液压传动-液压阀

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,请 继 续 学 习 第 五 章,5.1,液压阀的分类,第五章 液压阀,液压阀是液压系统中用来控制油流方向、压力和流量的元件。,液压系统借助于这些阀，对执行元件的启停、运动方向、速度、动作顺序和克服负载的能力等进行调节与控制。,5.1.1,液压阀的基本共同点,各种液压阀都具有一些基本的共同点。,(1),所有的阀都是由阀芯、阀体和驱动阀芯动作的操控元件所组成。,(2),所有阀的开口大小，进、出油口间的压差及阀的过流量均符合孔口流量公式，仅是各种阀的控制参数不尽相同而已。,5.1.2,液压系统中所用的各种阀均应满足的基本要求,(1),动作灵敏，可靠性高，工作时冲击和振动小，寿命长。,(2),油液流过阀口时，造成的压力损失小。,(3),密封性能好。,(4),结构紧凑，安装、使用、调整方便，通用性大。,液压阀的分类方法很多，通常可按不同的特征进行分类。,按机能分类,（,1,）压力控制阀 溢流阀、顺序阀、减压阀、压力继电器等,（,2,）流量控制阀 节流阀、单向节流阀、调速阀等,（,3,）方向控制阀 单向阀、液控单向阀、换向阀等,按结构分类,滑阀、座阀,按操纵方法分类,手动阀、机动阀、电动阀,按连接方式分类,管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接,按控制方式分类,电液比例阀、数字控制阀,按输出参数可调节性分类,开关控制阀、输出参数连续可调的阀,5.2,方向阀,方向阀是控制液压系统中油液的流动方向或油流的通与断，主要分单向阀和换向阀两类。,方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动,，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。,5.2.1,单向阀,（,Check valve,）,单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。,1.,普通单向阀,普通单向阀只允许油液沿某一方向流动，而反向截止。这种阀也称为止回阀或逆止阀。,单向阀工作时，通流方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏、噪声小。单向阀中的弹簧用于阀芯在阀孔上定位，因此刚度小，故单向阀的开启压力仅为,0.03,0.05 MPa,。更换刚度较大的弹簧后，使其开启压力达到,0.2,0.6 MPa,时，单向阀便可用作背压阀。,普通单向阀,2.,液控单向阀,液控单向阀是一种通入控制压力油后，允许油液双向流动的单向阀，它由单向阀和液控装置两部分组成。,液控单向阀当有控制油压时，可以反向流动，这是与普通单向阀的重要区别。液控单向阀与普通单向阀的一般性能相同，但有反向开启最小压力的要求，使用中应给予注意。,方向控制阀,液控单向阀,液控单向阀,方向控制阀：,单向阀,液控单向阀,方向控制阀,液控单向阀,液控单向阀,5.2.2,换向阀,（,direction control valves,）,换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变，使油路接通、关闭或改变油液的流动方向，从而控制执行元件的启动、停止及改变运动方向。,换向阀的,基本作用,可归结为：利用阀芯和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。,1.,对换向阀的主要能要求,油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要小；阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。,换向阀的用途十分广泛，种类也很多，可根据换向阀的结构、操纵、位置和通路数等分类。