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1、,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Chapter 4 控制元件本章主要内容： 4.1 阀的概述 4.2 阀心的结构和性能 4.3 常用液压控制阀 4.4 常用气动控制阀 4.5 液压叠加阀、插装阀和多路阀 4.6 电液伺服控制阀 4.7 电液比例控制阀 4.8 气动比例/伺服、*数字控制阀 4.9 气动逻辑控制元件,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,目的任务:,重点难点:,了解液压传动中各种控制元件的功用、工作原理、结构形式和性能特点；掌握主要控制元件的控制机制及其
2、特性分析方法。,换向阀的位、通、滑阀机能的概念；先导式溢流阀的结构、工作原理、特性；减压阀、溢流阀的区别；调速阀的结构、工作原理、特性；比例阀与普通阀的区别；各种控制阀符号的含义。,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.1 阀的概述,阀分类-压力阀+流量阀+方向阀,压力阀+流量阀-通流截面的节流作用 p+q方向阀-通流通道的更换 d,结构-阀体+阀心（座阀或滑阀）+驱使阀心动作的元、部件（如弹簧、电磁铁）工作原理-符合孔口流量公式（控制参数各不相同）。,阀-控制液流 p+q + d,School of Mechanica
3、l Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,表4-1 阀的分类,阀可按不同的特征进行分类!,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.1.1 阀性能的基本要求,动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动小，噪声小，寿命长。,流体流过时压力损失小。,密封性能好。,结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性大。,系统
4、中所用的阀，应满足如下要求：,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.2 阀心的结构和性能,表4-2 阀口的形式及其通流截面的计算公式,了解！液压特性（方向阀）动画,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,或,；,以弧度计,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,滑阀式的阀口，当阀心在中间位置时，如沉割槽宽度B大于阀心凸肩宽度b，即Bb，则表示有正预开口；b=B，为零开口；bB，为正遮盖（即负预开口）。,Sc
5、hool of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.2.1 液动力,很多液压阀采用滑阀式结构。滑阀的阀心移动、改变阀口的开口大小或启闭时控制了液流，同时也产生着液动力。,液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。,液动力对液压阀的性能起着重大的影响。,了解！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,稳态液动力,图4-1 滑阀的稳态液动力a）液流流出阀口 b）液流流入阀口,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,瞬态液动力,图4-3
6、 瞬态液动力a）开口加大，液流流出阀口 b）开口加大，液流流入阀口,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.2.2 卡紧力,中高压阻力-液压卡紧现象。,引起液压卡紧的原因-脏物+缝隙过小+膨胀 -滑阀副几何形状误差和同心度变化,了解！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,图4-4所示为滑阀上产生径向不平衡力的几种情况。,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.2.3 阀的泄漏特性,锥阀不产生
7、泄漏。 滑阀由于阀心和阀孔间有一定的间隙，在压力作用下要产生泄漏。,滑阀用于压力阀或方向阀时，压力油通过径向缝隙泄漏量的大小，是阀的性能指标之一。 滑阀用于伺服阀时，实际的和理论的滑阀零开口特性之间的差别，也取决于泄漏特性。,定性了解！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.3 常用液压控制阀,常用的液压控制阀分为三大类方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀 。,）常见的方向控制阀分为单向阀和换向阀。）常见的压力控制阀按功用可分为溢流阀、减压阀、顺序阀。）常用的流量控制阀有节流阀、调速阀、旁通式调速阀（溢流节流阀）、分流集流
