第六章液压阀课件

概述概述液压阀上的共性问题液压阀上的共性问题方向控制阀方向控制阀压力控制阀压力控制阀流量控制阀流量控制阀第六章第六章 液压阀液压阀概述第六章 液压阀1 液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制调节元件，其功用是通过控制调节液压系统中油液的流向、压力和流量，使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力(转矩)及运动速度(转速)等，以满足不同的动作要求。6-1 6-1 概述概述6.1.1 6.1.1 液压阀的作用液压阀的作用 液压控制阀(简称液压阀)是液压系统中的控制调节元件，其2 尽管液压阀的种类繁多,且各种阀的功能和结构形式也有较大的差异,但它们之间均具有下述基本共同点:(1)在结构上,液压阀都是由阀体、阀芯和驱动阀芯动作的零、部件组成的。(2)在工作原理上,液压阀的开口大小、进出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特性公式,只是各种阀控制的参数各不相同。尽管液压阀的种类繁多,且各种阀的功能和结构形式也有较36.1.2 6.1.2 液压阀的分类液压阀的分类压力阀液压阀方向阀流量阀利用通流通道的更换来控制油液的流动方向利用通流截面的节流作用来控制系统的压力和流量单向阀和换向阀溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器节流阀、调速阀、溢流节流阀6.1.2 液压阀的分类压力阀液压阀方向阀流量阀利用通流通道4液压系统中所使用的液压阀均应满足以下基本要求:(1)动作灵敏,使用可靠,工作时冲击和振动小。(2)油液流过时压力损失小。(3)密封性能好。(4)结构紧凑,安装、调整、使用、维护方便,通用性大。6.1.3 6.1.3 对液压阀的基本要求对液压阀的基本要求液压系统中所使用的液压阀均应满足以下基本要求:6.1.356.2 6.2 液压阀上的共性问题液压阀上的共性问题 6.2.1 6.2.1 阀口形式阀口形式 滑阀式 错位孔式 三角槽式阀口形式 弓形孔式 偏心槽式 斜槽式 旋转槽式 转楔式 滑阀式的构造比较简单，通流截面积一般与阀的开口大小成正比，是最常用的阀口形式。本章所介绍的液压阀都是滑阀式的。6.2 液压阀上的共性问题 6.2.1 阀口形式 6图为滑阀和阀芯的实际结构图为滑阀和阀芯的实际结构图为滑阀和阀芯的实际结构7 很多液压阀采用滑阀式结构。滑阀在阀心移动、改变阀口的启闭或开口大小时控制液流，同时也产生液动力。作用在阀心上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。（一）稳态液动力（一）稳态液动力 稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定以后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀心上的力。6.2.2 6.2.2 液动力液动力 很多液压阀采用滑阀式结构。滑阀在阀心移动、改变阀口的8 根据上式，可得这两种情况下稳态液动力的方向都是促使阀口关闭的。稳态液动力促使阀口关闭促使阀口关闭促使阀口关闭促使阀口关闭，相当于一个回复力，故它对滑阀性能的另一影响是使滑阀的工作趋于稳定。取阀心两凸肩间的容腔中的液体为控制体，对它列写动量方程，可以得到：(a)(b)根据上式，可得这两种情况下稳态液动力的方向都是促使9（二）瞬态液动力（二）瞬态液动力 瞬态液动力是滑阀在移动过程中（即开口大小发生变化时）阀腔中液流因加速或减速而作用在阀心上的力。这个力只与阀心移动速度有关（即与阀口开度的变化率有关），与阀口开度本身无关。（二）瞬态液动力10 可以看出，瞬态液动力的方向与液流的流向有关：可以看出，瞬态液动力的方向与液流的流向有关：当液流流出阀口时，瞬态液动力与阀心的移动方向相反，当液流流出阀口时，瞬态液动力与阀心的移动方向相反，起着阻碍阀心移动的作用；当液流流入阀口时，瞬态液起着阻碍阀心移动的作用；当液流流入阀口时，瞬态液动力与阀心的移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用。动力与阀心的移动方向相同，起着帮助阀心移动的作用。