,2.,换向阀的工作原理,滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内作轴向运动，而使相应的油路接通或断开的换向阀。其换向原理如下图所示。当阀芯处于左图位置时，,P,与,B,A,与,T,相连，活塞向左运动；当阀芯向右移动处于右图位置时，,P,与,A,T,相连，活塞向右运动。所以图示换向阀可用于使液压执行元件换向。,3.,换向阀的图形符号,其图形符号的含义如下：,(1),用方框表示阀的位置，有几个方框就是几“位”。如有三个方框，称为三位。,(2),在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几“通”。如图,5-3,所示，一个方框上、下边处有,P,、,A,、,B,、,T,四个接口，称为四通。,(3),方框内“”和“”表示油路被封闭，不通。,(4),方框内箭头表示油路的连通情况，但箭头方向不一定是油液的实际流向。,(5),通常与泵的供油相连的油口用,P,表示，回油口用,T,表示，,A,、,B,表示与执行元件连接的油口。,(6),图形符号的两端，所表示的是操控方式。,其图形符号的含义如下：,(1),用方框表示阀的位置，有几个方框就是几“位”。如有三个方框，称为三位。,(2),在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几“通”。如图,5-3,所示，一个方框上、下边处有,P,、,A,、,B,、,T,四个接口，称为四通。,(3),方框内“”和“”表示油路被封闭，不通。,1,、手动换向阀,4,、液动换向阀,5,、电液动换向阀,（,1,）,二位二通电磁阀,（,4,）,干式和湿式电磁铁,操纵方式,3,、电磁换向阀,2,、机动换向阀,（,3,）,交流和直流电磁铁,（,2,）,三位四通电磁阀,4.,三位阀的中位机能,三位换向阀当阀芯在中间位置时，各通口之间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求，这种连通方式称为中位机能。,在分析和选择中位机能时，应考虑以下因素。,(1),系统保压,当油口,P,封闭时，系统保压，可实现一个泵带多个执行机构。当,P,口与,T,口半开启接通时，系统能保持一定压力，可为控制油路提供压力油。,(2),系统卸荷,当,P,口与,T,口完全接通时，泵输出的油以极低的压力经,T,口流回油箱，系统卸荷。泵消耗的功率小，可以防止油液发热。,(3),油缸浮动,当阀在中位时，,A,、,B,两油口互通，水平放置的油缸呈浮动状态，即缸不能定位，可以利用其它机构调整油缸活塞的位置。,(4),启动平稳性,阀在中位若油缸的油腔通油箱，当启动时，此油腔无油液起缓冲作用，启动不平稳。,除上述各点外，还应考虑换向精度、换向平稳性等性能。,5.,几种常用的换向阀,（,1,）机动换向阀,（,2,）电磁换向阀,（,3,）液动换向阀,（,4,）电液动换向阀,图为滑阀和阀芯的实际结构,5.3,压力阀,控制油液压力高低，或利用压力变化实现某些动作的阀通称为压力控制阀。它按功能可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。,5.3.1,溢流阀,溢流阀按结构可分为直动式和先导式两种。其工作原理是溢出多余的油液，使系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压和限压的作用。,1.,直动式溢流阀,这种溢流阀是油压力直接作用于阀芯与弹簧力平衡，故称直动式溢流阀。,2.,先导式溢流阀,先导式溢流阀如图所示。它由主阀和先导阀两部分组成，其中先导阀是一个直动式溢流阀。,3.,溢流阀特性,以直动式溢流阀为例。当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上的力相互平衡。,式中：,p,溢流阀入口压力；,A,阀芯承压面积；,F,s,弹簧力；,F,g,阀芯重力；,F,bs,作用于阀芯上的轴向稳态液动力；,F,f,摩擦力。,略去阀芯重量,F,g,及摩擦力,F,f,式中：,Cd,流量系数；,面积梯度，,=d,；,d,阀芯直径；,X,R,阀口开度；,阀口处流速方向与阀芯轴线的夹角。