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1、第四章液压控制阀4.1概述压控制阀是液压系统中控制油液压力、流量及流动方向的元件一、液压阀的基本结构与原理结构：1、结构上由阀体、阀芯和阀芯驱动件组成；2、阀心：滑阀、锥阀和球阀；3、阀体有阀体孔或阀座孔和外接油管的进出油口；4、驱动装置：手动、弹簧、电磁或液压力；原理：1、利用阀心在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小，来实现压力、流量和方向的控制；2、液压阀工作时始终满足压力流量方程，即流经阀口的流量q与阀口前后压差和阀口开口面积有关。二、液压阀的分类1、按结构形式划分滑阀锥阀球阀2、按用途划分方向控制阀压力控制阀流量控制阀3、按控制原理划分：开关阀比例阀伺服阀数字阀4、按安装连接形
2、式分(1)管式连接(2)板式连接(3)叠加式连接是板式连接阀的一种发展形式。阀的上下面为结合面，各油口分别在这两个面上，同规格阀的油口连接尺寸相同。(4)插装式连接将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。三、液压阀的性能参数1、公称通径阀的规格：用阀的进出油口的名义通径(公称通径)Dg表示，表征阀通流能力的大小。2、额定压力液压阀连续工作所允许的最高压力。4.2方向控制阀方向控制阀功用用以控制油液流动方向或液流通断。分类：单向阀、换向阀一、单向阀1、普通单向阀(逆止阀或止回阀)1)普通单向阀功用只允许油液正向流动，不许反流。2)单向阀的要求：正向液流压力损失小，反向截
3、止密封性能好,动作灵敏；3）普通单向阀结构阀体、阀芯（锥形、钢球式）、弹簧等4）连接方式螺纹管式连接5）普通单向阀工作原理液流从进油口流入时：p1Tp2液流从出油口流入时：p1TXTp26）普通单向阀性能参数开启压力：Pk=0、0305MPa做背压阀：Pk=O.30.5MPa7）单向阀的安装位置及作用：安装在泵的出口，泵工作时，防止系统压力冲击；泵不工作时，防止系统的油液倒流；分隔油路，防止干扰；也可用作背压阀，或与其他阀并联组成复合阀；2、液控单向阀1）液控单向阀功用正向流通，反向受控流通P2工作原理图形符号2）液控单向阀结构普通单向阀+液控装置根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄
4、式。3）应用液控单向阀未通控制油时具有良好的反向密封性能，常用于保压、锁紧和平衡回路需要指出：控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。二、换向阀作用：变换阀芯在阀体内的相对工作住置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。1、换向阀的工作原理利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向。2、换向阀的分类及图形符号按结构形式分：滑阀式换向阀、转阀式换向阀和球阀式换向阀按阀心的定位方式分：钢球定位和弹黄复住按通路数分类：二通、三通、四通、五通按工作住量数分类：二位、三位、四位等电磁换向阀液动换向阀按操纵方式分类电液换
5、向阀机动换向阀手动换向阀三.滑阀式换向阀1 .结构及工作原理结构换向阀主要由阀体与阀芯组成，阀体内加工出环形通道及油口，阀杆上加工出台肩与之配合，有的阀芯内部有通孔。当阀芯在阀体内移动时，可改变各油口之间的连通关系。2 .滑阀式换向阀基本概念位：阀芯相对于阀体的工作住置数。通：阀体对外连接的主要油口数（不包括控制油口和泄漏油口）。1位一用方格表示，几位即几个方格2通一T不通一人、箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通.3 p.AB.T有固定方位，P-进油口，T一回油口A.B与执行元件连接的工作油口4弹簧一W、M7画在方格两侧。二位阀，靠弹簧的一格。5常态位置（原理图中，油路应该连接在常
