第五章液压控制阀概要

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1、第五章 液压控制阀,主要内容 液压控制阀概述 压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀,5.1 概述,液压阀的基本结构与原理 1. 功能：在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向，保证执行元件按照要求进行工作。属控制元件。 液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。 液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。 液压阀的分类 按用途不同分： 压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀。如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀。如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。 方

2、向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向的阀类。如单向阀、液控单向阀、换向阀等。,根据结构形式分类 滑阀 滑阀为间隙密封，阀芯与阀口存在一定的密封长度，因此滑阀运动存在一个死区。 锥阀 锥阀阀芯半锥角一般为12 20 ，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。 球阀 性能与锥阀相同。,根据控制方式不同分类 定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。 比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀。 伺服控制阀 被控制量与（输出与输入之间的）偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。 数字控制阀 用数字信息

3、直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要D/A转换器。,根据安装连接形式不同分类 管式连接 进出口由螺纹与油管连接。,结构简单、易查找故障、安装方便、密封困难。 板式连接 进出口通过连接板与油管连接。便于集成。 叠加式 板式连接的发展形式，每个阀包含有沟通阀与阀的通道。 插装式 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。,叠加式,液压阀的性能参数 公称通径Dg(mm) 阀的通流能力的大小，对应于额定流量。进出油管应与阀的通径一致。实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。 压力参数 额定压力、开启压力、压

4、力损失等。 额定压力 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它的功率极限的限制。 流量参数 额定流量、最小稳定流量等。 特性曲线 压力流量特性曲线等。,对液压阀的基本要求 结构紧凑，动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。 阀口关闭时，密封性能好；阀口全开时，压力损失小，被控制量要稳定。 所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时变化量要小。 安装、调试、维护方便，通用性要好。,5.2 方向控制阀,功用 在液压系统中控制液流方向。 类型： 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。,5.2.1

5、 单向阀,普通单向阀 功用 只允许液流一个方向流动，A通B；反向则被截止， B不通A 。 要求 正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。 工作原理 左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止，不能通过。 正向开启压力只需（0.030.05 ）MPa，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大。开启后进出口压力差（压力损失）为（0.20.3 ）MPa.。,普通单向阀的应用,常被安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油

6、箱。 被用来分隔油路以防止高低压干扰。 与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。 安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为（ 0.30.5）MPa。,液控单向阀工作原理 功用 允许液流从AB正向流动； 反向流动由控制油控制。 控制活塞上腔泄油方式：内泄式和外泄式。,普通液控单向阀工作原理 控制油口K不通控制油，油液只能从AB。 控制油口K通控制油，正、反向油液均可自由通过，从AB或BA 。 复式结构液控单向阀 阀芯内装有卸载小阀芯。 控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压，

7、再顶开单向阀阀芯，控制压力仅为工作压力的 4.5，普通液控单向阀的控制压力为工作压力的40 50 。,液控单向阀结构,双向液压锁 集成的两个液控单向阀,工作原理 支腿收起 A口进油，左阀开启，压力油从A口进入支腿缸小腔，控制活塞左移，推开右阀，大腔回油从B口,经右阀到B口回油箱。 支腿放下时类似。 作业时 A，B油口通油箱，支腿缸大腔闭锁油经B口作用于右阀阀芯上，使右阀可靠锁紧；另外由于油缸大、小腔的面积差的作用，油缸自动停止内漏，同时也会使左阀锁紧，防止软退现象发生。,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。,5.2.1 换向阀,功用 利用阀芯在

8、阀体孔内作相对运动，使油路接通或切断而改变液流方向。 换向阀的分类： 按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 按阀体连通的主油路数可分：两通、三通、四通等。 按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等。 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液动、电液动等。 按阀芯定位方式分：钢球定位式、弹簧复位式。 下面以滑阀式换向阀为例讲解期工作原理。,滑阀式换向阀的结构 阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。 阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也可以是三台肩五沉割槽。 当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽，接通或关闭与

9、沉割槽相通的油口。,换向阀工作原理 阀芯左右移动，使阀体各油口连通或断开，改变油液流动方向，控制执行元件换向或停止。,换向阀的图形符号 1用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”。 2方框外部连接的接口表示阀的油管接口，有几个接口数表示有几“通”。 3P表示压力油口，T（或O）表示回油口，A 、 B表示通往执行原件的油口。,4换向阀至少有2个工作位置，其中1个为常态位，即图形符号中的中位，表示阀芯未受到操纵力时所处的位置。弹簧复位的二位阀靠近弹簧的方框为阀的常态位。汇液压系统图时油路应连接在常态位上。,三位滑阀的中位机能 O性机能 四个油口均封闭，液压缸活塞锁住不动，液压泵不卸荷，用