可以看出，瞬态液动力的方向与液流的流向有关：当液流流116.2.3 6.2.3 液压卡紧力液压卡紧力（一）液压卡紧现象（一）液压卡紧现象 在高压系统中，阀芯停止运动一段时间以后，由于阻力（非粘性摩擦力）而导致阀芯移动困难的现象。（二）产生原因（二）产生原因 脏物进入配合间隙；油温升高，阀芯膨胀卡死；滑阀付几何形状误差(如阀芯锥度等)和同心度变化(阀芯、阀孔轴线不重合)所引起径向不平衡力主要原因。6.2.3 液压卡紧力（一）液压卡紧现象12（三）径向不平衡力（三）径向不平衡力以锥度+偏心为例 倒锥（锥部大端朝向高压腔），径向力使偏心距变大；顺锥（锥部大端朝向低压腔），径向力使偏心距变小；倾斜。（三）径向不平衡力13为了减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀孔的制造精度，在装配时，尽可能使其成为顺锥形式，另一方面在阀芯上开环形均压槽，也可以大大减小径向不平衡力。为了减小径向不平衡力，应严格控制阀芯和阀孔的制造精度，在装配14（四）解决措施（四）解决措施(1)提高加工精度，避免偏心；(2)根据阀芯运动方向设计成顺锥形状；(3)开均压槽，使不同压强区油液沟通；(4)防止油液污染，维持油液的清洁度。阀芯移动所需克服的最大摩擦力：（四）解决措施阀芯移动所需克服的最大摩擦力：15n滑阀泄漏大，锥阀泄漏小n滑阀中位时泄漏量最大n泄漏量随时间改变n伺服阀的零区特性由其泄漏特性决定n加沉割槽可降低泄漏量6.2.4 6.2.4 泄漏特性泄漏特性滑阀泄漏大，锥阀泄漏小6.2.4 泄漏特性16滑阀内泄漏的影响因素：(1)油液的粘度，工作温度；(2)阀芯与阀孔的间隙、密封袋带长度、密封形式；(3)阀中油路内的压力分布；(4)滑阀中位机能；(5)材料强度，安装变形。滑阀内泄漏的影响因素：176-2 6-2 方向控制阀方向控制阀6.2.1 6.2.1 单向阀单向阀普通单向阀液控单向阀1.1.普通单向阀普通单向阀 单向阀只允许经过阀的油液单方向流动,而不许反向流动。动画演示6-2 方向控制阀6.2.1 单向阀普通单向阀液控单向阀182.2.液控单向阀液控单向阀当控制口K处无压力油通入时,它的工作机制和普通单向阀一样：压力油只能从通口P1流向通口P2,不能反向倒流；当控制口K有控制压力油时,活塞1右移,推动顶杆2顶开阀芯,使油口P1和P2接通,油液就可在两个方向自由通流。此时液控单向阀相当于一条通路。动画演示2.液控单向阀当控制口K处无压力油通入时,它的工作机制和普通19 换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变,使油路通、断或变换液流的方向,从而控制液压执行机构的启动、停止或换向。因此，将换向阀与液压缸连接，可方便地改变液压缸的活塞运动方向。1.1.对换向阀的主要要求对换向阀的主要要求 5.2.2 5.2.2 换向阀换向阀(1)油液流经换向阀时的压力损失要小。(2)互不相通的油口间的泄露要小。(3)换向要平稳、迅速且可靠。换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变,使油路通、断或20阀芯和阀体的相对运动是回转运动。2.2.转阀转阀 1-阀体 2-阀芯 3-手柄 换向阀在按阀芯形状分类时，有滑阀式滑阀式和转阀式转阀式两种，滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛。图示位置时,通口P和A相通、B和T相通；当操作手柄转换到“止”位置时,通口P、A、B和T均不相通,当操作手柄转换到右位置时,则通口P和B相通，A和T相通。阀芯和阀体的相对运动是回转运动。2.转阀 1-阀体 2-阀21 阀芯和阀体之间的运动是相对直线运动。阀体和滑动阀芯是滑阀的结构主体。3.3.滑阀式换向阀滑阀式换向阀 (1)(1)换向阀的换向阀的“通通”和和“位位”及职能符号代表的意义及职能符号代表的意义 通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置。所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”,是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口,不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。