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1、第五章 液压传动调节与控制元件主要内容：本章主要讲述各类液压控制阀的工作原 理、结构特点和应用。要掌握方向、压力和流量控 制阀的工作原理、结构特点、职能符号图以及在液 压系统中的具体应用。 重点：单向阀、换向阀工作原理，三位滑阀中位机 能，溢流阀、减压阀、顺序阀的工作原理、性能和 应用，节流阀和调速阀工作原理、性能。 难点：卡紧现象，三位换向阀的中位机能，调速阀 的工作原理。液压控制阀对液压系统所需的液体压力、流动方 向、流量大小进行控制调节，以满足执行元件克 服外部载荷、改变运动方向和运动速度的要求。结构性能原理应用学习注意四个要点5.1 5.1 液压阀概述液压阀概述一 液压阀的基本结构及工
2、作原理液压阀的基本结构 阀芯 阀体 阀芯驱动装置 滑阀形式 锥阀形式 球阀形式 与阀芯配合的 阀体孔阀座孔 外接油管的进出口 手动 弹簧和电磁铁 液压 工作原理：利用阀芯在在阀体内的相对运动来控制阀口的 通断及开口的大小，以实现压力、流量和方向控制。手柄阀 芯复位弹簧1.按用途分类压力控制阀用来控制和调节液压系统液流压力的阀类， 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类 ，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例 流量阀等方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。二 液压阀的分类2.根据阀芯结构形式分类滑阀滑阀为间隙密封，阀芯
3、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。3.根据操纵方式分类有手动操作、机动、电磁铁控制、电液动控制、液压控制等。4.根据安装连接形式不同分类管式连接：阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。板式连接 :阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。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:是板式连接阀的一种发展形式。 液压控制阀的集成块液压控制阀的集成块n动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。n阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关
4、闭时，密 封性能要好。n所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外干扰时 变化量要小。n结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。三 对液压阀的基本要求5.2 5.2 方向控制阀方向控制阀它包括单向阀和换 向阀。单向阀有普通单向 阀和液控单向阀。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。方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断 关系的阀类。普通单向阀是只允许液流一个方向流动，反向则被截止的方 向阀。图形符号左端进油，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
5、关闭，油液被截止不能通过。一 单向阀（又称止回阀 ）要求： 开启压力要小；反向密封良好、泄漏要 小；通流阻尼小；动作灵敏；阀芯运动 平稳，无振动、冲击或噪声1.普通单向阀按进出口流道分布形式分：直通式和直角式。 按阀芯形式分：钢球式和锥阀式。后者导向性好、 密封可靠。 单向阀中的弹簧仅用来克服摩擦力、阀芯自重和惯 性力。所以选用弹簧刚度小的弹簧，仅在作背压阀 使用时，才选用刚度较大的弹簧，没有弹簧时，需 要垂直安装。 1一阀体；2一阔芯；3一弹簧；A一进油口； B一出油口。 管式阀板式阀图5.11 普通单向阀直通式直角式25134图中，用单向阀5将 系统和泵隔断，泵开 机时泵排出的油可经 单向
6、阀5进入系统;泵 停机时，单向阀5可 阻止系统中的油倒流 。 （1）用单向阀将系统和泵隔断安装在泵的出口，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 油液倒流经泵回油箱。普通单向阀的应用(2)用单向阀将两个泵隔断在下图中，1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。低压时 两个泵排出的油合流，共同向系统供油。高压时，单向阀的反 向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的 控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2 单独往系统供油，其压力决定于阀4。这样，单向阀将两个压力 不同的泵隔断，不互相影响。2143(3) 用单向阀产生背压在右图中，高压油进入
7、缸的 无杆腔，活塞右行，有杆腔中的 低压油经单向阀后回油箱。单向 阀有一定压力降，故在单向阀上 游总保持一定压力，此压力也就 是有杆腔中的压力，叫做背压， 在缸的回油路上保持一定背压， 可防止活塞的冲击，使活塞运动 平稳。此种用途的单向阀也叫背 压阀。背 压 阀pb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。(4)用单向阀和其它阀组成复合阀由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节 流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方 向流动时，因
8、单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出 。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远 比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来 快速回油。从而可以改变缸的运动速度。当控制油口不通压力油时，油液只能从p1p2； 当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自 由通过。图形符号2.液控单向阀2.液控单向阀应用液控单向阀具有良好的单向密封性能，常用于执行元件需要较长 时间保压、锁紧等情况，也用于防止立式液压缸停止时的自动下 滑和速度换接等回路中。 二、换向阀换向阀的功用是控制油液的通断和流动方 向，控制执行元件的启动、停止、变速和换向 。换向阀的工作原理是通过改变阀芯在阀体 中的位
