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1、第七章 液压元件和液压油,第一节 液压控制阀,作用：对执行元件(工作机构)进行控制和调节。 分类 按工作原理分：方向控制阀 （液流方向） 压力控制阀 （压力大小） 流量控制阀 (流量大小) 按元件数目分：单体阀、组合阀（复合阀，集成式） 按连接方式分：螺纹连接、板式连接、阀兰连接 按功能分类： 定制控制式、比例控制式、逻辑控制式,一、方向控制阀,1. 单向阀 功能：只允许油液单向流动。 要求: 灵敏可靠，开启阻力小， 止逆密封性好，无噪音。 分类：球阀，锥阀， 直通式，直角式 符号：,分类：单向阀，换向阀,单向阀 液控单向阀,第一节 液压控制阀,单向阀,液控单向阀的工作原理和图形符号 (a)工
2、作原理图；(b)详细符号；(c)简化符号,液控单向阀有条件的反向流动。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,液控单向阀应用,1）控制重物匀速下落：当换向阀通电时，油缸匀速下落（不会自由落体下落）；当换向阀断电时，油缸起吊重物。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀 功能：利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变液流方向。它的用途很广，种类也很多。 要求: 油液流经换向阀时的压力损失要小(一般0.3MPa)； 互不相通的油口间的泄漏要小； 换向可靠、迅速且平稳无冲击。 分类：操作方式：手动，液动，电磁式，电液式，机动 工作位数和控制通道：二位二
3、通阀、二位三通阀、 二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀 阀芯形式：滑阀，转阀,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,不同的“通”和“位”的滑阀式换向阀主体部分的结构形式和图形符号,滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。 滑阀机能直接影响执行元件的工作状态，不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。 正确选择滑阀机能是十分重要的。这里介绍二位二通和三位四通换向阀的滑阀机能。,滑阀机能,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,二位二通换向阀的滑阀机能,二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种：通或断 自动复位式(如弹簧复位)的二位二通换向阀的滑阀机能有
4、常闭式(O型)和常开式(H型)两种。,滑阀机能,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,三位四通阀常用滑阀机能,换向阀的操纵方式,手动换向阀 主要有弹簧复位和钢球定位两种形式。,三位四通手动换向阀 (a)弹簧钢球定位式符号，(b)弹簧自动复位式符号,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,机动换向阀：机动换向阀又称行程换向阀，它是用挡铁或凸轮推动阀芯实现换向。,二位二通机动换向阀 1-挡铁；2-滚轮；3-阀芯；4-弹簧,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,换向阀的操纵方式,电磁换向阀：电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关
5、、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,换向阀的操纵方式,电磁换向阀工作原理,原理演示,阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： 交流电磁铁。阀用交流电磁铁的使用电压一般为交流220V，电气线路配置简单。交流电磁铁启动力较大，换向时间短。但换向冲击大，工作时温升高(外壳设有散热筋)；当阀芯卡住时，电磁铁因电流过大易烧坏，可靠性较差，所以切换频率不许超过30次min，寿命较短。 直流电磁铁。直流电磁铁一般使用24V直流电压，因此需要专用直流电源。其优点是不会因铁芯卡住而烧坏(其圆筒形外
6、壳上没有散热筋)，体积小，工作可靠，允许切换频率为120次min，换向冲击小，使用寿命较长。但启动力比交流电磁铁小。 本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。这种电磁铁本身带有半波整流器，可以在直接使用交流电源的同时，具有直流电磁铁的结构和特性。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,换向阀的操纵方式,电磁换向阀：电磁换向阀是利用电磁铁吸力推动阀芯来改变阀的工作位置。由于它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发出的信号进行控制，所以操作轻便，易于实现自动化，因此应用广泛。,1-阀体；2-阀芯；3-推杆；4、7-弹簧；5、8-弹簧座；6-O形圈；9-后盖,交流式二位三通电
7、磁换向阀,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,弹簧对中型三位四通液动换向阀,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,弹簧对中型三位四通液动换向阀,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,阻尼调节器由一个单向阀和一个节流阀并联组成，单向阀用来保证滑阀端面进油畅通，而节流阀用于滑阀端面回油的节流，调节节流阀开口大小即可调整阀芯的动作时间。,有阻力器的三位四通液动换向阀,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,原理演示,电液换向阀有弹簧对中和液压对中两种形式。若按控制压力油及其回油方式进行分类则有：外部控制-外部回油；外部控制-内部回油；内部控制-外部回油