动画演示动画演示动画演示动画演示 阀芯和阀体之间的运动是相对直线运动。3.滑阀式换向阀22图形符号的含义如下:(1)用方框数表示阀的工作位置,有几个方框就表示有几“位”。(2)方框内的箭头“”表示油路处于接通状态,但箭头方向不一定表示液流的实际方向。(3)方框内符号“”或“”表示该通路不通。(4)同一个方框内的接通或封闭符号与方框的交点数表示阀的“通”路数。(5)一般阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示；阀与系统回油路连接的回油口用T表示；而阀与执行元件连接的油口用A、B等表示。有时在图形符号上用L表示泄油口。图形符号的含义如下:23(2)(2)滑阀的操纵方式滑阀的操纵方式a)手动式 b)机动式 c)电磁控制 d)弹簧控制 e)液动 f)液压先导控制 g)电液控制(2)滑阀的操纵方式a)手动式 b)机动式 c)电磁控制241)手动换向阀手动换向阀(3)(3)换向阀的结构换向阀的结构动画演示1)手动换向阀(3)换向阀的结构动画演示25 机动换向阀又称行程阀,它是用挡铁或凸轮推动阀芯移动来实现换向的。在图示位置阀芯2被弹簧1压向上端，油腔P和A通，B口关闭。当挡铁或凸轮压住滚轮4，使阀芯2移动到下端时，就使油腔P和A断开，P和B接通，A口关闭。2)机动换向阀机动换向阀二位三通常闭式换向阀动画演示 机动换向阀又称行程阀,它是用挡铁或凸轮推动阀芯移动来26 电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯使阀芯换位来控制液流方向的。阀用电磁铁根据所用电源不同，可分为三种：直流电磁铁:工作可靠,需要专用直流电源,使用寿命较长。交流电磁铁:不需要专用电源，但寿命低，冲击大。整体电磁铁:交流本机整体型电磁铁。按衔铁工作腔是否有油液分为干式和湿式两种。不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。3)电磁换向阀电磁换向阀 电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动27在图示位置,油口P和A相通,油口B断开；当电磁铁通电吸合时,推杆3将阀芯2推向右端,这时油口P和A断开,而与B相通。而当磁铁断电释放时,阀芯2被弹簧7推向左端,P和A又接通,油口B断开。二位三通电磁换向阀在图示位置,油口P和A相通,油口B断开；当电磁铁通电吸合时,28此为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯7在两边对中弹簧3、4的作用下处于中位，P、T、A、B口互不相通；当右边电磁铁通电时，推杆11将阀芯7推向左端，P与A通，B与T通；当左边电磁铁通电时，推杆10将阀芯7推向右端，P与B通，A与T通；1、2-线圈 3、4-对中弹簧 5、6-套筒 7-阀芯 8、9-衔铁 10、11-推杆此为直流湿式三位四通电磁换向阀。当两边电磁铁都不通电时，阀芯294)4)液动换向阀液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。当K1通压力油时,阀芯右移,P与A通,B与T通；当K2通压力油时,阀芯左移,P与B通,A与T通；当K1和K2都不通压力油时,阀芯在两端对中弹簧的作用下处于中位。三位四通液动换向阀4)液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来改变30 电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起构成的一种组合式换向阀。在电液换向阀中,电磁阀起先导控制作用(称先导阀),用于控制液动换向阀的动作和工作位置；液动换向阀作为主阀,用于控制液压系统中的执行元件。电液换向阀用于大流量的液压系统中。5)5)电液换向阀电液换向阀 电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起构成的31常态时先导阀和主阀皆处于中位,控制油路和主油路皆不进油。