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1、第七章 液压控制阀,图7-1 单向阀的结构和符号 a） 管式 b）板式 c）符号 1阀体 2阀芯 3形密闭圈,第一节 方 向 阀 方向阀分为单向阀和换向阀两类。一、单向阀图7-1所示为单向阀的结构原理和符号，其中图7-1a为直通式结构，图7-1b为直角式结构，图7-1c为单向阀的符号。,图7-2 液控单向阀的结构原理和符号 a）结构原理 b）符号,图7-2所示为液控单向阀的结构原理和符号。,二、换向阀(一) 换向阀的工作原理（见图7-3）,图7-3 换向阀的工作原理 1阀芯 2阀体,(二) 换向阀的分类(见表7-1)(三) 换向阀的符号表示(见7-1、图7-4、图7-5)(四) 三位换向阀的中
2、位机能三位阀常态位各油口的连通方式称为中位机能。中位机能不同，阀在中位时对系统的控制性能也不相同。三位四通换向阀常见的中位机能型式、符号及其特点如表7-2所示。,表7-1 换向阀的主体结构和图形符号,表7-2 三位四通换向阀的中位机能,(五) 几种常用的换向阀 1电磁换向阀(1) 结构原理 图7-4所示为三位四通电磁换向阀的结构原理和符号。图7-5所示为二位四通电磁阀的符号，图7-5a为单电磁铁弹簧复位式，图7-5b为双电磁铁机械定位式。 双电磁铁机械定位式二位阀在性能上的优越性。 (2) 电磁铁的性能 交流电磁铁与直流电磁铁控制性能的比较。本整型电磁铁的性能。(3) 电磁球阀 符号和原理示意
3、见图7-6、7-7。和电磁滑阀作比较，了解电磁球阀的优点与缺点 。,图7-4 三位四通电磁换向阀 a）结构原理 b）符号 1-阀体 2-弹簧 3-弹簧座 4-阀芯 5-线圈 6-衔铁 7-隔套 8-壳体 9-插头组件,图7-5 二位四通电磁阀的符号 a） 单电磁铁弹簧复位式 b） 双电磁铁机械定位式,图7-6 二位三通电磁球阀的符号 a)常开型 b)常闭型,图7-7 三位四通电磁球阀的组成原理,图7-8 液动换向阀的符号 a） 换向时间不可调型 b）换向时间可调型,2液动换向阀和电液换向阀(1) 液动换向阀 工作原理与符号见图7-8a、b。,(2) 电液换向阀 电液换向阀的符号和工作原理见图7
4、-9。,图7-9 电液换向阀的符号 a）详细符号 b）简化符号,3机动换向阀和手动换向阀(1) 机动换向阀 机动换向阀也叫行程阀，其控制原理与符号见图7-10。,图7-10 机动换向阀的符号 a） 顶杆控制、二通、常闭 b）顶杆控制、二通、常开 c）滚轮控制、三通,(2) 手动换向阀 手动换向阀的控制原理与符号见图7-11。,图7-11 手动换向阀的符号 a） 自动复位式 b）机械定位式,第二节 压 力 阀 压力阀分为溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。一、溢流阀(一)溢流阀的结构原理1直动型溢流阀直动型溢流阀的结构原理如图7-12所示。直动型溢流阀一般只能用于低压或小流量处。系统压力较高时
5、就需要采用先导型溢流阀。,图7-12 直动型溢流阀 1阀体 2锥阀芯 3弹簧 4调压螺钉,7-13 先导型溢流阀 1先导阀 2主阀 P进油口 T回油口 X外控口 R阻尼孔,2先导型溢流阀 先导型溢流阀的结构原理可见图7-13。,先导型溢流阀的稳压性能优于直动型溢流阀，但灵敏度低于直动型溢流阀。图7-14所示为溢流阀的符号。,图7-14 溢流阀的符号 a）一般符号或直动型符号 b）先导型符号,图7-15 溢流阀的应用 a） 用于溢流稳压 b） 用于防止过载 c） 用于远程调压,(二)溢流阀的应用图7-15所示为溢流阀的三种应用实例。,二、减压阀先导型减压阀的结构原理可见图7-16a，减压阀的符号
