《液压与气压传动课件-第5章 液压控制阀和液压基本回路》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压与气压传动课件-第5章 液压控制阀和液压基本回路（129页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液压与气压传动第4版,第五章 液压控制阀和液压基本回路,第一节 方向控制阀和方向控制回路 第二节 压力控制阀和压力控制回路 第三节 流量控制阀和节流调速回路 第四节 容积调速回路和容积节流调速回路 第五节 其他控制回路 第六节 新型液压元件及其应用 小结,第五章 液压控制阀和液压基本回路,机械设备的液压系统，不论多么复杂，都是由一些基本回路组成的。基本回路是由一些液压元件组成的，用来完成某种特定功能的典型回路，因此, 熟悉和掌握基本元件的结构组成、工作原理和功能，对分析液压基本回路和设汁液压系统是必不可少的。 液压控制阀（简称液压阀）用来控制油液的压力、流量和流动方向，从而控制液压执行元件的启
2、动、停止、运动方向、速度、作用力等，以满足液压设备对各工况的要求。,一、液压阀的分类 1)按用途分类 液压阀根据工作原理和用途可分为:方向控制阀、压力控制阀 、流量控制阀。 液压基本回路根据工作原理和用途可分为方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路和多缸动作控制回路。 2)按控制方式分类 液压阀按控制方式可分为:普通阀（开关定值式控制阀）、电液比例控制阀、电液伺服阀和数字阀。 3)按连接方式分类 按连接方式可分为管式连接阀、板式连接阀、法兰式连接阀、叠加式连接阀和插装式连接阀。,二、对液压阀的要求,液压传动系统对液压控制阀的基本要求是: 1)动作灵敏，工作可靠，工作时冲击和振动小。 2)油液
3、通过时压力损失小。 3)密封性能好，内泄漏少，无外泄漏。 4)结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性好。 三、液压阀的组成： 阀体、阀芯、控制装置。,第一节 方向控制阀和方向控制回路,方向控制阀是利用阀芯和阀体间相对位置的改变，实现油路与油路间的接通、断开或改变油液流动方向，以满足系统对油流方向的要求。它包括单向阀和换向阀。 一、换向阀与换向回路 （一）换向阀的类型与工作原理 换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、切断或变换油液的方向，从而实现对执行元件运动方向的控制。,1. 换向阀的分类,根据换向阀阀芯的运动方式和结构形式分：有滑阀式、转阀式和锥阀式等，其中以滑阀式应用最多。 按阀芯
4、在阀体内的工作位置数分：有二位、三位和多位。 按换向阀所控制的油口通路数分：二通、三通、四通、五通和多通。 按换向阀的操纵方式分：有手动、机动、电动、液动和电液动阀等类型。,2. 换向原理及图形符号,图5-1a所示为滑阀式换向阀的工作原理图，其中P口为进油口，T口为回油口，A和B口通执行元件的两腔。当阀芯处于图示位置时，四个油口互不相通，液压缸两腔不通压力油，活塞处于停止状态。若换问阀的阀芯右移一定距离，压力油经P、A油口进入液压缸左腔，活塞右移，右腔油液经B、T油口回油箱。反之，若阀芯左移，则P和B相通，A和T相通，活塞便左移。,图5-1 滑阀式换向阀的工作原理,阀芯处于中位 阀芯处于右位
5、阀芯处于左位,图5-1a所示的滑阀式换向阀可用图 5-1b所示的职能符号表示。换向阀职能 符号的含义如下： (1)用方格表示阀的工作位置，三格 即三个工作位置。 (2)在一个方格内，箭头表示两油口 相通；“”表示该油口被阀芯封闭。 (3)在一个方格内，箭头或堵塞符号 “”与方格的交点数为油口通路数。 (4)控制方式和复位弹簧的符号画在方格的两侧 ，靠近控制的方格表示控制力作用下的工作位置。 (5)P表示进油口，T表示通油箱的回油口，A和B表示连接其它两个工作油路的油口。,图5-1 滑阀式换向阀的工作原理,图5-2列出了几种常用换向阀的位和通路的符号图，图5-3为换向阀的操纵符号图。,图5-2