当左电磁铁通电时,先导阀处于左位工作,控制油自X口经先导阀到主阀芯左端油腔,推动主阀芯右移换向,主阀芯右端油腔回油通过右边节流阀经先导阀B及T流回油箱,此时主油路油口P和A、B和T相通。当先导阀左电磁铁断电、右电磁铁通电时,则主油路油口换接,P和B、A和T相通,实现液流的换向。三位四通电液换向阀常态时先导阀和主阀皆处于中位,控制油路和主油路皆不进油。当左32(4)(4)换向阀的中位机能换向阀的中位机能 三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。(4)换向阀的中位机能 三位换向阀的阀芯在中间位置时，33在分析和选择阀的中位机能时,通常考虑以下几点:1)系统保压系统保压:当P口封闭,系统保压,液压泵能用于多缸系统。当P口与T口在半开启状态下接通时(如X型),系统能保持一定的压力供控制油路使用。2)系统卸荷系统卸荷:P口通畅地与T口接通时,系统卸荷。3)启动平稳性启动平稳性:阀在中位时,液压缸某腔如通油箱,则启动时,该腔内因油液无压力,启动不平稳,易冲击。在分析和选择阀的中位机能时,通常考虑以下几点:344)换向平稳性和精度换向平稳性和精度:当通液压缸的A、B两口都封闭时,换向时易产生液压冲击,换向不平稳,但换向精度高;当A、B两口都通T口时,换向时工作部件不易制动,换向精度低,但液压冲击小。5)液压缸液压缸“浮动浮动”和在任意位置上的停止和在任意位置上的停止:阀在中位,当A、B两口互通时,卧式液压缸呈“浮动”状态;当A、B两口封闭或与P口连接(在非差动情况下),则可使液压缸在任意位置处停下来。4)换向平稳性和精度:当通液压缸的A、B两口都封闭时,换向时35(5)(5)电磁换向阀的主要性能电磁换向阀的主要性能1)工作可靠性工作可靠性 工作可靠性指电磁铁通电后能否可靠地换向，而断电后能否可靠地复位。2)压力损失压力损失 由于电磁阀的开口很小，故液流流过阀口时产生较大的压力损失。3)内泄漏量内泄漏量 在各个不同的工作位置，在规定的工作压力下，从高压腔漏到低压腔的泄漏量为内泄漏量。过大的内泄漏量不仅会降低系统的效率，引起过热，而且还会影响执行机构的正常工作。(5)电磁换向阀的主要性能1)工作可靠性 工作可靠性指电磁364)换向和复位时间换向和复位时间 换向时间指从电磁铁通电到阀芯换向终止的时间；复位时间指从电磁铁断电到阀芯回复到初始位置的时间。减小换向和复位时间可提高机构的工作效率，但会引起液压冲击。5)换向频率换向频率 换向频率是在单位时间内阀所允许的换向次数。目前单电磁铁的电磁阀的换向频率一般为60次/min。6)使用寿命使用寿命 使用寿命指使用到电磁阀某一零件损坏，不能进行正常的换向或复位动作，或使用到电磁阀的主要性能指标超过规定指标时所经历的换向次数。电磁阀的使用寿命主要决定于电磁铁。湿式电磁铁的寿命比干式的长，直流电磁铁的寿命比交流的长。4)换向和复位时间 换向时间指从电磁铁通电到阀芯换向终止的37 在液压传动系统中,调整系统压力的大小或利用压力作为信号来控制其它动作的液压阀统称为压力控制阀压力控制阀,简称压力阀。这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作,这两种力的大小关系不同使阀处于不同的工作状态。6-3 6-3 压力控制阀压力控制阀压力阀限制液压系统的最高压力安全阀稳定液压系统中某处的压力值溢流阀、减压阀利用液压力作为信号控制其动作顺序阀、压力继电器 在液压传动系统中,调整系统压力的大小或利用压力作为信38溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。5.3.1 5.3.1 溢流阀溢流阀图(a)溢流阀的功用就是在不断的溢流过程中保持系统压力基本不变。用于过载保护的溢流阀一般称为安全阀(图b)。(a)(b)溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。5.3.139(1)定压精度高；(2)灵敏度要高；(3)工作要平稳,且无振动和噪声；(4)当阀关闭时,密封要好,泄漏要小。对于经常开启的溢流阀,主要要求前三项性能；而对于安全阀,则主要要求第二和第四两项性能。其实,溢流阀和安全阀都是同一结构的阀,只不过是在不同要求时有不同的作用而已。1.1.液压系统对溢流阀的性能要求液压系统对溢流阀的性能要求(1)定压精度高；1.