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1、单向阀中的弹簧主要用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性单向阀中的弹簧主要用来克服阀芯的摩擦阻力和惯性，为了使单向阀工作灵活可靠，普通单向阀的 弹簧刚度较小，以免油液流动时产生较大的压力降。一般单向阀的开启压力在0.0350.5MPa左右，通过额定量时的压力损失不应超过0.10.3 MPa。若将单向阀中的弹簧换成较大刚度的弹簧，则阀的开启压力约为0.20.6MPa，可将其置于回油路中作背压使用。 图片 除了一般的单向阀外，还有液控单向阀。图514a为一种液控单向阀结构，当控制油口K处无压力油通过时，它的工作就像普通单向阀一样，压力油只能从进油口-流向出口-，不能反向流动，当控制油口K有控制压力油作用时，
2、控制活塞l 右侧a腔通泄油口，在液压力的作用下活塞向右移动，推动 顶竿2顶开大芯3，使油口-和-接通，油液就可以 从油口-流向-。在图514所示形式的液控单向阀 中，K处通入的控制油压力最小须为主油路压力的 3050，图514b为控单向阀的图形符号。 在高压系统中，为了降低控制油压力，在锥阀3中 心增加了一个用于泻压的阀芯6，如图5-15所示，锥阀 3开启之前，控制活塞1通过顶竿2先顶起泻压阀芯6， 并通过弹簧4压缩弹簧5，这时锥阀3上部的油液通过 泄压芯上的缺口流如-腔而降压，上腔压力降低到一定 值后，控制活塞1再将锥阀3顶起，使-和-完全沟通 。采用这种带卸压阀芯的液控单向阀，其最小控制油
3、压力 约为主油路的5%。 单向阀常安装在液压泵的出油口，可防止泵停止时间 受压力冲击而损坏，又可防止系统中的油液流失，避免空 气进入系统。单向阀还可做保压阀用，对口启压力大的单 向阀还可做备用阀用。单向阀与其它元件经常组成复合元 件。液控单向阀的应用范围也是很广，如利用液控单向阀的锁紧回路、防止自重下落回路、充液阀回路以及蓄能器提供回路等。 2锁紧回路 锁紧回路的作用是使液压缸能在任何位子上停留，且停 留后和不会因为外力决定作用而移动位置。 采用“O”型或“M”型换向阀的锁紧回路，采用 O型号型或“M”型滑阀机能的三位换向阀实现锁紧的回力 如图5-7所示，当阀芯处于中位时，液压缸的进、出油口
4、都被封闭，可以将活塞锁紧。由于这种锁紧回路受到滑阀 泄露的影响，锁紧效果教差，所以只能用在要求比较低的场合。 采用液控单向阀的锁紧回路 图5-16是采用液 单向阀的锁紧回路.当换向阀处于右位时,压力油经单向阀 1进入可液压缸左腔,同时压力油亦进入单向阀2的控制油 口K,打开阀2,使活塞右行,液压缸石腔的油经阀2和换向 阀流回油箱;反之,活塞向左运动,到了需要停留的位置,只 要使换向阀处于中位,因阀的中位为H型机能(Y型也行),所 以阀1和阀2能立即关闭,使活塞停止运动并双向锁紧.由于液控单向阀的阀芯一般为锥阀式,密封性好,泄漏少,锁紧精度主要取决于液压缸的泄漏.这种回路广泛用于工程机械、起重机
5、械等有锁紧要求的场合。 三、方向控制阀的常见故障及排解方法 换向阀的常见故障及排解方法 换向阀的常见故障及排解方法表5-3。 图片 图片 单向阀的常见故障及排解方法 单向阀的常见故障及排解方法见表5-4。 图片 第二节 压力控制阀和压力控制回路 在液压系统中，控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其他元件动作的阀，统称为压力控制阀。压力控制回路就是利用压力控制阀来控制油液的压力，以满足执行元件对力或转矩要求的回路。压力控制阀按期功能和用途不同可分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继点电器等。这类阀的共特点就利用作用在阀芯上的液压做用力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。 一、溢流阀与调压回路 液压系
