《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 新型液压元件 与集成技术 (New-type Hydraulic Component & Integrated Technology) 授课教师：龙威 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 –掌握新型液压元件（插装阀、叠加阀、数字元件等） 的工作原理、结构及特点 教学目的教学目的 – 了解和掌握新型液压元件及系统中的比例控制技术 –了解和掌握新型液压元件及系统中的数字控制技术 – 了解和掌握新型液压元件及系统的集成技术等学科理论 和知识 –了解采用新型液压元件的液压控制系统设计方法 –对新型液压元件有一个初步的认识和了解，并掌握相 关知识 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 新型液压元件 及集成技术 新型液压 阀与集成 系统 电液比例技术 的基础理论 液压控制 放大器 电液比例控 制系统与集 成技术 插装阀及其 集成技术数字式液 压元件与 集成技术 液压元件 叠加集成 技术 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 第五章第五章 插装阀及其集成技术插装阀及其集成技术 传统的液压控制元件大多被设计成采用标准连接方式（ 板式、管式、法兰式）的结构，并根据其独立的控制功能被 分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等三大类，且形 成了被称为“单个元件”的结构。
在集成液压回路或系统时，则根据负载的要求，只能选 择一定规格和功能的标准元件进行组合随着工业技术的进 步和发展，对液压控制技术提出了更高的要求，不仅在控制 的功率和速度上大大提高，而且提出了实现合理控制和控制 过程的柔性连接等要求 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 二通插装阀的基本构件为标准化、通用化、模块化程度 很高的插装式阀芯、阀套、插装孔和能适合各种控制功能的 盖板，具有液阻小、通流能力大、动作块、密封性能好、泄 漏少、一阀多能、噪声小、自动化程度高等特点，已发展成 为高压大流量领域的主导控制阀品种 根据W.Backe教授的“液阻理论”，把各类控制阀阀口 在功能上都可看成固定的，或可控的液阻，不论是方向、流 量、压力的控制都可归结为对液阻的控制 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 液阻理论液阻理论 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 技术特点技术特点 二通插装阀的技术特征：主要是“单个控制阻力”和“ 一阀多机能”两个特征。
（1）二通插装阀的单个控制组件都可以按液阻理论，做成 一个单独受控的阻力这种结构被称为单个控制阻力 （2）这些“单个控制阻力”由主级和先导级组成，根据先 导控制信号独立地进行控制这些控制信号可以是开关式的 ，也可以是位置调节、流量调节和压力调节等连续信号 （3）根据对每一个油腔的控制主要是对它的进油和回油的 阻力控制的基本准则，因此，原则上可以对一个油腔分别设 置一个输入阻力和一个输出阻力按照这种原理工作的控制 回路被称为单个控制阻力回路 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 与传统的液压阀比较，二通插装阀控制技术具有下列优点： （1）通过组合插件与阀盖，可构成方向、流量以及压力等多种控制功 能，实现“一阀多机能” （2）流动阻尼小，通流能力大，特别适宜大流量的场合插装阀的最 大通径可达200～250mm，通过的流量可达20000L/min （3）绝大部分是锥阀结构，内泄漏非常小，无卡死现象 （4）动作速度快因为它靠锥面密封和切断油路，阀芯稍一抬，油路 便马上接通 此外，阀芯的行程较小，质量较滑阀轻，因此阀芯动作灵敏，特别适宜 于高速开关的场合。
（5）抗污染能力强，工作可靠 （6）容易实现和比例控制技术、数字控制等新技术的结合，且能实现 “软”控制、整体式集成，块式和叠加式集成可以适用于各种高水基 或难燃介质 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 二通插装阀按其功能可分为三大类 （1）插装压力控制阀：用来控制系统中压力，以满足执行 元件对力或力矩的要求如溢流阀、减压阀、顺序阀等 （2）插装流量控制阀：用来控制系统中液体的流量，以满 足执行机构对调速的要求如节流阀、调速阀、溢流节流阀 等 （3）插装方向控制阀：用来控制液压系统中液流的方向 如单向阀、液控单向阀、换向阀等 二通插装阀按控制方式可分为通断式和比例式 二通插装阀按安装方式可分为盖板插装式和螺纹插装式 分类分类 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 插装阀的结构和工作原理插装阀的结构和工作原理 典型的二通插 装阀由插装件、控 制盖板和先导控制 阀三部分组成 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 1.插装件 又称主阀组件它是由阀芯、阀套、弹簧和密封件四个 部分构成，如图所示。
有时根据需要在阀芯内设置节流螺塞 或其他控制元件，阀套内可设置弹簧挡环等其主要功能是 ，将其插装在插装阀块体（或称集成块体）中，通过它的开 启、关闭动作和开启量的大小，来控制主油路液流的通断或 压力的高低、流量的大小从而实现对液压执行机构的方向、 压力和速度的控制按阀芯、阀套的密封配合形式，有开启 型和关闭型按阀芯的形状可分为锥阀与滑阀两大类，通称 为座阀绝大部分插装件都采用锥阀结构，只有在减压阀（ 包括用作二通流量控制阀的压力补偿器组件）等组件中采用 滑阀结构在锥阀组件中，锥形阀芯与阀套通常都呈线状密 封配合，但有时也有一定的重叠量 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 （1）面积比 面积比是指座阀阀芯处于关闭位置时阀芯控制腔液压作用 面积Ax和阀芯在主油口A和B处的液压作用面积AA、AB的比 值 根据用途不同，面积比有<1和＝1两种情况滑阀的面积 比都是1:1；锥阀中通常按面积比分为A(1:1.2)、B(1:1.5)、 C(1:1.0)、D(1:1.07)、E(1:2.0)等类不同面积比的获得，一 般保持Ax不变，通过改变面积AA、AB来实现。