液压系统对溢流阀的性能要求40 常用溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直动式和先导式两种。2.2.溢流阀的结构和工作原理溢流阀的结构和工作原理 (1)直动式溢流阀直动式溢流阀 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。P是进油口,T是回油口,进口压力油经阀芯4中间的阻尼孔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,将P和T两油口隔开。当油压力升高,在阀芯下端所产生的作用力超过弹簧的压紧力F。此时,阀芯上升,阀口被打开,将多余的油液排回油箱。1-螺母 2-调压弹簧 3-上盖 4-阀芯 5-阀体阀芯上的阻尼孔用来对阀芯的动作产生阻尼,以提高阀的工作平衡性 常用溢流阀按其结构形式和基本动作方式可归结为直41 当系统压力升高时,阀芯上升,阀口通流面积增加,溢流量增大,进而使系统压力下降。溢流阀内部通过阀芯的平衡和运动构成的这种负反馈作用是其定压作用的基本原理,也是所有定压阀的基本工作原理所有定压阀的基本工作原理。被控压力弹簧压缩量改变阀口通流面积和系统溢流量改变 当系统压力升高时,阀芯上升,阀口通流面积增加,溢流量42直动式锥形溢流阀1-偏流盘2-锥阀3-活塞在锥阀的下部有一阻尼活塞3,活塞的侧面铣扁,以便将压力油引到活塞底部,该活塞除了能增加运动阻尼以提高阀的工作稳定性外,还可以使锥阀导向而在开启后不会倾斜。此外,锥阀上部有一个偏流盘1,盘上的环形槽用来改变液流方向,一方面以补偿锥阀2的液动力；另一方面由于液流方向的改变,产生一个与弹簧力相反方向的射流力,当通过溢流阀的流量增加时,虽然因锥阀阀口增大引起弹簧力增加,但由于与弹簧力方向相反的射流力同时增加,结果抵消了弹簧力的增量,有利于提高阀的通流流量和工作压力。直动式锥形溢流阀在锥阀的下部有一阻尼活塞3,活塞的侧面铣扁,432.2.先导式溢流阀先导式溢流阀 油液从进油口P进入,经阻尼孔3到达主阀弹簧腔,并作用在先导阀锥阀芯上。当进油压力不高时,液压力不能克服先导阀的弹簧阻力,先导阀口关闭,阀内无油液流动,这时主阀芯因前后腔油压相同,故被主阀弹簧压在阀座上,P和T口隔断,无溢流；当进油压力升高到先导阀弹簧的预调压力时,先导阀口打开,压力油就可通过阻尼孔、经导阀、回油口T流回油箱。这时油液流过阻尼孔3,产生压力损失,使主阀芯两端形成了压力差。主阀芯在此压差作用下克服弹簧阻力向上移动,使进、回油口连通,达到溢流稳压的目的。2.先导式溢流阀 油液从进油口P进入,经阻尼孔3到达主阀弹44先导式溢流阀的阀体上有一个远程控制口K,如果将K口接到另一个远程调压阀(其结构和主阀的先导阀一样),调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力，从而对溢流阀的溢流压力实现远程调压。远程调压阀的调节压力要小于溢流阀本身先导阀的调定压力，否则远程调压阀将处于不工作状态。通过一个电磁换向阀使远控口分别与一个(或多个)远程调压阀的入口连接，即可实现二级(或多级)调压。先导式溢流阀的阀体上有一个远程控制口K,如果将K口接到另一个45溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能。3.3.溢流阀的性能溢流阀的性能(1)静态性能静态性能 1)压力调节范围压力调节范围 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)卸荷压力卸荷压力 当溢流阀的远程控制口K与油箱相连时，额定流量下的压力损失称为卸荷压力。溢流阀的性能包括溢流阀的静态性能和动态性能。3.溢流阀的性463)启闭特性启闭特性 溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中,被控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,一般用溢流阀处于额定流量、调定压力ps时,开始溢流的开启压力pk及停止溢流的闭合压力pB分别与ps的百分比来衡量,前者称为开启比pk,后者称为闭合比ps,即:两个百分比越大,则两者越接近,溢流阀的启闭特性就越好。