6、态位置）三位阀，中间一格。阀芯的操纵方式+换向阀的位和通路符号二完整的换向阀图形符号3 、三位换向阀的中位机能中住机能：三位换向阀在中间位置时各油口的连通方式，所以称中位机能。三住中位机能不同，中位时对系统的控制也不同。通常要考虑执行元件的换向精度和平稳性；是否需要保压或卸荷；是否需要“浮动”或可在任意位置停止。三位四通阀的中位机能1）系统保压中位为“0”型，如图所示，P口被堵塞时，此时油需从溢流阀流回油箱，增加功率消耗；但是液压泵能用于多缸系统。2）系统卸荷：中位型，下图所示，当方向阀于中位时，因P、T口相通，泵输出的油液不经溢流阀即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的输出压力近似为零，也称
7、泵卸荷，减少功率损失。3）液压缸快进：中位“P”型,如图所示，当换向阀于中位时，因P、A、B相通，故可用作差动回路。4 .清阀式换向阀的操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等。1）手动换向阀特征：利用手动杠杆操纵阀心运动以控制流向.符号：2）机动换向阀特征：通过安装在液压设备运动部件上的撞块或凸轮推动阀心。常为二位阀，有二位、二通、三通、四通等符号：（以二住二通为例）3）电磁换向阀电磁换向阀特征：借助于电磁铁吸力推动阀心动作来改变液流流向。按所用电源不同，分为交流型、直流型和交流本整型。符号：原理：图示位置：PTA、Bj-电磁铁通电：PTB、A-l4）液动换向阀特征：利用控制油路的压力油
8、来改变阀心住置符号：5）电液换向阀特征：利用控制油路的压力油来改变阀心住置结构：由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。液动换向阀实现主油路的换向，称为主阀；电磁换向阀改变液动换向阀的控制油路方向，称为先导阀。符号：电液换向阀的注意事项：1）液动滑阀为弹簧对中型时，电磁换向阀的中位必须是油口互通（P口除外），以保证液动滑阀的左右两端油室通回油箱，否则，液动滑阀无法回中位.2）控制液压油可以取自主油路的p口（内控），也可以另设独立油源（外控）。3）电磁换向阀的排油口可以单独引回油箱，也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起回油箱。4）液动滑阀两端控制油路上的节流阀用来控制进出主阀两端的流量，从而调节主阀的
9、换向速度和时间。第三节压力控制阀目的任务 了解压力阀功用、分类、组成、特点 掌握压力阀的工作原理、性能、区别重点难点 先导式溢流阀、减压阀和顺序阀的结构、工作原理、特性 减压阀、顺序阀的区别在液压系统中，用来控制液体压力的阀统称为压力控制阀。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。其结构基本由阀芯、阀体、弹簧和调节螺帽等组成。常用的压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器一、溢流阀溢流阀的作用：维持定压或安全保护旁接在泵的出口保证系统压力恒定或限制其最高压力；旁接在执行元件的进口，对执行元件起安全保护作用。溢流阀分类：（按结构分）直动式溢流阀：主要用于低压系
10、统。先导式溢流阀：主要用于中、高压系统或精度要求比较高的系统1 .直动型溢流阀组成：阀体、阀芯、弹簧、调节螺钉（锥阀式球阀式、滑阀式）右图为滑阀式结构：1）当pAFt时，阀口打开，pTT,稳压溢流或安全保护。调节调压螺帽改变弹黄预压缩量，便可调节溢流阀调整压力。直动式溢流阀特点1）滑阀型结构一般用于低压小流量场合2）锥阀型结构由于密封性能好，可用于高压大流量场合，其最高压力和流量可达40MPa和300Lmin3）调节弹黄的预压缩量可改变阀口的开启压力，进而调节控制阀的进口压力4）弹簧股的泄漏油分为内泄式和外泄式两种，若回油路有背压，则背压直接作用在阀心上端，导致溢流阀进口压力增大。先导式溢流阀
11、组成： 由先导阀和主阀两部分组成。 先导阀是一个小规格的直动型溢流阀 主阀阀芯是一个具有锥形端部，中心开有阻尼小孔R的圆柱筒。 先导阀控制和调节溢流压力 主阀的功能则在于溢流。 阀体上有一个远程控制油口，可实现溢流和远程控制。先导式溢流阀工作原理当pAF硬T时，导阀打开，主阀两端产生压差：当apF软T时，主阀打开，稳压溢流或安全保护。遥控口K的作用1）若将K口用油管接到另一个远程调压阀（绥构与溢流阀的先导控制部分一样），调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀心上端的液压力，从而对溢流压力实现远程调压。使用时，主溢流阀接在泵的出口，远程调压阀接在操作台上。注意：远程调压阀所能调节的最高压力不