6、统中常用的溢六阀有直动型和先导型两中。直动型一般低压系统，先导型用 于中、高压系统。 溢阀流 1. 直动型溢流阀 直动型溢流阀是利用系统中的油液作用 力直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡的原理 来控制阀芯的启动动作，以控制进油口处的油 液压力。图5-17所示是一种低压直动型溢流 阀，P是进油口，T是回油口，进口压力油经 阀芯3中间的阻尼孔a作用在阀芯的底部端 面上，当进油压力较小时，阀芯在弹簧2的作 用下处于下端位置，P和T两油口不能相通。 当进油压力升高，阀芯下端产生的作用力超过 弹簧的压紧力Fs、稳态轴向液动力、阀芯的自 重以及摩擦力时，阀芯上升，阀口被打口，将 多余的油液排回油箱。阀芯上阻尼
7、孔a的作用 是用来增加液阻，以减小阀芯的振动，提高阀 的工作平稳性。调节螺母1，可以改变弹簧的 压紧力，这样也就调整了溢流乏进油口处的油 液压力。由阀芯间隙处泄露到弹簧腔的油液， 经阀体上的孔b通回油口T排入油箱。 当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上的力应是平衡的。若忽略发阀芯自重、摩擦力和稳态轴向液动力，则阀芯的受力平衡方程为 试中，p为进油口压力； 为阀芯承受油液压力的面积； 为弹簧的调定作用力。 由式可得 式中，k为阀芯弹簧的刚度； 为平衡弹簧的预压缩量； 为平衡弹簧的附加压缩量。 由以上分析可知：溢流阀是利用弹簧力和进口油压力所产生的作用力相平衡来进行工作 的。由于溢阀流正常工作过程中，
8、阀芯开口变化量很小，因此，弹簧的附加压缩量 也是 较小的，p植将基本保持不变,从而系统压力控制在调定值附近.若系统压力升高,阀芯上移, 阀口开大,溢流阻力减小 则系统压力下降; 当压力低于调定压力时, 阀芯下降 ,阀口关小, 溢流阻力增大,限制了系统压力的继续下降. 由式(5-2)可见,弹簧力的大小与控制压力成正比. 因此,若要提高被控压力,一方面 可用减小阀芯的面积来实现;另一方面则需加大弹簧力,因受结构限制,所以需采用较大刚 度的弹簧. 这样,在阀芯位移相同的情况下,弹簧力变化较大.因此,这种阀的的定压精度低, 一般用于压力小于2.5MPa的小流量场合,图5-17b所示为直动型溢流阀的图形
9、符号. 直动型溢流阀也有作成锥阀型或球阀型的,其工作原理相同. 直动型溢流阀采用适当的 措施后,也可用于高压、大流量场合.例如,德国Rexroth公司开发的直流型溢流阀,其最大流量可达330L/min 。其中,锥阀式结构如图5-18a所 示, 额定工作压力为40MPa; 图5-18b为锥式结构的局部放大图, 在锥阀的右部有一个阻 尼活塞3,活塞的侧面 扁,以便压力油引到活塞底部. 阻尼活塞的作用:一是在锥阀开启或 闭合时起阻尼作用,用来提高阀的调压稳定性;二是对锥阀起导向作用, 以提高阀的密封性 能.此外,锥阀的端部有一偏流盘1,盘上开有环形槽,用以改变锥阀出油口的液流方向.于 是, 偏流盘受
10、到了一个液动力 ,此液动力与弹簧力相反, 并随溢流量的增加而加大. 当 溢流量增加时,由于锥阀开口增大,引起弹簧力增加,但由于液动力也同时增加,结果抵消 了弹簧力的增加. 因此,这种阀的按理不受六量变化的影响,其p-q特性曲线比较理想, 启闭特性好,有利于提高饭的通流量和工作压力. 图片 2. 先导型溢流阀 先导型溢流阀由主阀和先导阀两部分组成. 其中,先导阀部分就是一种直动型溢流阀 (多为锥阀式结构). 主阀有各种型式,按其阀芯配合形式不同,可分为滑式结构(一级同心 结构)、二级同心结构和三级同心结构. 常见的Y型、Y1型中、低压溢流阀和YF型、Y2 型 、DB型、DBW型、YF3型等中、高