9、置来控制油口的连通或闭死状态，从而 控制油液的流向换向阀的工作原理换向阀的工作原理 TPAB如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 P、A、B、T。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：P压力油口； A、B工作油口； T回油口。PTBAPTBAP TA BTPABP TA BTPABTPABP TA B换向阀的分类按结构形式按阀体连通 的主油路数按阀芯在阀体 内的工作位置滑阀式、转阀式。 两通、三通、四通等（通指进、出油 口的数量 ）两位、三位、四位等按操作阀芯 运动的方式手动、机动、电磁动、液动、电液动等滑阀式换向阀的典型结构分析阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也
10、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，接通或关闭与沉割槽 相通的油口。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 。滑阀式换向阀的三大基本概念1）“通”和“位”的概念； 2）滑阀机能； 3）操纵方式。“位”阀芯的工作位置；“通”通油口数 术语1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”。2）一个方框上与外部相连接的主油口数有几个，就表示几“通”。3）用方框内的箭头表示该位置上油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际流向。4）方框内的符号“”或“”表示此通路被阀芯封闭，即不通。5）通常换向阀与系统供
11、油路连接的油口用P表示，与回油路连接的回油口用T表示，而与执行元件相连接的工作油口用字母A、B表示。6）换向阀都有二个或二个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力作用时所处的位置。图形符号中的中位是三位阀的常态位，利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制液压系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。滑阀图形符号的含义2)阀芯操纵方式机动换向阀机动式换向阀是依靠安装 在运动部件上的液压行程 挡块或凸轮推动阀芯从而 实现换向的阀类。常用于 控制机械运动部件的行程 ，故又称行程换向阀。电磁换向阀阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。电磁铁不得 电，阀芯在
12、右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位）， 油口p与A通，B不通；电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推 杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口p与B通，A不通。 电磁铁可以是直流、交流或交流整流的。 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）。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 在阀芯端部产生的推力来使阀芯移 动，从而改变阀芯的位置。由于液动力可产生较大的推动力， 因此液动换向阀适用于高压、大流 量的场合。电液换向阀 电液换向阀是由电磁换向阀 与液动换向阀组合而成， 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阀控制 油路的方向，称为先导阀。电磁
13、换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向 阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。电液换向 阀用在大 流量的液 压系统中 。3）滑阀的中位机能n三位的滑阀在中位时各 油口的连通方式体现了 换向阀的控制机能，称 之为滑阀的中位机能。不同滑阀机能的滑阀，阀 体是通用的，仅阀芯台肩 的尺寸和形状不同。 滑阀机能的应用： 使泵卸载的有H、K、M型 ；使执行元件停止的有O 、M型；使执行元件浮动 的有H、Y型；使液压缸实 现差动的有P型。注意： 图形符号所 表达的滑阀 功能与中位 机能的区别 。液压卡紧现象液压卡紧现象从理论上讲，阀芯换向只要克服阀芯与
14、阀体的摩擦力以及复位弹簧的弹力就 可移动。但是，由于阀芯几何形状的偏差以及阀芯与阀体的不同心，在中、高压 控制油路中，当阀芯停止一段时间后或换向时，阀芯在操纵动力作用下不移动， 或操纵动力解除后，恢复弹簧不能使阀芯复位，这种现象叫做液压卡紧现象。阀 芯的卡紧现象是由于阀芯所受径向力不平衡所造成，它会使操纵费力，液压动作 失灵，故必须尽可能地排除产生卡紧的因素。 提高几何精度开 环形均压槽 解决措施5.2 方向控制阀5.2.2 换向阀2.转阀式换向阀通过操纵机构使阀芯在阀体内 做相对转动，从而改变各油口 通断状态的阀类。 因存在径向不平衡力，使得旋转阀芯的力较大，操纵费劲， 阀芯容易磨损，且密封
15、性能差，内泄漏大，故一般用作低压 小流量的先导阀或小型换向阀。 5.2 方向控制阀5.2.2 换向阀3.球式换向阀也称电磁球阀。通过电磁力推 动钢球运动来实现油路通断或 切换的阀类。 对换向阀的性能要求换向可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，一般用工作极限曲线表示。压力损失包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除 与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，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。泄漏不仅带来功率损失，而且引起油液发热。因此 阀芯与阀体要同心，并要有足够的封油长度。 换向平稳性就是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；换行频率为60240次/min。