6、如图7-16b、图7-16c所示。,图7-16 减压阀 a）结构原理 b）先导型符号 c）一般符号,减压阀与溢流阀相比较，有三点主要区别可从它们二者的符号中看出。图7-17所示为减压阀的应用举例。,图7-17 减压阀应用举例,三、顺序阀1结构原理图7-18a所示为一种直动型顺序阀的结构原理。在图7-18a中，控制活塞下方的控制压力油经内部通道直接来源于阀的进口，这种控制方式的顺序阀称为内控顺序阀。图7-18b为内控顺序阀的符号。若将图7-18a所示的阀稍加改装，即将下盖转过90安装，并打开外控口X的堵头，接通外控油路，就成了外控顺序阀。外控顺序阀的符号如图7-18c所示。,图7-18 顺序阀
7、a）结构原理 b）内控式符号 c）外控式符号 1调压螺钉 2弹簧 3上盖 4阀体 5阀芯 6控制活塞 7下盖,2应用举例图7-19所示为机床加工常用的定位夹紧油路。这里，顺序阀和单向阀并联工作。图中带点划线框的组合图形即为单向顺序阀的符号。,图7-19 顺序阀应用举例,四、压力继电器图7-20所示为单柱塞式压力继电器的结构原理。,图7-20 单柱塞式压力继电器 a）结构原理 b）符号 1-柱塞 2-限位挡块 3-顶杆 4-调节螺杆 5-微动开关,压力继电器的性能指标主要有两项：(1) 调压范围 即发出电信号的最低和最高工作压力间的范围。打开面盖，拧动调节螺杆4，即可调整工作压力。(2) 通断区
8、间 压力继电器发出电信号时的压力称为开启压力，切断电信号时的压力称为闭合压力。开启压力与闭合压力之差称为通断区间。图7-21是压力继电器的应用举例。,图7-21 压力继电器应用举例,第三节 流 量 阀流量阀用于控制液压系统中液体的流量。常用的流量阀有节流阀、调速阀等。流量阀是液压系统中的调速元件，其调速原理是依靠改变阀口的通流截面积来控制液体的流量，以调节执行机构 (液压缸或液压马达) 的运动速度。,一、节流阀1节流阀的结构原理图7-22a所示为节流阀的结构原理。图6-22b为节流阀的符号。,图7-22 节流阀 a）结构原理 b）符号,2 节流阀的流量特性根据式 p =Rqn 有 q(p /R
9、 )1/n 令j =1/n 则 q(p /R )j (p)j/Rj根据流体力学分析，有 1/R jCAT 因此得节流阀流量特性方程q CAT (p)j 式中 q通过节流阀的流量；C与阀口形状、几何尺寸、油液性质有关的系数； AT 阀口的通流截面积；p 节流阀前后的压力差；j指数，由阀口结构形式所决定，通常0.5j1 。,由流量特性方程可知：1) 当阀口形状、结构尺寸及油液性质、节流阀前后的压力差一定(C、P一定)时，只要改变阀的通流截面积，便可调节流量。2) 当阀口通流截面积调整好以后(一定)，若阀的前后压力差或油的粘度发生变化(P或C值变化)，通过节流阀的流量也要发生变化。在实际使用中，一方
10、面由于执行机构的工作负载经常变化，导致节流阀前后的压力差变化；另一方面由于油温变化，会导致油的粘度变化，所以通过节流阀的流量也经常发生变化，使工作部件运动不平稳。,二、调速阀1工作原理对于运动平稳性要求较高的液压系统，通常采用调速阀。调速阀是由减压阀和节流阀串联而成的组合阀。这里所用的减压阀跟以前介绍的先导型减压阀不同，是一种直动型减压阀，称定差减压阀。用这种减压阀和节流阀串联在油路里，可以使节流阀前后的压力差保持不变，从而使通过节流阀的流量亦保持不变，因此，执行机构的运动速度就得到稳定。调速阀的稳速原理可通过图7-23a的分析得到了解。调速阀的符号如图7-23b、c所示。,图7-23 调速阀