插装阀的流向 和开启压力与面积比有很大的关系插装阀的基本流动方向一 般为A→B只有锥阀才可以实现双向通流，而面积比为1:1的 滑阀不可能双向流通 插装件的结构参数插装件的结构参数 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 （2）阀芯的尾部结构 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 2 控制盖板 由盖板体、节流螺塞、内嵌先导控制元件以及其他附件等 组成它主要用来固定插装件并保证密封；内嵌先导控制元件 和节流螺塞；安装先导控制阀以及位移传感器、行程开关等电 气附件；沟通阀块体内控制油路和主阀组件的连接并实施控制 按控制盖板的不同控制功能，可分为控制盖板、压力控制盖 板及流量控制盖板三大类当盖板具有两种以上控制功能时， 称为复合控制盖板因为控制盖板主要参与对插装件的先导控 制，给插装件以指定的控制功能，所以和先导控制阀一起构成 了先导控制部分，又叫先导级盖板有方形和圆形方形用在 公称通经为63mm以下，见图 a）；圆形用在公称通经大于 80mm的场合见图 b) 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 3 先导元件 主要指先导控制阀，它是二通插装阀控制中一个非常重要 的组成部分。
它是安装在控制盖板上，实施对主阀组件动作的 控制通径较小（φ6mm和φ10mm）的控制阀主要有球式 或滑阀式电磁换向阀及其叠加阀组和控制盖板一起实施对主 阀的控制，构成控制组件先导控制阀除了以板式连接或叠加 式连接安装在控制盖板上以外，还经常以插入式连接方式安装 在控制盖板内部，有时也固定在阀体上 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 工作原理工作原理 插装阀的工作原理是 依靠控制腔（x腔）的压力 大小来启闭的控制腔压 力大时，阀口关闭；压力 小时，阀口开启图示的 位置为阀口关闭A腔与B 腔不通，先导控制元件二 位三通电磁阀带电时，阀 口开启，A腔B腔接通 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 典型插装阀典型插装阀--------插装方向控制阀插装方向控制阀-- --插装单向阀插装单向阀 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 典型插装阀典型插装阀--------插装方向控制阀的电液操纵 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 典型插装阀典型插装阀--------插装方向控制阀插装方向控制阀 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 用一个小通径二位四通电磁阀作先导阀来控制四个单向阀 的插装组件，它等效于一个大流量的电液控制二位四通换向阀 。
《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 压力控制插装阀压力控制插装阀------插装溢流阀 主要由主阀的锥式插装件1 、带先导调压阀的控制盖板2组 成 当系统压力PA低于先导阀 调压弹簧的调定压力时，导阀 及主阀均关闭，腔Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 中油压力都相等当系统压力 PA大于调压弹簧的调定压力时 ，先导阀开启，腔Ⅲ中的油液 流往油箱，腔Ⅰ中的油经阻尼 孔、腔Ⅱ流到腔Ⅲ，产生压降 当腔Ⅱ中的油压力低于腔Ⅰ 时，主阀被抬起，进出油口打 开而溢流 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 压力控制插装阀压力控制插装阀------插装减压阀 它也是由主阀（插装件）和先导调压阀两部分组成其功用是减压与稳 压A腔为一次压力油腔，与系统主油路相接，B腔为减压后的二次压力油腔 ，与负载相接 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 （1） 当B腔负载压力PB时，PXAX> PBAB推主阀1向下移动， 主阀口打开（弹簧2很软），不起减压作用，油A→B 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 （2） 当B腔负载压力增加时，A腔压力随之增加。
当 PA>Py（先导阀调整压力），导阀7开启，主阀上腔压力≈PX（ 基本维持先导阀调定压力），若此时减压口（主阀口）开度较 大，PB>px,因为AX=AB，PBAB> PXAX推主阀向上，关小减压口 ，压降增大PB变小，达到PB ＝ PX时，主阀芯维持在一个新 的平衡状态 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 （3） 当B腔为封闭负载时（如B腔所接的油缸活塞已走到 行程终止位置），A腔油不能流到B腔，PB升高，主阀芯迅速 向上，减压口完全关闭若PB仍大于Px，使单向阀4打开，B 腔与阀芯1上腔连通，保持PB＝Px，在封闭负载情况下，仍然 保持出口为先导阀的调定值，起到减压和稳压的作用 《新型液压元件及集成技术》 昆明理工大学流体传动与控制技术模块课程 流量控制插装阀流量控制插装阀------插装调速阀 由一个定差减压阀与一个可调节流阀。