12、得超过溢流阀本身导阀的调整压力；溢流流量始终经主阀阀口流回油箱。2）当K口通过电磁阀与油箱相连时，主阀心上端压力接近于零，由于主阀弹翼较软，进油口P处压力很低，系统油液在低压下通过溢流阀流回油箱，实现卸荷。先导式溢流阀特点1）阀的进口压力是通过先导阀心和主阀心两次比较得来，压力值主要由先导阀调压弹簧的压缩量确定，主阀弹簧只在阀口关闭时起复位作用，弹费力很小2）流经先导阀的流量很小，溢流流量大部分经主阀阀口流回油箱3）主阀心的开启利用阀心两端压力差，该压力差即液流流经阻尼孔的压力损失。4）先导阀前腔有一卸载和远程调压口，也称遥控口。在遥控口接电磁换向阀可组成电磁溢流阀，接远程调压阀可实现远程或多
13、级调压。溢流阀的基本性能包括静态性能和动态性能静态性能指元件或系统在稳定工作状态下的性能，其静态特性指标很多，主要指调压范围、压力一流量特性、卸荷压力等。1）调压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，且压力无突跳及迟滞现象时的最大和最小调定压力。2）压力一流量特性（p-q特性）p-q特性又称为溢流特性，它表征溢流阀在某一调定压力下工作时，其溢流量的变化与溢流阀进口实际压力之间的关系，即稳压性能。压力流量特性的好坏用调压偏差（PS-Pk）、（ps-pb）或开启压力比nk=pkpsN闭合压力比nb=pbps评价。PS调定压力，Pk开启压力，Pb关闭压力由pq
14、曲线可知，阀的进口压力随着流量的增减而增减。溢流量为额定值qS时所对应的压力称为调定压力，以PS表示。3）压力损失和卸载压力调压弹簧预压缩量为零，流量为额定值时，溢流阀的进口压力称为压力损失；当溢流阀的远程控制口与油箱相连时，额定流量下的溢流阀的进口压力称为卸载压力。动态性能：溢流阀在溢流量发生由零至额定流量的阶跃变化时，它的进口压力会迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳定压力，从而完成其动态过渡过程。 用压力趣调量来评价其动态性能。 压力超调量为压力峰值与额定压力之差。 一般限制趣调量不大于额定值的30o溢流阀的应用举例1）做定压阀用（用于定量泵）2）做安全阀用（用于变量泵）
15、3）做背压阀用，以改善执行元件的运动平稳性4）远程调压5）系统卸荷和多级调压减压阀：减压阀是一种利用液流流过缝隙液阻产生压力损失，使其出口压力低于进口压力的压力控制阀。用途：降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力。例如：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，同时其它的液压缸仍需高压运作时，此刻就得用减压阀提供一较系统压力为低的压力给低压缸。分类：定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀减压阀有两种结构：直动型和先导型减压阀的结构和工作原理先导型减压阀，由主阀和先导阀组成，先导阀负责调定压力，主阀负责减压作用。I-先导同座2-先导阀芯3-调压弹簧4-调压手轮5-主附
16、体6-主同芯74同芯弹簧R-阻尼孔K-远控口减压阀是利用出油压力的反馈作用，控制阀口开度，保证出口压力基本为弹,调定的压力。p2pt时，导阀打开，主阀两端产生压差当aPF软t时，主阀阀芯上移，阀口开度1,p21先导式减压阀调压原理调节调压弹黄，改变硬弹簧力，即可改变出口压力。注意：减压阀的出口压力还与出口的负载有关，若负载的压力低于调定压力，则出口压力由负载决定，减压阀不起减压作用，进出油口压力相等。即减压阀保证出口压力恒定的条件是先导阀开启。减压阀与溢流阀比较溢流阀a保持进口压力不变b内部回油c阀口常闭减压阀出口压力外部回油阀口常开一般串联于系统d一般并联于系统减压阀的应用用做减压回路必须指