11、的工作原理和符号 a）工作原理 b）详细符号 c）简化符号,2流量的温度补偿在一般情况下，上述调速阀能获得较好的稳速性能。但是当通过的流量很小时，油的粘度变化对流量的影响就比较大。所以当油温升高使油的粘度变小时，通过调速阀的流量仍会增大。为了减小温度对流量的影响，可以采取一种补偿措施，做成温度补偿调速阀。温度补偿调速阀的结构原理如图7-24所示。,图7-24 流量的温度补偿 1阀芯 2温度补偿杆,第四节 比例阀、插装阀和数字阀一、比例阀比例阀可以根据电信号的强弱，成比例地控制液压系统的压力、流量和方向。比例阀由两部分组成：液压部分和电气部分。液压部分的结构原理和普通阀基本相同，而电气操纵部分是
12、一种比例电磁铁。当通入电磁铁的电流大小受到控制时，阀芯所受的力或位移也按比例地得到控制，这样就能很方便地对系统中的压力、流量和方向实行自动连续的调节。图725为直动型比例溢流阀的结构原理图。,图7-25 直动型比例溢流阀的结构原理 1比例电磁铁 2推杆 3弹簧 4锥阀 5进油口 6回油口,在液压系统中应用比例阀，可以实现电液比例控制。与使用普通液压元件的控制系统相比较，电液比例控制的好处是明显的。图7-26为应用比例溢流阀的自动连续调压回路。,图7-26 应用比例溢流阀的自动连续调压回路 1先导型溢流阀 2比例溢流阀 3电信号放大器,二、插装阀如图7-27a所示为插装阀的结构原理，图7-27b
13、为插装阀的一般符号。,图7-27 插装阀 a） 结构原理 b）符号 1控制盖板 2阀套 3弹簧 4阀芯 5插装块体,图7-28 插装方向控制阀 a）单向阀 b）二位二通换向阀 c）二位三通换向阀 d）二位四通换向阀,图7-28示出几个插装方向控制阀的实例。,图7-29示出插装压力控制阀的结构原理和符号。图7-30给出了带有手动调节推杆的插装节流阀的符号,图7-29 插装压力阀 a）结构原理 b）插装溢流阀符号 1-先导阀 2-主阀芯 R-阻尼孔,图7-30 插装节流阀的符号,插装阀及其集成系统有如下特点：1) 插装主阀结构简单，通流能力大，故用通径很小的先导阀与之配合便可构成通径很大的各种插装
14、阀。2) 不同的阀有相同的插装主阀，一阀多能，便于实现标准化。3) 泄漏小，又便于实现无管连接，先导阀功率又很小，具有明显的节能效果。,三、数字阀数字阀的全称为电液数字控制阀。当今技术较成熟的是增量式数字阀，即用步进电动机驱动的液压阀，已有数字流量阀、数字压力阀和数字方向流量阀等系列产品。图7-31所示为增量式数字流量阀。,图7-31 数字流量阀 1步进电动机 2滚珠丝杆 3阀芯 4阀套 5连杆 6传感器,第五节 液压伺服阀和电液伺服阀液压伺服阀和电液伺服阀是液压伺服系统中的控制元件。一、液压伺服阀1滑阀滑阀有单边、双边和四边控制三种形式。图7-32所示为单边滑阀的工作原理。,图7-32 单边
15、滑阀的工作原理,图7-33 双边滑阀的工作原理,图7-33所示为双边滑阀的工作原理。,图7-34 四边滑阀的工作原理,图7-34所示为四边滑阀的工作原理。,单边、双边和四边滑阀的控制作用是相同的。控制边数越多，控制质量就越好，但其结构工艺性也越差。2喷嘴挡板阀图7-35所示为双喷嘴挡板阀的工作原理。,图7-35 双喷嘴挡板阀的工作原理 1挡板 2、3喷嘴 4、5节流小孔,喷嘴挡板阀的优点是结构简单，加工方便，运动部件的惯性小，反应快，精度和灵敏度高。缺点是无功损耗大，抗污染能力较差。喷嘴挡板阀常用作多级放大伺服控制元件中的前置级。由上述可知，液压伺服系统由控制元件、执行元件、反馈装置和液压能源等几个基本环节所组成，其组成原理可见图7-36方块图。,图7-36 液压伺服系统组成原理方块图,二、电液伺服阀电液伺服阀是电液联合控制的多级伺服元件，它能将微弱的电气输入信号放大成大功率的液压能量输出。1电液伺服阀的结构原理电液伺服阀由电磁和液压两部分组成。电磁部分是一个力矩马达，液压部分是一个两级液压放大器。(1) 力矩马达 其组成及工作原理见图7-37。(2) 液压放大器 实现两级放大，即前置放大和功率放大，工作原理见图7-37。,
