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1、第四章 液压控制元件,南京农业大学重点课程液压传动技术,2,2019/1/14,主 要 内 容,概述 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 液压阀的连接,3,2019/1/14,1 概述,液压阀的作用： 对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期控制，以满足负载的工作要求。 共性： 结构：阀体、阀芯、操纵机构（弹簧或电磁铁等）； 工作原理：符合孔口流量公式 q=KApm 。 基本要求： 动作灵敏、使用可靠，冲击和振动小，寿命长； 压力损失要小，密封性能好，无外泄漏； 结构简单，使用方便，通用性好。,4,2019/1/14,液压控制阀的分类,5,2019/1/14,6,2019/1/14,
2、7,2019/1/14,2 方向控制阀,方向控制阀的作用：通断油路，或者是改变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止，改变其运动方向。,方向 控制阀,单向阀,换向阀,普通单向阀,液控单向阀,按通路分：二通、三通、四通、,按工作位置分：二位、三位、四位、,按控制方式分,电磁换向阀,液控换向阀,按操纵方式分,手动换向阀,机动换向阀,气动换向阀,8,2019/1/14,2 方向控制阀,单向阀 作用:控制油液的单向流动. 性能要求:正向流动阻力损失小,反向密封性好,动作灵敏. 普通单向阀:液流从P1流入时,克服弹簧力将阀芯顶开,流向P2.液流反向流入时,阀芯在液压力和弹簧力的作用下关闭阀口,
3、使液流截止.,9,2019/1/14,10,2019/1/14,11,2019/1/14,主要用途： 选择液流方向； 区分高低压油； 保护泵正常工作（防止压力突然增高，反向传给泵，造成反转或损坏）； 泵停止供油时，保护缸中活塞的位置； 作背压阀用，提高执行元件的运动平稳性（背压作用保持低压回路的压力）。 与其他控制阀并联使用。,12,2019/1/14,13,2019/1/14,液控单向阀 控制口无压力油（Pk=0）通过时,它和普通单向阀一样,压力油只能从P1流向P2,不能反向倒流.当控制口接通控制油压时,即可推动控制活塞1,顶开单向阀的阀芯2,使反向截止作用得到解除,液体即可在两个方向自由通
4、流.,14,2019/1/14,15,2019/1/14,16,2019/1/14,液控单向阀的应用： 保持压力；实现液压缸的锁紧；大流量排油等,17,2019/1/14,换向阀 作用：利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或换向，实现液压执行元件的启动、停止和换向. 主要要求： 压力损失小， 泄漏小， 换向平稳、迅速可靠 工作原理 分类: 运动方式:滑阀和转阀 操作方式:手动机动电磁动液动和电液动 阀芯位置:二位三位等 通路:二通三通四通和五通等,18,2019/1/14,滑阀:,19,2019/1/14,阀芯与阀体的滑动配合间隙 当阀芯直径小于20mm时，间隙为0.0070.015mm
5、； 当阀芯直径大于20mm时，间隙为0.0150.025mm。 阀芯和阀体的表面粗糙度Ra0.16m 阀芯体的圆度和圆锥度： 当直径小于20mm，公差为0.003mm 当直径大于20mm，公差为0.005mm,20,2019/1/14,转动式换向阀,21,2019/1/14,22,2019/1/14,换向阀的结构 手动换向阀:利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向.,应用:适用于动作频繁,工作持续时间短的场合,操作较安全,常用于工程机械的液压系统.,23,2019/1/14,机动换向阀(行程阀):控制运动部件的行程,借助安装在工作台上的挡铁或凸轮使阀芯移动,控制油液流动方向,其通常是二位的.,24