11、压溢流阀。虽然它们的结构型式不同,但工作原理是 一样的。 (1)Y型(先导型)中、低压溢流阀 图5-19a所示为Y型溢流阀的结构图,压力油从主 阀进油口P进入,通过主阀阀芯2上的阻尼小孔c后,作用在先导阀的阀芯5上。当进油从主 压力教低,作用在先导阀阀芯上的油液作用力不足以克服先导阀弹簧6的作用时,先导阀关闭,没有油月份通过阻尼小孔c,所以主阀阀芯2两端压力相等,在较弱的主阀弹簧3作用下处于最下端,主阀阀口关闭,油口P和T不懂,没有溢流。的发阀芯5上。 图片 当进油口压力升高作用在先导阀上的先导阀上的油液作用力大于先导阀弹簧的作用力 时,先导阀打开,压力油通过阻尼小孔c,经先导阀流回油箱。由于
12、阻尼小孔c的作用,使主阀芯上端的油液压力P2小于下端油液压力P1, 当这个压力差作用在主阀芯上的作力等于或超过主阀弹簧力Fs(轴向稳态液动力、摩擦力和主阀芯自重忽略不计)时,主阀芯开启,油液从P口流入,经主阀阀口T溢流回油箱。这种溢流阀稳定工作时,有 或 式中,P1为溢流阀进油口压力;P2为溢主阀芯上腔的控制压力;AR为主阀芯的有效作用面积; K为主阀芯弹簧的刚度;X0为主弹簧的预压缩量; X为主弹簧的附加压缩量;Fs为主弹簧的 作用力。 对于先导式溢阀,由于阀芯上腔有空压力P1,所在,所以主阀芯弹簧的刚度可以做得 较小当负载变化时,通过主阀芯的流量会有改变,阀口开度也随之增大或减小,主弹簧的
13、 附加压缩量 x发生相应的变化。由于主弹簧的刚度低, x的变动量相对预压缩量X1来说又 很小,故溢流阀进口的压力P1变化甚小;同理,由于先导阀的调压弹簧刚度亦不大,弹簧调定后,在溢流时上腔的控制压力P2也基本不变,故先导式溢流阀在压力调定后,即使溢流量变化,进口处的压力P1变化也很小,因此定压精度高。由于先导阀的阀芯一般为锥阀,受压面积小,所以用一个刚度不太大的弹簧即可调整较高的压力P2,调节先导阀的阀芯一般为锥阀,受压可调节溢流阀的溢流压力。这种阀调压比较轻便、振动小、噪声低、压力稳定,但只有在先导阀和主阀都动作后才起控制压力的作用,因此反应不如直动型一溢流阀快。图5-19b为先导型溢流阀的
14、图形符号,Y型溢流阀的调压范围0.56.3MPa。 先导型溢流阀有一个远程控制口K，它与主阀上腔相通，若将K口用管道与其它控制阀接通，就可以实现各种功能。当该口与远程调压阀接通时，可实现液压系统的远程调压；当该空口与油箱接通时，可实现系统卸荷。 -型中、高压溢流阀-型中、高压溢流阀是中、高压新系列标准的液压阀，图520为它的结构图。因主阀芯外圆和锥面需与阀套配合良好，两处同轴要求很高，所以称它为二节同心式，其公称压力为32Mpa。这种阀密封性能好，通流能力大，压力损失小，结构紧凑，加工精度和装配精度易于保证。 图片 -型溢流阀的连接形式也分为管式和板式两种。另外，板式和管式都有一个远程控制口，
15、平时用螺塞堵住。这种阀为了适应溢流阀不同工作压力的要求，将先导阀的调压弹簧设计成四个级别，用四根长度相等而粗细不同的弹簧，所以它们的调压范围分别为0.5、.514.721、1632Mpa.这样既能作中压溢流阀用，又能作高压溢流阀用。 DB型溢流阀 DB型溢流阀的结构原理如图5-21所示，它与-型溢流阀很相似，是力土乐系列产品。阻尼空2、5的作用与-型溢流阀中阻尼孔7的作用相同，当先导阀打开时，在主阀芯13上、下产生压力差、使主阀芯动作。 图片 DB型溢流阀中设有控制油内部供油道和内部排油道，控制油外供口和外排出。这样，就可根据控制油供给和排出的方式不同，组合成内供内排、外供内排、外供外排四种型