8、阀和限速切断阀等。,掌握！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,Part 4.3.1方向控制阀,表4-4 方向控制阀的类型,常用的方向控制阀的类型如表4-4所示。,基本回路图动画！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,1. 单向阀,分类：单向阀+液控单向阀,作用：油液单向流动，不能反向,图4-8 单向阀a）结构图 b）图形符号图1阀体 2阀心 3弹簧,阀心-钢球式小流量的场合,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,第四章
9、控制元件,应用：弹簧刚度较小 正向开启压力仅需0.030.05MPa 弹簧刚度较大 开启压力达0.20.6MPa 背压阀 防止倒流+分隔油路+复合阀,性能参数：正向最小开启压力+正向流动时的压力损失+反向泄漏量等。,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,第四章 控制元件,液控单向阀,普通型外泄式液控单向阀特点：反向开启时的控制压力较小+仅适用于P1腔压力较低场合,液控单向阀有普通型和带卸荷阀心型两种，每种又按其控制活塞的泄油腔的连接方式分为内泄式和外泄式两种。,图4-9 普通型液控单向阀1控制活塞 2推杆 3阀心 4弹簧,了解！,School
10、of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,液控单向阀在系统中主要用途有：,1）对液压缸进行锁闭；2）作立式液压缸的支承阀；3）某些情况下起保压作用。,观看回路动画！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,. 换向阀,换向阀是利用阀心在阀体中的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，从而使执行元件启动、停止或变换运动方向。,1）流体流经阀时的压力损失要小。2）互不相通的通口间的泄漏要小。3）换向要平稳、迅速且可靠。,对换向阀的主要要求 ：,换向阀应满足：,掌握！,School of M
11、echanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,换向阀的工作原理：,图4-11所示为滑阀式换向阀的工作原理。 作用-阀心移动可实现执行元件的正、反向运动或停止,图4-11 滑阀式换向阀工作原理和图形符号a）示意图 b）图形符号,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,换向阀的结构形式：,结构形式（通路数+工作位置 ） 换向阀的功能如图4-11: 换向阀有三个工作位置和四条通路（四个通口）（P、A、B、T），称为三位四通阀。,阀体和滑阀阀心是滑阀式换向阀的结构主体。,结构主体,观看图片与回路动画！,School
12、 of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,表4-5 滑阀式换向阀主体部分的结构形式,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,注意：-换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个是常位（阀心未受外部操纵）-常态-绘制油路液压原理图时，一般应连接在常位上！,滑阀的操纵方式,1）手动换向阀如图4-12所示：-弹簧自动复位结构的阀 工程机械。-弹簧钢球定位结构的阀机床、液压机、船舶等需保持工作状态时间较长,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件
13、,图4-12 手动换向阀（三位四通）a）弹簧自动复位结构 b）弹簧钢球定位结构,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,2）机动换向阀 -依靠挡铁或凸轮来压迫阀心移动你 实现液流通、断或改变流向。,图4-13 机动换向阀1滚轮 2阀心 3弹簧,3）电磁换向阀 -电磁铁吸力推动阀心动作来改变液流流向；-交流型+直流型（应用广泛）+交流本整型三种；-油侵入，干式、湿式和油浸式三种,观看图片与回路动画！,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,图4-14 交流二位三通电磁换向阀及其干式
14、电磁铁结构图1衔铁 2线圈 3密封圈 4推杆 5阀心 6弹簧 7阀体,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,图4-15 直流三位四通电磁换向阀及其湿式电磁铁结构图1阀体 2阀心 3弹簧座 4弹簧 5挡块 6导磁套7推杆 8街铁 9线圈,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,交流电磁铁-使用方便，起动力大，吸合、释放快，动作时间最快约为10ms；但工作时冲击和噪声较大，为避免线圈过热，换向频率不能超过60次/min；起动电流大，在阀心被卡时会烧毁线圈；工作寿命仅数百万次至一千万次以内。,直流电磁铁-体积小，工作可靠；冲击小，允许换向频率为120次/min，最高可达300次/min；使用寿命可高达两千万次以上；但起动力比交流电磁铁要小，且需有直流电源。,交流本整型电磁铁自身带有整流器，可以直接使用交流电源，又具有直流电磁铁的性能。,School of Mechanical Engineering,机械工程学院,第四章 控制元件,应用：由于电磁铁的吸力一般90N，因此电磁换向阀只适用于压力不太高、流量不太大的场合。,School of Mechanical Engineering,
