，同时
8、其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀（Reducing valve）提供一较系统压力为低的压力给低压缸。按调节要求不同，减压阀可分为三类定压输出减压阀：保证出口压力为定值。定差减压阀：保证进出口压力差不变。定比减压阀：保证进出口压力成比例。,一、定压输出减压阀,定压输出减压阀有直动式和先导式两种结构型式，直动式减压阀较少单独使用。在先导式减压阀中，根据先导级供油的引入方式不同，有先导级由减压出口供油和先导级由减压进口供油两种结构型式。1、先导级由减压出口供油的减压阀 如图所示，该阀由先导阀调压，主阀减压。,如果忽略稳态液动力、主阀芯的自重以及摩擦力，则先导阀和主阀芯的力平衡方程式为 p
9、3Ax=K2(x0+x)p2A=p3A+K1(y0+ymax-y),2、先导级由减压进口供油的减压阀 图5-9就是一种先导级由减压进口供油的减压阀。,3、定压输出减压阀的应用 图中所示为减压回路，不 管回路压力多高，A 缸压 力决不会超过3MPa。,例题：如图所示，溢流阀调定压力ps1=4.5MPa，减压阀的调定压力ps2=3MPa，活塞前进时，负荷F=1000N，活塞面积 A=20 10-4 m2，减压阀全开时的压力损失及管路损失忽略不计，求：（1）活塞在运动时和到达尽头时，A、B两点的压力。（2）当负载F=7000N时，A、B两点的压力是多少？,二、定差减压阀,定差减压阀可使进出口压力差近
10、似保持为定值，如图5-10所示。,三、定比减压阀,定比减压阀可使进出口压力的比值保持恒定。如图5-11所示。,5.2.3顺序阀,顺序阀的作用是利用油液压力作为控制信号来控制多个执行元件按一定的顺序动作。顺序阀分类按结构分类直动式：适用于低压。先导式：适用于高压。按控制压力来源分类内控式：控制阀芯开启的压力油来自顺序阀进口。外控式：控制阀芯开启的压力油从外控口外部引入。按泄油方式分类内泄式：弹簧腔内的油液直接从出油口泄漏。外泄式：弹簧腔内的油液直接从外泄油口泄漏到油箱。,一、直动式顺序阀,图5-12所示是具有控制活塞的直动式顺序阀，它的阀芯通常为滑阀结构，其进油腔与控制活塞腔相连，外控口K用螺塞
11、堵住，外泄油口L单独接回油箱。用于压力较低的场合（8MPa）。,二、先导式顺序阀,图5-13所示为先导式顺序阀，p1为进油口，p2为出油口，其工作原理与先导式溢流阀相似，所不同的是顺序阀的出油口不接回油箱，而通向某一压力油路，因而其泄油口L必须单独接回油箱。用于高压、大流量的场合,三、顺序阀的图形符号,四、顺序阀的应用,1）用于顺序动作回路：图中所示为一定位与夹紧回路，其前进的动作顺序是先定位后夹紧，后退是同时退后。,2）起平衡阀的作用：在大形压床上由于压柱及上模很重，为防止因自重而产生的自走现象，必须加装平衡阀（顺序阀），如图所示。,3）作卸荷阀使用,4）作背压阀使用,五、比较溢流阀、减压阀
12、、顺序阀的区别,从它们的结构、工作原理及应用来比较A.通过职能符号比较结构和原理如下所示。,溢流阀主阀芯关闭，进出油口互不相通(1)常态时 减压阀主阀芯打开，进出油口相通 顺序阀主阀芯关闭，进出油口互不相通 溢流阀：进口油压 p1(内控)(2)控制油压来源 减压阀：进出口油压p2(内控)顺序阀：溢流阀：内泄(3)泄漏油回油方式 减压阀：外泄 顺序阀：,B.比较应用 溢流阀：出口接回油箱，对外不做功；可作安全阀、定压阀、卸荷阀、背压阀等。减压阀：夹紧回路（先导式）-控制离合器、制动器 润滑回路（直动式）出口接执行元件，对外做功。顺序阀：内控内泄式作背压阀，外控内泄式作卸荷阀；内（外）控外泄式顺序阀与单向阀并联，用于压力控制顺序动作回路，出口接执行元件，对外做功。内（外）控内泄式顺序阀与单向阀并联，用于平衡回路。,5.2.4压力继电器,压力继电器是利用液体的压力信号来启闭电气触点的液压电气转换元件。它在油液压力达到其设定压力时，发出电信号，控制电气元件动作，实现泵的加载或卸荷，执行元件的顺序动作或系统的安全保护及连锁控制等功能。压力继电器有柱塞式、膜片式、弹簧管式和波纹管式四种结构形式。图5-15所示为柱塞式压力继电器的结构。,右：柱塞式压力继电器HED1；左及下：弹簧管式压力继电器HED2及3,