90%85%3)启闭特性 溢流阀在稳态情况下从开启到闭合的过程中,被控47 当溢流阀在溢流量由零至额定流量发生阶跃变化时，它的进口压力，也就是它所控制的系统压力，将如图所示的那样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。(2)动态性能动态性能 响应时间,其值越小,响应越快过渡过程时间,其值越小,动态过渡时间越短定义最高瞬时压力峰值与额定压力调定值ps的差值为压力超调量p,则压力超调率p为：当溢流阀在溢流量由零至额定流量发生阶跃变化时，它的进484.2.2 4.2.2 减压阀减压阀 减压阀是使出口压力(二次压力)低于进口压力(一次压力)的一种压力控制阀。其作用是用低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。4.2.2 减压阀 减压阀是使出口压力(二次压力)低于49阀不工作时,阀芯在弹簧作用下处于最下端位置,阀的进、出油口是相通的,即阀是常开的。若出口压力增大,使作用在阀芯下端的压力大于弹簧力时,阀芯上移,关小阀口,这时阀处于工作状态。若忽略其他阻力,仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件,则可以认为出口压力基本上维持在某一调定值上。这时如出口压力减小,阀芯就下移,开大阀口,阀口处阻力减小,压降减小,使出口压力回升到调定值；反之,若出口压力增大,则阀芯上移,关小阀口,阀口处阻力加大,压降增大,使出口压力下降到调定值。1.1.定值减压阀定值减压阀阀不工作时,阀芯在弹簧作用下处于最下端位置,阀的进、出油口是50先导式减压阀和先导式溢流阀主要区别如下：减压阀保持出口压力基本不变,而溢流阀保持进口压力基本不变。在不工作时,减压阀进出油口互通,而溢流阀进出油口不通。为保证减压阀出口压力调定值恒定,它的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的,所以它的导阀弹簧腔和泄漏油可通过阀体上的通道和出油口相通,不必单独外接油箱。先导式减压阀和先导式溢流阀主要区别如下：51忽略阀芯的自重和摩擦力等其他外力,阀芯上的力平衡方程为：若xRxc时,则有：这就是减压阀出口压力可基本上保持定值的原因。出口处阀芯面积当阀芯开口xR=0时弹簧的预压缩量 忽略阀芯的自重和摩擦力等其他外力,阀芯上的力平衡方程为：52当减压阀进油口压力p1基本恒定时,若通过的流量q增加,则阀口缝隙xR加大,出口压力p2略微下降。减压阀特性曲线当减压阀进油口压力p1基本恒定时,若通过的流量q增加,则阀口532.2.定差减压阀定差减压阀 定差减压阀是使进、出油口之间的压力差等于或近似于不变的减压阀。高压油p1经节流口减压后以低压p2流出，同时，低压油经阀芯中心孔将压力传至阀芯上腔，则其进、出油液压力在阀芯有效作用面积上的压力差与弹簧力相平衡。只要尽量减小弹簧刚度ks和阀口开度xR，就可使压力差p近似地保持为定值。2.定差减压阀 定差减压阀是使进、出油口之间的压力差等543.3.定比减压阀定比减压阀 定比减压阀能使进、出油口压力的比值维持恒定。阀芯在稳态时忽略稳态液动力、阀芯的自重和摩擦力时可得到力平衡方程为：若忽略弹簧力(刚度较小),则有(减压比)：3.定比减压阀 定比减压阀能使进、出油口压力的比值维持恒55 顺序阀是用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。依控制压力的不同,顺序阀又可分为内内控控式式和外外控控式式两种。前者用阀的进口压力控制阀芯的启闭,后者用外来的控制压力油控制阀芯的启闭(即液控顺序阀)。顺序阀也有直直动动式式和先先导导式式两种,前者一般用于低压系统,后者用于中高压系统。5.2.3 5.2.3 顺序阀顺序阀 顺序阀是用来控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序。56顺序阀的出油口通向系统的另一压力油路,而溢流阀的出油口通油箱 当进油口压力p1较低时,阀芯在弹簧作用下处下端位置,进油口和出油口不相通。当作用在阀芯下端的油液的液压力大于弹簧的预紧力时,阀芯向上移动,阀口打开,油液便经阀口从出油口流出,从而操纵另一执行元件或其他元件动作。泄露口L单独接油箱直动式内控顺序阀顺序阀的出油口通向系统的另一压力油路,而溢流阀的出油口通油箱57阀芯的启闭是利用通入控制油口K的外部控制油来控制。