10、于多个换向阀并联工作。 P性机能 油口T封闭，油口P、A、B互通，液压缸两腔互通压力油，若液压缸为单活塞杆缸，则为差动连接，活塞快速伸出。,H性机能 四个油口全部互通，液压缸两腔互通压力油，活塞浮动，即在外力作用下活塞上下移动，液压泵卸荷。 Y性机能 进油口P封闭，A、B 、 T互通，液压缸活塞浮动，液压泵不卸荷。,M性机能 油口A、B封闭，油口P、T互通，液压缸活塞锁住不动， 液压泵卸荷。,手动换向阀 靠机械外力推动阀芯运动。手动换向阀分为手动和脚踏两种；机动换向阀通过安装在运动部件上的撞块或凸轮推动阀芯。特点是工作可靠。,定位方式：弹簧钢球定位、弹簧自动复位,机动换向阀 工作原理 靠行程挡

11、块推动阀芯实现换向。 特点 动作可靠 改变挡块斜面角度便可改变换向速度。 应用 经常应用机床液压系统的速度换接回路中。 电磁换向阀 阀芯运动靠电磁力和弹簧力的共同作用。 电磁铁可以是交流、直流或交变整流的。,电磁铁失电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左端位置（右位），油口p与A通，B不通；电磁铁得电，电磁力推动阀芯右移，则阀左位工作，油口p与B通，A不通。,两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。 电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于100 L/min。 液动力较大的大流量阀应选用液动换向阀或电液换向阀。,如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电

12、磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。,三位电磁换向阀,液动换向阀、 控制口：K1 、K2 工作原理： K1通控制油，K2回油，阀芯右移，换左位，PA 、 BT。 K2通控制油，K1回油，阀芯左移，换右位，PB 、AT。 换向时间 若控制油直接接控制口，则换向时间短且不可调； 若在控制口之前接单向节流阀，则换向延时（可減少换向冲击）。,电液换向阀 组成：电磁换向阀、液动换向阀。 液动换向阀使主油路换向，称为主阀； 电磁换向阀使液动换向阀控制油路换向，称为先导阀。 电液换向阀工作原理 中位： 两电磁阀断电，先导阀处中位，A、B油口通T 。 主阀两端通T口，在对中弹簧作用下，主阀处中位。,左

13、位： 左电磁阀得电，先导阀PA，B T，先导阀芯右移，换左位工作； 主阀右端通P，左端通T，主阀芯左移，PA，B T，换左位工作。,电液换向阀工作原理要点 为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是A、B、T油口互通（中位Y型机能）。 控制油可以取自主油路的p口（内控），也可以另设独立油源（外控）。 内控时，主油路必须保证最低控制压力（0.30.5MPa)； 外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的15 ，以保证换向时间要求。 电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。 液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。,换向阀的性能 换向可

14、靠性：换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置； 换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同。 压力损失：包括阀口压力损失和流道压力损失。压力损失一般不超过1MPa。 内泄漏量：滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高， 内泄漏越大。阀芯与阀体要同心，并有足够的封油长度。 换向平稳性：要求换向时压力冲击要小。手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击。 换向时间和换向频率：交流电磁铁的换向时间约为0.030.15s，直流电磁铁的换向时间约为0.10.3s；换向频率为60240次/min。,滑阀的液动力 包括稳态液动力和瞬态液动力。 稳态液动力是

15、滑阀开口固定之后，油液流过阀口时动量改变，作用在阀芯，使阀口关小的力。 瞬态液动力是阀芯移动，阀口大小变化，使液流加速或减速时作用在阀芯上的力。 滑阀的液压卡紧现象 液压卡紧由于滑阀几何形状误差和同心度变化引起的径向不平衡力使阀芯移动卡滞，换向困难。 倒锥：阀芯锥部大端朝向高压侧，径向不平衡力使偏心距愈来愈大； 顺锥：阀芯锥部大端朝向低压侧，径向不平衡力使偏心距减小； 环形减压槽。,5.3 压力控制阀,功用：用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号变化实现控制。 类型：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器。 压力控制阀的基本工作原理 通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制。 调节弹

16、簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力，该弹簧是压力控制阀的重要调节零件，称为调压弹簧。 要掌握各种压力阀的结构原理及其应用。,5.3.1 溢流阀,作用 溢流稳压 在溢去系统多余的油液的同时使泵的供油压力得到调整并保持基本稳定。 按结构形式分 直动型溢流阀 先导型溢流阀 直动型溢流阀结构 由阀芯、阀体、弹簧、上盖、调节杆、调节螺母等零件组成。 进油口旁接在泵的出口，出口接油箱。,原始状态，阀芯在弹簧力作用下处于最下端，进出油口被隔断。进口油液经阻尼孔作用在阀芯底面，当液压力等于或大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，压力油经阀口回油箱。,阀口溢流满足压力流量方程。 阀口刚开启时阀芯受力平衡方程 阀口开启后阀芯受力平衡方程 阀口开启后溢流的压力流量方程,直动型溢流阀工作原理 P进口p调定 在弹簧力作用下，进口关闭。 无溢流 不起稳定作用 P进口=p调定 液压力克服弹簧力推开阀芯 阀口开启，溢流 P进口不再升高