6、,2019/1/14,25,2019/1/14,电磁换向阀:电磁铁通电吸合与断电释放推动阀芯控制液流方向.是电气与液压系统间的信号转换元件,信号由液压设备中的按钮开关限位开关行程开关等电气元件发出.,26,2019/1/14,液动换向阀：阀芯由油液的压差来移动的,27,2019/1/14,28,2019/1/14,电液换向阀：电磁滑阀和液动滑阀组合而成，电磁滑阀起先导作用，用较小的电磁铁就能控制较大的液流。,29,2019/1/14,调节主阀芯的移动速度,30,2019/1/14,换向阀的性能和特点 三位阀中位机能:阀芯在中间位置时各油口的连通情况.不同的中位机能可通过改变阀芯的形状和尺寸得到
7、.,31,2019/1/14,32,2019/1/14,滑阀的液动力:稳态液动力和瞬态液动力 液压卡紧现象:主要原因是来自滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力;脏物进入缝隙;缝隙过小,油温升高造成阀芯膨胀而卡死.,33,2019/1/14,34,2019/1/14,方向阀选用 换向频繁，没有自动化要求，但要求使用安全、可靠可选手动换向阀 动作要求迅速、操纵方便、远距离控制、自动化程度高时，可选机动换向阀或电磁换向阀 流量大、换向时间需要调节，可选液动换向阀或电液换向阀,35,2019/1/14,图示回路中，当电磁铁1YA或2YA通电时，液压缸并不动作，这是什么原因？,中位机能
8、是M型的，液压泵启动后经阀的中位卸荷，其输出油压为零或很低，所以尽管1YA或2YA通电，但由该泵所提供的控制油压却推不动主阀液压阀的阀芯，故电液换向阀不能移动、切换，因此液压缸不功。,36,2019/1/14,用途： 控制油液压力； 利用压力作为信号来控制执行元件和电气元件的动作，使液压系统实现调压、稳压、减压、安全保护和执行件顺序动作。 共同特点： 利用油液压力作用在阀芯上的推力与弹簧力平衡在不同位置上，以控制阀口开度来实现压力控制。,3 压力控制阀,37,2019/1/14,溢流阀 作用：对液压系统定压或进行安全保护。 用途:常用于节流调速系统中,和流量控制阀配合使用,调节进入系统的流量,
9、并保持系统的压力基本恒定.,溢流阀2并联于系统中,进入液压缸4的流量由节流阀3调节.由于,泵1的流量大于4所需的流量,油压升高,将溢流阀2打开,多余的油液经阀2流回油箱,系统压力基本保持不变.,38,2019/1/14,性能要求:,过载保护的溢流阀称为安全阀.,正常工作时,阀2关闭,不溢流,只有系统发生故障压力升至安全阀的调整值时,阀口才打开,使变量泵排出的油液经阀2流回油箱,以保证系统的安全.,定压精度高:阀流量变化时,系统压力变化要小. 灵敏度高:缸突然停止运动时,溢流阀要迅速开打. 工作平稳:无振动和噪音. 阀关闭时,密封好,泄漏小.,39,2019/1/14,用于产生背压：将溢流阀串联
10、在回油路上使之造成一定的回油阻力，产生背压，使执行元件运动平稳。,40,2019/1/14,结构： 直动式:压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡,以控制阀芯的启闭动作. 由p=Fs/AR,溢流阀是利用被控压力作为信号来改变弹簧的压缩量,从而改变阀口的通流面积和系统的溢流量来达到定压目的. 定压精度低. p2.5MPa的小流量场合.,进油口,回油口,阻尼孔,弹簧,阀芯,41,2019/1/14,42,2019/1/14,先导式:用刚度不太大的弹簧即可调整较高的开启压力,进油口,回油口,阻尼孔,先导阀,阀芯,当进油口压力较低,导阀上的液压作用力小于弹簧5的作用力,导阀关闭,没有溢流.,进油口压力
11、升高到作用在导阀上的液压力大于导阀弹簧作用力时,导阀打开,实现溢流.,43,2019/1/14,44,2019/1/14,减压阀 定义:使出口压力低于进口压力的控制阀. 作用:减低液压系统中某一回路的油液压力,使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出. 应用:夹紧系统、润滑系统和控制系统. 分类:定值输出减压阀定差减压阀定比减压阀.,45,2019/1/14,定值输出减压阀,工作原理,直动式减压阀:阀不工作时,阀芯处于最下端,进出油口相通,即阀是常开. 出口压力增大,阀芯上移,关小阀口;出口压力减小,阀芯下移,开大阀口.使出口压力维持在调定值上.,进油口,出油口,阀芯,弹簧,46,201