,令,Xc,为弹簧预压缩量，,Ks,为弹簧刚度，有,当溢流阀将开未开，处于临界状态时，,X,R,=0,，此时进口处的压力称为开启压力,随溢流量增大，阀开度加大,p,值将增大。当溢流阀通过额定流量时，阀芯上升至相应位置，此时入口处压力,p,T,称为全流压力或调定压力。全流压力与开启压力之差称为静态调压偏差，而开启压力与全流压力之比称为开启比。溢流阀的开启比越大，其静态调压偏差越小，控制的系统压力越稳定。,直动式溢流阀的“流量压力”特性方程,:,4.,应用,在液压系统中，溢流阀的主要用途如下：,(1),溢流保压,(2),安全阀,(3),背压阀,(4),卸荷阀,图为溢流阀实物,5.3.2,减压阀,减压阀主要是降低系统某一支路的油液压力，能在同一系统中得到二个或多个不同压力的回路。按工作原理，减压阀亦有直动式和先导式之分。在液压系统中，先导式减压阀应用较多。图示为先导式减压阀的结构原理，它能使阀出口压力保持恒定，故称定值减压阀，简称减压阀。,5.3.3,顺序阀,顺序阀利用液压系统中的压力变化，控制油路通断来控制多个执行元件的顺序动作。改变其操控方式还具有背压阀、卸荷阀等功能。,顺序阀有直动式和先导式两种，由控制油路的不同又可分为内控式和外控式，其泄油也有内泄、外泄之分。,5.3.4,压力继电器,压力继电器是将液压信号转换为电信号的转换元件。压力继电器由压力,-,位移转换装置和微动开关所组成。,5.4,流量阀,流量阀通过改变节流口面积大小，控制经过阀口的流量，以达到控制调节执行元件的运动速度。流量阀应具有足够的调节范围；能具有稳定的最小流量；当温度或压力变化时对流量影响小等。,5.4.1,流量控制原理,实际节流口都介于薄壁孔与细长孔之间，其特性由下面公式描述：,K,系数；,A,节流口面积；,指数，,0.51,。,可见，改变节流口面积,A,，可改变流量，流量阀是根据此原理控制调节流量。,(1),液压系统中，由于负载变化造成压力变化，即压差,p,变化，将引起节流口流量变化，且当,越大时，,p,的变化对流量影响越大，因此阀口为薄壁孔,(=0.5),比细长孔,(=1),的好。,(2),当系统中油液温度变化时将引起粘度变化，对于薄壁孔口其流量公式中无粘性项参数，故对流量变化影响小；而在细长孔流量公式中包含粘性项参数，故对流量影响大。,(3),实验表明，当压差、节流口面积、温度均不变时，若节流口很小，流量会出现不稳定，或时断时续，以至断流。这种现象称为节流口的阻塞现象。产生阻塞的原因主要是油液在高温氧化作用下劣化变质，产生胶质物，与油中杂质结合，附着于节流口处造成节流口阻塞。因此每个流量阀都有一个能正常工作的最小稳定流量，其值在,0.03,0.05 L/min,范围内,5.4.2,节流阀,5.4.3,调速阀,5.5,比例阀与插装式锥阀,5.5.1,比例阀,比例阀主要是用比例电磁铁取代传统阀的手动调节装置。比例阀与传统阀相比用电气信号代替手调对液压参数进行控制；与伺服阀相比又不要求很高的制造精度和响应速度，对油液过滤要求不高。它是一种介于伺服阀与通断式普通阀之间的电,-,液控制元件，兼备两类元件的特点，其作用亦介于两者之间。,比例阀输入电气信号，而输出是液压参数，它能够连续按比例地改变输出参数，多用于开环控制。尤其特别适宜用在要求进行连续的比例控制，但对控制精度和响应速度要求不高，并能在一般的污染程度下保证工作可靠，使用简单、方便的液压系统中。它结合了通断式和伺服式的优点，因此近年来，比例阀获得了迅速的发展。,比例阀目前多数应用比例电磁铁做控制元件。比例电磁铁是一种电气机械转换器，它将输入的电信号转换为阀芯位移。控制输入电流的大小和极性，就可得到不同大小和方向的电磁力，即作用于阀芯上的力是与输入电流的大小成比例的。,（,1,）比例方向阀,（,2,）压力阀,（,3,）比例调速阀,5.5.2,插装式锥阀,由于它的主要元件均采用插入式的连接方式，故称为插装阀。又由于其主要元件靠锥面实现密封，又称为插装式锥阀,(,亦称为二通插装阀、逻辑阀,),。,（,1,）插装式锥阀的工作原理,（,2,）插装式锥阀应用举例,