直动式外控顺序阀阀芯的启闭是利用通入控制油口K的外部控制油来控制。直动式外58 先导式顺序阀和先导式溢流阀的区别如下：(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低得多时,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。先导式顺序阀和先导式溢流阀的区别如下：59 压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件,当油液压力达到压力继电器的调定压力时,即发出电信号,以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作,使油路卸压、换向、执行元件实现顺序动作,或关闭电动机,使系统停止工作,起安全保护作用等。5.2.4 5.2.4 压力继电器压力继电器 压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控60当从压力继电器下端进油口通入的油液压力达到调定压力值时，推动柱塞1上移，此位移通过杠杆2放大后推动开关4动作。改变弹簧3的压缩量即可以调节压力继电器的动作压力。柱塞式压力继电器当从压力继电器下端进油口通入的油液压力达到调定压力值时，推动61 流量控制阀是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。常用的流量控制阀有普通节流阀普通节流阀、压力补偿和温度压力补偿和温度补偿调速阀补偿调速阀、溢流节流阀溢流节流阀和分流集流阀分流集流阀等。5-3 5-3 流量控制阀流量控制阀 流量控制阀是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的625.3.1 5.3.1 流量控制原理及节流口形式流量控制原理及节流口形式 节流阀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。三种形式的节流口的流量q及其前后压力差p的关系均可用 来表示。(1)压差对流量的影响压差对流量的影响 节流阀两端压差p变化时,通过它的流量要发生变化,三种结构形式的节流口中,通过薄壁小孔的流量受到压差改变的影响最小。5.3.1 流量控制原理及节流口形式 节流阀节流口通63(2)温度对流量的影响温度对流量的影响 油温影响到油液粘度,对于细长小孔,油温变化时,流量也会随之改变,对于薄壁小孔粘度对流量几乎没有影响,故油温变化时,流量基本不变。(3)节流口堵塞对流量的影响节流口堵塞对流量的影响 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,而且油液的清洁度也对堵塞产生影响。为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。(2)温度对流量的影响 油温影响到油液粘度,对于细长小孔,64通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响大制造容易,阀芯径向力不平衡,旋转阀芯时较费力简单,流量调节范围大,但油温对其有一定影响阀口成薄刃形,通道短,水力直径大,不易堵塞,油温对其影响小,其性能接近薄壁小孔油温通阀芯衬套上加工有薄壁阀口,阀芯轴向移动可改变开口大小通道长,湿周大,易堵塞,流量受油温影响大制造容易,阀芯径向力65 在液压传动系统中节流元件与溢流阀并联于液泵的出口,构成恒压油源,使泵出口的压力恒定。节流元件用来调节流量是有条件的,即要求有一个接受节流元件压力信号的环节(与之并联的溢流阀或恒压变量泵)。通过这一环节来补偿节流元件的流量变化。在液压传动系统中节流元件与溢流阀并联于液泵的出口,构66液压传动系统对流量控制阀的主要要求有:(1)较大的流量调节范围,且流量调节要均匀。(2)当阀前、后压力差发生变化时,通过阀的流量变化要小,以保证负载运动的稳定。(3)油温变化对通过阀的流量影响要小。(4)液流通过全开阀时的压力损失要小。(5)当阀口关闭时,阀的泄漏量要小。液压传动系统对流量控制阀的主要要求有:675.3.2 5.3.2 普通节流阀普通节流阀 节流通道呈轴向三角槽式。压力油从进油口P1流入孔道a和阀芯2左端的三角槽进入孔道b,再从出油口P2流出。