17、出，应用减压阀组成减压回路虽然可以方便地使某一分支回路压力降低，但油液流经减压阀将产生压力损失，这增加了功率损失并使油液发热。当分支回路的压力较主油路压力低得多，而需要的流量又较大时，为了减少功率损耗，常采用高、低压泵分别供油，以提高系统的效率。例题1: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=IoOoN,活塞面积A=20x10-41n2,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？M顺序阀顺序阀：是一种利用压力控制阀口通断的压力阀
18、，用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。分类：直动式、先导式内控式一用进油口压力控制阀芯的启闭外控式一用外来的控制压力油控制阀芯的启闭(即液控顺序阀)符号：工作原理:特点：(1)常态下阀口关闭。(2)出口按执行元件，控制油压力达到调定值时，阀口开启。(3)进油口压力不能保证稳定，泄油单独接油箱。顺序阀应用：1 .控制多个执行元件的顺序动作2 .与单向阀组成平衡阀3 .控制双泵系统中的大流量泵卸荷4 .形成背压顺序阀应用举例：压力继电器压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号的转换元件。当控制油压达到压力继电器的调定值时，触动开关发出电信号，控制电磁铁、继电器等元件动作，可实现液压
19、系统的自动控制。符号：压力继电器的工作性能：(1)调压范围。即发出电信号的最低和最高工作压力区间的范围，由调压弹费调定。(2)通断调节区间。压力继电器发出电信号时的压力称为开启压力，切断电信号时的压力称为闭合压力。开启时，柱塞顶杆移动所受的摩擦力与压力方向相反，闭合时则相同。故开启压力比闭合压力大。两者之差称为通断调节区间。溢流阀、减压阀、顺序阀的比较项目溢流阀减压阀顺序阀.出油口情况出油口与油箱相连与减压Pl路相连与执行元件相连泄漏形式内泄式外泄式外泄式状态常闭常开常闭在系统中的连接方式并联串联实现顺序动作时申联,作泄荷阀时并联功用限压、保压、稳压减压、稳压不控制回路的压力，只控制回路的通断
20、工作原理利用控制压力与弹簧力相平衡的原理，通过改变滑阀开口量大小，来控制系统的压力，结构结构基本相同，只是泄油路不同5.14三5.14麻的液压系统,两液压缸的有骊积4=X2=100CWi2,缸I负豺=35000M缸II运动时负勒零。不计翻阻力、惯性加管路vwwvww损为漪胤项祠和魁雕雕财分别为4W。、3MPaWa.求在下列三中情肝，A、B、C处的压九p(1)液压泵嗣后两族向隅处于植(2) IY通料液压缸1稳移动时及活塞运动到终点时;，(3) IY断电，2Y通电，液压缸2活塞运动时及活塞碰到固定挡块.题5.14图第四节流量控制阀流量控制阀是通过改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短，从而改变液阻
21、实现流量调节的阀，用以控制执行元件的运动速度。常用的流量控制阀包括节流阀、调速阀和分流集流阀等。一、流量控制原理由第二章可知，小孔或缝隙等对液体的流动会产生阻力(即形成压力降或压力损失)，通流面积和通流长度不同，其阻力也不同，这种阻力称为液阻。流量阀是借助改变阀口(也称节流口)通流截面积以形成可变液阻，由于液阻对通过的流量起限制作用，因此节流口可以调节流量。通用流量压力方程为：q=KLA(p)m节流方程原理：在KL、AP一定时，改变过流面积A,即改变液阻的大小，可以调节通流量。节流口通常有三种基本形式：薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔影响节流口流量稳定性的因素：压差对流量的影响一通过薄壁小孔的流量
22、受压差改变的影响最小温度对流量的影响一温度影响黏度，对于薄壁小孔，黏度对流量几乎没有影响。节流口的堵塞一节流口通流面积越大、节流通道越短和水力直径越大，越不容易堵塞。总的来说，为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。二、节流阀是最简单又最基本的流量控制阀，其本质相当于一个可变节流口，是借助于控制机构使阀心相对于阀体孔运动改变阀口过流面(a)结构图积的阀。常用在定量泵节流调速回路实现调速.1、结构组成：阀体、阀芯、弹黄、调节手轮等2 .节流阀工作原理调节手轮，阀芯移动，A变化，q变化3 .节流阀的流量特性和刚性： 在截流阀用在系统起调速作用时，虽然阀口开度A不变，但是外负载的波动会引起阀