8、；内部控制-内部回油等四种类型。,内部控制、外部回油的弹簧对中型电液换向阀 (a)结构图；(b)符号，(c)简化符号 l、7-单向阀;2、6-节流阀;3、5-电磁铁;4-电磁阀阀芯;8-主阀芯,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,方向阀在换向与锁紧回路中的应用,在液压系统中，工作机构的启动、停止或变换运动方向等是利用控制进入执行元件油流的通、断及改变流动方向来实现的。实现这些功能的回路称为方向控制回路。 方向阀主要用于通断控制、换向控制、锁紧、保压等方面。,简单换向回路：只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,复杂换向回
9、路,当需要频繁、连续自动地作往复运动且对换向过程有很多附加要求时，则需采用复杂换向回路。 对于换向要求高设备，若用手动换向阀就不能实现自动往复运动，则需要采用机动换向阀。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,锁紧回路简介,锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。,1. 使执行元件锁紧的最简单的方法是利用三位换向阀的M型或O型中位机能封闭液压缸两腔，使执行元件在其行程的任意位置上锁紧。但由于滑阀式换向阀不可避免地存在泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧时间短且要求不高的回路中。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,2. 最常用的方法是采用液控单
10、向阀，其锁紧回路如图所示。由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。 为了保证在三位换向阀中位时锁紧，换向阀应采用H型或Y型机能。,锁紧回路,锁紧回路简介,锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。,一、方向控制阀,第一节 液压控制阀,2. 换向阀,压力控制阀是用于控制液压系统中油液的压力，或利用压力变化作为信号来控制其它元件动作的阀。 分类：溢流阀、减压阀、顺序阀，以及由顺序阀派生出来的平衡阀、卸荷阀等。 从工作原理来看，所有的压力控制阀都是利用液压油的压力对阀芯产生的推力与弹簧的弹力相平衡，使阀芯停止在不同位置上，以控制阀口开度来实现压力的
11、控制。,二、压力控制阀,第一节 液压控制阀,1. 溢流阀 功能：保持阀前的油压恒定，将多余的油液回流到油箱（安全阀，平时 常闭），会流到阀后管系（溢流阀，平时常开）。 要求: 灵敏可靠，工作平稳，无噪音，压力稳定，机构简单 。 分类：直动式，差动式，先导式,二、压力控制阀,第一节 液压控制阀,直动型溢流阀结构原理图 (a)滑阀节流口，端面测压; (b)锥阀节流口，端面测压; (c)锥阀节流口，锥面测压,（1）直动型溢流阀 直动式溢流阀是作用在阀芯上的主油路液压力与调压弹簧力直接相平衡的溢流阀。,二、压力控制阀,第一节 液压控制阀,1. 溢流阀,（1）直动型溢流阀,原理演示,当阀芯重力、摩擦力和
12、液动力忽略不计，令指令力(弹簧调定力)F指K x0时，直动式溢流阀在稳态下的力平衡方程为: pA = F指+ K x 即 F指= F指 pA = K x 即 p=K(x0+x)/AKx0/A 式中：K弹簧刚度(Nm)； x0弹簧预压缩量(m)； p(或pL)进口压力即系统压力(Pa)； F指指令信号，即弹簧预压力(N)； F指控制误差（取决于K）,即驱动阀芯的合力(N)； A阀芯的有效承压面积(m2)； x阀开口量(m)。 由式可以看出，只要在设计时保证x x0 ，即可使 p=K(x0+x)/AKx0/A =常数。这就表明，当溢流量变化时，直动式溢流阀的进口压力是近于恒定的。,（1）直动型溢流
13、阀,直动型溢流阀的特点： 结构简单，灵敏度高，但因压力直接与调压弹簧力平衡，不适于在高压、大流量下工作。在高压、大流量条件下，直动型溢流阀的阀芯摩擦力和液动力很大，不能忽略，故调压精度低，恒压特性不好。 工程机械上多作缓冲阀用。,（1）直动型溢流阀,（2）先导型溢流阀,如果系统工作油压较高，并希望压力变化量相对较小，需采用先导式溢流阀。,先导式溢流筏结构原理演示,根据先导型溢流阀的原理图，当阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计，令导阀的指令力F指Ks xs0 ，导阀芯在稳态状况下的力平衡方程为 p2As = F指+ Ks xs 即 p2 = Ks (xs0+ xs)/ As 因导阀的流量极小，仅为
14、主阀流量的1左右，导阀开口量xs很小，因此有 p2 Ks xs0/A s =（常数）,先导型溢流阀的受力分析,在主阀中，当主阀芯重力、摩擦力和液动力忽略不计，主阀芯在稳态状况下的力平衡方程 为： p2A2 + K（x0+ x) = p1A1 即 p1= p2A2 / A1 +K（x0+ x)/ A1 因主阀芯弹簧不起调压作用，因此弹簧可做成极软，弹簧力基本为零，即 F= K（x0+ x) 0 故有： p1 = F调/A1= p2A2 / A1,（2）先导型溢流阀,由于主阀上腔始终有油压p2作用， p1= p2A2 / A1 +K（x0+ x)/ A1即使系统油压较高，主阀弹簧也可选得较软。所以
15、先导式溢流阀即使用于高压系统，其稳态压力变化量也仍然较小，一般不超出整定压力的5%10%；而直动式则可达20%或更高。 转动调压手轮11，改变导阀弹簧的初张力p2 ，即可改变溢流阀的整定压力。,先导型溢流阀的特点： 在溢流量发生大幅度变化时，被控压力p1只有很小的变化（因主阀芯弹簧刚度小），即定压精度高。此外，由于先导阀的溢流量仅为主阀额定流量的1左右，因此先导阀阀座孔的面积和开口量、调压弹簧刚度都不必很大。所以，先导型溢流阀广泛用于高压、大流量场合。,先导型溢流阀的受力分析,（2）先导型溢流阀,功能：保持阀后的油压恒定。 要求: 灵敏可靠，工作平稳，无噪音，压力稳定， 机构简单 。 分类：直动式，先导式。,二、压力控制阀,第一节 液压控制阀,2. 减压阀,直动式减压阀,其结构如图所示。它主要由阀芯、阀壳、弹簧、调压手轮组成。进口压力称为一次压力p1，出口压力称为二次压力p2。 一次油路p1进入阀体，流经节流口X节流降压后，从二次油路p2输出，这是主油路。输出的油，从出油口分支进入阀芯底部，流经阀芯中心的阻尼孔进入弹簧腔溢流回油箱。 阀芯上作用力的平衡方程式： p2F = R0+ K（XmaxX） 式中（XmaxX） 弹簧变形量； R0 弹簧预调压力； K 弹簧刚性