6、换向阀的位和通路图形符号,图5-3 换向阀操纵方式图形符号,转动式换向阀的工作原理,图5-4 转阀,图5-4所示为转动式换向阀（简称转阀）的工作原理图，该阀由阀体 1、阀芯 2和使阀芯转动的操纵手柄 3组成。在图示位置时，油口 P和 A相通,B和 T相通;当操纵手柄 3转换到止位时,油口 P、A、B、T均不相通；当操纵手柄转换到右边的位置时，油口 P和 B相通,B和 T相通。,二、换向阀的结构和换向回路,1)电磁换向阀 电磁换向阀也称电磁阀，通电后电磁铁产生的电磁力推动阀芯动作。按使用电源不同，电磁铁可分为交流电磁铁和直流电磁铁两种。按衔铁工作腔是否有油液，电磁铁可分为干式型电磁铁和湿式型电磁
7、铁两种。 图5-5所示为二位三通电磁换向阀的结构图和图形符号图。,当电磁铁未通电时，阀芯2在弹簧3的作用下位于右位，油口P、A相通；B不通。当左边电磁铁通电时，阀芯被推至右端，则P、B 口相通，A不通；因此，通过控制电磁铁的通电和断电，就可以控制液流的方向。,图5-5 二位三通电磁阀,三位四通电磁换向阀控制的换向回路如图5-7所示。,图5-6所示为三位五通电磁换向阀的结构图和图形符号图。当电磁铁未通电时，阀芯2在左右两端对中弹簧4的作用下位于中位，油口P、A、B、T均不相通；左边电磁铁通电时，阀芯被推至右端，则P、A口相通，B、T口相通；同理当右边电磁铁通电时，P、B口相通，A、T口相通。因此
8、，通过控制左右电磁铁的通电和断电，就可以控制液流的方向，实现执行元件的换向。,图5-6 三位五通电磁阀,图5-7 电磁换向阀的换向回路,2.液控换向阀,液动换向阀是利用控制油路的压力油来推动阀芯动作的换向阀。由于控制压力可以调节，所以流量较大的换向阀常采用液控换向。,图5-8 三位四通液控换向阀,3.电液换向阀,电液换向阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中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的方向，称为先导阀。电液换向阀综合了电磁阀和液动阀的优点，具有控制方便、流量大的特点。,图5-9 电液换向阀,先导阀（电磁换向阀）：改变液动换向阀的控制油路的方向。
9、主阀（液动换向阀）：实现主油路的换向。 电液换向阀综合了电磁阀和液动阀的优点，具有控制方便、流量大的特点。,电磁阀两边都不通电的情况,电磁阀左边电磁铁通电的情况,电磁阀右边电磁铁通电的情况,4、机动换向阀,图5-11 机动换向阀,机动换向阀又称行程阀，它由行程挡块 (或凸轮)推动阀芯实现换向。图5-11所示二位二通机动换向阀。在常态位，P口与A口不相通；当固定在机床运动部件上的行程挡块压下机动换向阀的滚轮1时，阀芯动作，P口与A口相通。,5、手动换向阀,手动换向阀是由操作者直接控制的换向阀。图5-12为三位四通手动换问阀。松开手柄时，在弹簧的作用下，阀芯处于中位(图示位置)，油口P、A、B、T
10、全部封闭；向右推动手柄，阀芯移至左位，油口P、A相通，B、T经阀芯内的轴向孔相通；向左推动手柄，阀芯移至右位，P口与B口相通、A口与T口相通，从而实现油路换向。,图5-12 手动换向阀,（三）三位换向阀的中位滑阀机能,三位阀常态位置时各油口的连通方式称为中位机能。表 5-2列出了常见的中位机能的结构原理、机能代号、图形符号及机能特点和作用。,二、单向阀与锁紧回路,1、单向阀的结构及工作原理 单向阀的作用是仅允许液流沿一个方向通过，而反向液流则截止，要求其正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性能好。图5-13a所示为管式连接的单向阀，图5-13b所示为单向阀的图形符号，图5-13c为板式连接
11、的单向阀。单向阀由阀体1、阀芯2和弹簧3等组成。,图5-13 单向阀,单向阀的工作原理,单向阀由阀体1、阀芯2和弹簧3等组成。当压力油从进油口P1 进入单向阀时，油压克服弹簧力的作用推动阀芯，使油路接通，油液经阀口、阀芯上的径向孔a和轴间孔b，从 出油口P2流出；当压力油从 P2口流入时，油压以及弹簧力将阀芯压紧在阀体1上，使阀口关闭，油液不能通过。在这里，弹簧力很小，仅起复位作用，一般单向阀的开启压力在0.030.05MPa左右。当更换较硬弹簧时，单向阀的开启压力达到0.30.6MPa，可作背压阀用。,正向 工作状态 反向工作状态,液控单向阀,液控单向阀比普通单向阀多了一个控制油口K，当控制