23、前后压力差AP变化，进而引起q变化，导致流量不稳定。 刚性T节流阀开口面积A一定时，节流阀前后压差AP的变化量与流经阀的流量变化量之比为节流阀的刚性T。 用刚性T来衡量其稳定性,T越大，性能越好。增大AP有利于提高刚性。但AP过大，不仅会造成压力损失增加，而且可能导致阀口因面积太小而堵塞。一般取AP=(0.150.4)MPa.4 .节流阀的堵塞现象和最小稳定流量节流阀在小开口面积下工作时，虽然AP和油液粘度均不变，但流经阀的流量q也会出现周期性脉动现象，甚至出现周期性断流，这种现象称为节流阀的堵塞现象。这种堵塞现象使节流阀在很小流量下工作时流量不稳定，以至执行元件出现爬行现象。对节流阀有一个能
24、正常工作的最小流量限制，这个限制值称为节流阀的最小稳定流量，可限制执行元件的最低稳定速度。堵塞现象产生的原因： 油液中的污物堵塞节流口 吸附作用导致节流缝隙表面形成吸附层，使节流口的大小和形状受到破坏5 .节流阀的应用场合因为刚性差，流量随阀口压差变化而波动，所以仅适用于执行元件负载变化不大且对速度稳定性要求不高的场合三、调速阀1、节流阀的压力补偿补偿原理：由于工作负载的变化很难避免，为改善调速系统的性能，通常对节流阀进行压力补偿，即采取措施使节流阀前后压差在负载变化时始终保持不变。通常利用流量变动所引起油路压力的变化，通过阀芯的负反馈动作，来自动调节节流部分的压力差，使其基本保持不变。补偿措
25、施：将定差减压阀与节流阀串联起来，组成调速阀；将稳压溢流阀与节流阀并联起来，组成溢流节流阀。2、调速阀工作原理组成：定差减压阀与节流阀串联而成定差减压阀阀芯受力平衡方程A=A1+A2 p2A=p3A+Fsp2-p3=FsA=kXO/A ：k较小且不可调，工作时阀芯移动很小。：,Fsc p=p2-p3=Fs/Ac负载FT,p3T,减压阀阀芯左移，xt,减压作用J,p2T,使4p=p2-p3,基本不变。反之：Fl,p31减压阀阀心右移，xJ,减压作用T,p21仍使4p=p2-p3,基本不变。t：F皆有Ap=c,若A=c,则q=c调速阀的流量特性当ApFs/A时，X最大，不减压，相当于节流阀，所以调
26、速阀正常工作时，至少要求有0.4-0.5MPa以上的压力差。图626节流阀和调速阀的特性曲线调速阀的特点：适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统，也可用在容积一节流调速回路中。在连接时，可接在执行元件的进油路上，也可接在执行元件的回油路上，或接在执行元件的旁油路上。3.旁通型调速阀（溢流节流阀）结构：由定差溢流阀与节流阀并联而成,溢流阀的出口接油箱，节流阀的出口接执行元件。工作原理： 从液压泵输出的油液一部分经节流阀4进入液压缸，另一部分经溢流阀3的溢流口回油箱； 溢流阀a腔压力为p2,b腔和C腔压力为泵的压力p1; 当负载F增大时，p2升高，使溢流阀的阀芯下移，关小溢流口，从而Pl
27、增加，使节流阀的前后压差(p1-p2)基本不变； 同理，当F下降时，p2减小，溢流阀阀心上移，增大溢流口，p1减小，使(Pl-P2)基本不变； 这种溢流阀一般附带一个安全阀，以避免系统过载。旁通型调速阀符号：旁通型调速阀的特点： 用于调速时只能装在执行元件的进油路上，其出口压力p2随执行元件的负载而变。 因工作时节流阀进出口压差不变，所以阀的进口压力，即系统压力也随之变化，系统为变压系统。 与调速阀调速回路相比，旁通型调速阀的调速回路效率较高。分流集流阀 分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀，又称为同步阀。它包括分流阀、集流阀和分流集流阀三种控制类型。 分流阀结构原理：它由两个固定节流孔1、2、阀体、阀芯和两个对中弹簧等组成。阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口3、4o固定节流孔起检测流量的作用，可变节流口起压力补偿作用，其过流面积通过压力p1和p2的反馈作用进行控制。无论负载压力P3、p4如何变化，都能保证q1q2