12、9/1/14,47,2019/1/14,先导式减压阀:,导阀,进油口,出油口,主阀,48,2019/1/14,49,2019/1/14,先导式减压阀和先导式溢流阀比较： 减压阀出口压力不变，溢流阀进口压力不变 不工作时，减压阀进出油口互通，溢流阀不通 减压阀的导阀泄油口接油箱，溢流阀出油口通油箱,50,2019/1/14,定差减压阀:使进出油口之间的压力差等于或近似于不变.,进油口(高压),出油口(低压),节流口,阀芯,阀芯上的压力差与弹簧力相平衡,只要尽量减小弹簧刚度ks和阀口开度xR,就可使压力差p近似地保持为定值.,51,2019/1/14,定比减压阀：使进、出油口压力比值维持恒定,阀芯
13、力的平衡方程:,xc是阀口开度为xR=0时的弹簧预压缩量,忽略弹簧刚度,则,由上式可见,选择阀芯的作用面积A1和A2,便可得到所要求的压力比,且比值近似恒定.,52,2019/1/14,顺序阀：控制系统中各执行元件动作的先后顺序,分类,用阀进油口压力控制阀芯的启闭,用外来的压力油控制阀芯的启闭,用于低压系统,用于中高压系统,53,2019/1/14,直动式顺序阀,54,2019/1/14,先导式顺序阀,顺序阀与溢流阀的结构基本相似,但顺序阀的出油口通向系统的另一压力油路,而溢流阀的出油口通油箱.,55,2019/1/14,阀的铭牌不清楚时，不用拆开，如何判断哪个是溢流阀、减压阀和顺序阀？ 第一
14、步：认出减压阀。根据进、出油口的连通情况判断。减压阀在静止状态时是常开的，进出油口相通；溢流阀和顺序阀在静止状态时是常闭的。向各阀进油口注入清洁的油液能从出油口通畅地排出大量油液的是减压阀。 第二步：油口多者是顺序阀，少者是溢流阀。（直动式溢流阀有进油口P和出油口T，直动式顺序阀还有泄油口；先导式溢流阀有进出油口和一个外控口，而且遥控口不用时用丝堵堵死，所以从表面上看只有两个孔，而先导式顺序阀有进出油口、泄油口和外控口各一。）,56,2019/1/14,压力继电器:将油液压力信号转换成电信号的电液控制元件.,作用:根据系统压力变化,自动接通或断开电路,实现程控制或安全保护. 在系统中一般是放置
15、在紧靠执行机构的主油路旁.,57,2019/1/14,58,2019/1/14,59,2019/1/14,60,2019/1/14,4 流量控制阀,流量控制阀是依靠改变阀口通流面积的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀。 节流阀的节流口的基本形式:薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔.流量q与压差p的关系为:q=KApm,61,2019/1/14,为保证流量稳定,节流口的形式以薄壁小孔较为理想.,p的影响:通过薄壁小孔的流量受到的影响最小.,薄壁 小孔,细长孔,温度的影响:对于薄壁小孔,粘度对流量几乎没有影响.,节流口堵塞的影响:对于薄壁小孔不易堵塞.,62,2019/1/14,常用的节流口形式及用
16、途,针阀式节流口：通道长，湿周大，易堵塞，流量受油温影响较大。一般用于对性能要求不高的场合。,偏心槽式节流口：性能与针阀式节流口相同，但容易制造，缺点是阀芯上的径向力不平衡，旋转阀芯时较费力，一般用于压力较低、流量较大和流量稳定性要求不高的场合。,63,2019/1/14,轴向三角槽式节流口：结构简单，水力直径中等，可得到较小的稳定流量，且调节范围较大，但节流通道有一定的长度，油温变化对流量有一定的影响，目前被广泛应用。,周向缝隙式节流口：性能接近于薄壁小孔，适用于低压小流量场合。,轴向缝隙式节流口：与（d）相似。,64,2019/1/14,节流元件调节流量的条件：要求有一个接受节流元件压力信号的环节，即与节流元件并联的溢流阀或恒压变量泵，来补偿节流元件的流量变化。,图(b)节流阀起不到调节流量的作用.液压泵输出的液压油全部经节流阀进入液压缸.改变节流阀节流口的大小,只是改变液流流经节流阀的压力降.节流口小,流速快;节流口大,流速慢,而总的流量是不变的,因此液压缸的运动速度不变.,65,2019/1/14,液