12、油口不通压力油而通油箱时，液控单向阀的作用与普通单向阀一样。当控制油口通压力油时，a腔通泄油口（图中未画出），就有一液压力作用在控制活塞上，推动控制活塞克服阀芯的弹簧力和液压力顶开单向阀阀芯，使阀口开启，这时，油口P1和P2接通，正反向的液流可自由通过，控制油口K通入的 控制油压力最小须为主油路压力的30%50% 。图5-14b为液控单向阀的图形符号。,图5-14 液控单向阀,在高压系统中，为了降低控制油压力，在锥阀3中心增加了一个用于卸压的阀芯6，如图所示，锥阀3开启之前，控制活塞1通过顶杆2先顶起卸压阀芯6，这时锥阀3上部的油液通过卸压阀芯上的缺口流入下腔而降压，上腔压力降低到一定值后，控
13、制活塞再将锥阀3顶起，使 P2和P1 油口完全相通。采用这种带卸压阀芯的液控单向阀，其最小控制油压力约为主油路的5%。,图5-15 带卸压阀芯的液控单向阀,带卸压阀芯的液控单向阀,2、锁紧回路,锁紧回路是控制执行元件能在任意位置停留，且停留后不会因外力作用而移动位置。 (1)用换向阀的锁紧回路 如图5-7所示，利用三位换向 阀的中位机能(0型或M型)封闭液 压缸两腔进出油口，使液压缸锁 紧。由于换向阀的泄漏，锁紧精 度较差，所以常用于锁紧精度要 求不高、停留时间不长的液压系 统中。,图5-7电磁换向阀的锁紧回路,(2)用液控单向阀的锁紧回路 如图5-16所示，当换问阀处于中位时，液压缸两腔进出
14、油口被液控单向阀封闭而锁紧。由于液控单向阀的密封性好，泄漏少，故锁紧精度高，常用于锁紧精度要求高，且需长时间锁紧的液压系统中。如工程机械、起重机等。,图5-16采用液控单向阀的锁紧回路,三、方向控制阀的常见故障及排除方法,第二节压力控制阀与压力控制回路,在液压系统中，控制液体压力的阀统称为压力控制阀。其共同特点是利用作用于阀芯上的液体作用力和弹簧力相平衡的原理进行工作。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。 压力控制回路主要是利用压力控制元件来控制系统或系统某一支路的压力，实现调压、稳压、减压、卸荷等目的，以满足执行元件对力或力矩的要求。 一、溢流阀与调压回路 溢流阀按其工作
15、原理分为直动型溢流阀和先导型溢流阀两种。直动型溢流阀一般用于低压，先导型溢流阀一般用于中、高压。 （一）溢流阀 1.直动型溢流阀 图5-17所示为滑阀型直动型溢流阀的结构图和图形符号。,图中P为进油口，T为回油口，被控压力油由P口进入溢流阀，经阀芯3的径向孔、 轴向阻尼孔a进入阀芯的下腔，作用于阀芯上。 当进油口压力较低时：阀芯处于最下端位置，进、出油口不通，阀处于关闭状态，溢流阀没有溢流。 当进口压力升高，向上的液压力达到弹簧力时：阀芯向上移动，阀口开启（此时的压力称为开启压力），溢流阀溢流。,图5-17 低压（直动型）溢流阀,阀芯开启溢流时，阀芯处于某一平衡位置，若忽略阀芯的重力、摩擦力和
16、液动力，则阀芯的受力平衡方程为 式中 p为进油腔压力；AR为阀芯下腔的承压面积；x0为调压弹簧的预压缩量；K为弹簧刚度；X为弹簧的附加压缩量 (阀口开度)。 由此可见：当通过溢流阀的流量改变时，阀口开度也改变，但因阀芯的移动量很小，所以作用在阀芯上的弹簧力变化也很小，因此可认为油液溢流时，溢流阀进口处的压力基本保持定值。 调节调压弹簧的预压缩量，可调节阀口的开启压力，从而调节了控制阀的进口压力(即调定压力)。 直动型溢流阀是利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的液压力相平衡来进行压力控制的。因此，弹簧较硬，特别是流量较大时，阀的开口大，进口压力随流量的变化较大。,这种阀只适用于系统压力较低、流量不大的场合，一般用于压力小于2.5Mpa的场合。 直动型溢流阀也有作成锥阀型或球阀型的，其工作原理与普通直动型溢流阀的相同。直动型溢流阀采取