调节手柄4,可通过推杆3使阀芯作轴向移动,以改变节流口的通流截面积来调节流量。这种节流阀的进出油口可互换。5.3.2 普通节流阀 节流通道呈轴向三角槽式。压力油从进油68节流阀的刚性节流阀的刚性 表示它抵抗负数变化的干扰,保持流量稳定的能力,即当节流阀开口量不变时,由于阀前后压力差p的变化,引起通过节流阀的流量发生变化的情况。流量变化越小,节流阀的刚性越大,反之,其刚性则小。如果以T表示节流阀的刚度,则由不同开口时节流阀的流量特性曲线节流阀的刚性 表示它抵抗负数变化的干扰,保持流量稳定69(1)同一节流阀,阀前后压力差p相同,节流开口小时,刚度大。不同开口时节流阀的流量特性曲线保证节流阀具有足够的刚度，节流阀只能在某一最低压力差p的条件下，才能正常工作,但提高p将引起压力损失的增加。(2)同一节流阀,在节流开口一定时,阀前后压力差p越小,刚度越低。为了(3)取小的指数m可以提高节流阀的刚度,因此在实际使用中多希望采用薄壁小孔式节流口,即m=0.5的节流口。(1)同一节流阀,阀前后压力差p相同,节流开口小时,刚度大705.3.3 5.3.3 调速阀和温度补偿调速阀调速阀和温度补偿调速阀 为了改善调速系统的性能,通常是对节流阀进行补偿,即采取措施使节流阀前后压力差在负载变化时始终保持不变。由 可知,当p基本不变时,通过节流阀的流量只由其开口量大小来决定,使 p基本保持不变的方式有两种:一种是将定压差式减压阀与节流阀串联起来构成调速阀调速阀；另一种是将稳压溢流阀与节流阀并联起来构成溢流节流阀溢流节流阀。这两种阀是利用流量的变化所引起的油路压力的变化,通过阀芯的负反馈动作来自动调节节流部分的压力差,使其保持不变。5.3.3 调速阀和温度补偿调速阀 为了改善调速系统711.1.调速阀调速阀 节流阀用来调节通过的流量,定差减压阀则自动补偿负载变化的影响,使节流阀前后的压差为定值,消除了负载变化对流量的影响。液压泵的出口(即调速阀的进口)压力p1由溢流阀调整基本不变，而调速阀的出口压力p3则由液压缸负载F决定。1.调速阀 节流阀用来调节通过的流量,定差减压阀则自动72油液先经减压阀产生一次压力降,将压力降到p2,p2经通道e、f作用到减压阀的d腔和c腔；节流阀的出口压力p3又经反馈通道a作用到减压阀的上腔b,当减压阀的阀芯在弹簧力Fs、油液压力p2和p3作用下处于某一平衡位置时(忽略摩擦力和液动力等),则有：油液先经减压阀产生一次压力降,将压力降到p2,p2经通道e、732.2.温度补偿调速阀温度补偿调速阀 普通调速阀仅消除了负载变化对流量的影响,但温度变化的影响依然存在。对速度稳定性要求高的系统,所用的调速阀应带有流量的温度补偿装置,即使用温度补偿的调速阀。温度补偿调速阀与普通调速阀的结构基本相似,主要区别在于前者的节流阀阀芯上连接着一根温度补偿杆温度补偿杆。2.温度补偿调速阀 普通调速阀仅消除了负载变化对流量74 当温度变化时,流量本来会有变化,但由于温度补偿杆的材料为温度膨胀系数大的聚氯乙烯塑料,温度升高时长度增加,使阀口减小,反之则开大,故能维持流量基本不变。当温度变化时,流量本来会有变化,但由于温度补偿杆的材754.4.溢流节流阀溢流节流阀(旁通型调速阀旁通型调速阀)它由差压式溢流阀和节流阀并联连接而成,是一种压力补偿型节流阀。进口处高压油p1,一部分通过节流阀4的阀口由出油口处流出,将压力降到p2；另一部分通过溢流阀3的阀口溢回油箱。溢流阀3上端的油腔a与节流阀2后的压力油p2相通,下端的油腔b与节流阀2前的压力油p1相通,当负载F增加时,p2增大,a腔压力增加，阀芯下移,关小阀口,这样就使进口处压力p1增加,因而节流阀4前后的压差(p1-p2)基本上保持不变。4.溢流节流阀(旁通型调速阀)它由差压式溢流阀和节流阀并联连76 溢流节流阀是通过p1随p2的变化来使流量基本上保持恒定的。这和上述调速阀的情况不同,调速阀不管装在执行元件的进油路上还是回油路上,执行元件负载变化时,泵出口处压力都由溢流阀保持不变。但使用溢流节流阀时,如执行元件负载变化,泵出口处压力亦随之变化,因而使系统功率损耗低,发热量小。但溢流节流阀中流过的流量比调速阀大(一般是系统的全部流量),阀芯运动时阻力较大,弹簧较硬,其结果使节流阀前后压差p加大(达0.30.5MPa),因此速度稳定性稍差。溢流节流阀是通过p1随p2的变化来使流量基本上保持恒77