16、式，以适应各种不同要求的系统。 3.溢流阀的性能 溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能，在此只对静态性能作一简单介绍。静态性能是指溢流阀在稳定工况下，溢流阀所控制的压力一流量特性。 压力调节范围 压力调节范围是指调压弹簧在规定的范围内调节时，系统压力能平稳地上升或下降，且无突跳及迟滞现象时的最大至最小调定压力。溢流阀的最大允许流量为其额定流量，在额定流量下工作时溢流阀应无噪声；溢流阀的最小稳定流量取决于它的压力平稳性要求，一般规定为额定流量的15%。 启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中，控制压力与通过溢流阀的溢流量之间的关系。它是衡量溢流阀定压精度的一个重要指标
17、，一般用溢流阀开始溢流时的开启压力Pk以及停止溢流时的闭合压力pB与额定流量下的调定压力ps的比值pk/ps、pB/ps的百分率来衡量。前者称为开启比，后者称为闭合比，比值越大，溢流阀的启闭特性越好。一般开启比大于90%，闭合比大于85%。直动型和先导型溢流阀的启闭特性曲线如图5-22所示。由图中可以看出，先导型溢流阀的定压性能比直动型溢流阀好。 卸荷压力 当溢流阀的远程控制口与油箱相通时，额定流量下的压力损失称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过溢流阀开口处的损失越小，油液的发热量也越小。 调压回路 调压回路的作用是使液压系统整体或部分的压力保持恒定或不超过某个数值。在定量泵系统中，液压泵的供
18、油压力可以通过溢流阀来调节。在变量泵系统中，用溢流阀作安全阀来限定系统的最高压力，以防止系统过载。若系统中需要两种以上的压力，则可采用多级调压回路。 1.单级调压回路 如图5-23a所示，去掉元件3和元件2，系统由定量泵供油，采用节流阀5调节进入回路的流量，在液压泵1的出口处设置溢流阀4，使多余的油从溢流阀4流回油箱，从而控制了液压系统的压力。调节溢流阀便可调节泵的供油压力。 图片 2二级调压回路 图5-23a所示为二级调压回路，当二位二通电磁阀3处于图示位置时，系统压力由溢流阀4调压。当阀3通电后右位工作时，远程调压阀2起先导作用，控制溢流阀4的主阀芯工作，系统压力由阀2调定，可实现两种不同
19、的系统压力。但阀2的调定压力一定小于阀4的调定压力，否则阀2不起作用。还可将调压阀2直接接在溢流阀4的远程控制口上，去掉阀3，即为远程调压回路。 3. 多级调压回路 图5-23b所示为三级调压回路。当电磁铁1YA、2YA均不通电处于图示位置时，系统压力由阀6调定。当1YA通电时，电磁换向阀7左位工作，系统压力由阀9调定。当2YA通电时，阀7右位工作，系统压力由阀8调节。因此可以得到三级调定压力。但阀9和阀8的调定压力要小于阀6的调定压力，而阀9和阀8的调定压力之间没有什么约束。若将阀9、阀8、阀7以同样的形式接在溢流阀6的远程控制口上，也是三级压力的调压回路，但阀9、阀8、阀7用小流量规矩即可
20、，阀6、阀9和阀8之间调定压力的关系同前述。 溢流阀的常见故障及排除方法 溢流阀的常见故障及排除方法见表5-5。 图片 二、 减压阀与减压回路 在一个液压系统中，往往一个液压泵需要同时向几个执行元件供油，而各执行元件所需的工作压力不尽相同。若某个执行元件所需要的工作压力比液压泵的供油压力低，则可在各分支油路上串联一个减压阀来获得，所需压力的大小可用减压阀来调节。减压阀按结构型式和工作原理，也可分为直动型和先导型两大类。先导型中，有定值输出减压阀；直动型中，有定差减压阀和定比减压阀。其中，定值输出减压阀应用最广泛，简称为减压阀。这里只介绍定值输出减压阀。 减压阀的结构和工作原理 1. J型减压阀 图5-24为J行减压阀的结构图和图形符号。P1为进油口，P2为出油口，它在结构上与Y型溢流阀类似，不同之处是进、出油口与Y型溢流阀相反，阀芯的形状也不同，减压阀阀芯中间多一个凸肩。此处，由于减压阀的进、出油口都通压力油，所以通过先导阀的油液必须从泄油口L处另接油管，然后引入油箱。 图片
