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1、第四章 控制元件 第一节 概述液压控制阀的功能和分类 表5-1列出了液压阀的分类情况。表5-1 液压阀的分类表分类方法种 类详 细 种 类按功能分压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、卸荷阀、比例压力控制阀、缓冲阀、仪表截止阀、限压切断阀、压力继电器等流量控制阀节流阀、调速阀、分流阀、集流阀、分流集流阀、比例流量控制阀等方向控制阀单向阀、液控单向阀、换向阀、行程减速阀、充液阀、梭阀、比例方向控制阀等按结构分类滑阀圆柱滑阀、转阀、平板滑阀、座阀锥阀、球阀、喷嘴当板阀、射流管阀按操纵方法分类手动阀手把及手轮、踏板、杠杆机动阀挡块及碰块、弹簧、液压、气动电动阀电磁铁控制、伺服电机和步进电机控制按
2、连接方式分类管式连接螺纹式连接、法兰式连接板式及叠加式连接单层连接板式、双层连接板式、整体连接版式、叠加阀插装式连接螺纹式插装二、三、四通插装阀、法兰式插装、二通插装阀按控制方式分类电液比例阀电液比例压力阀、电液比例流量阀、电液比例换向阀、电液比例复合阀、电液比例多路阀伺服阀单、两极（喷嘴挡板式、动圈式）、电液流量伺服阀、三级电液流量伺服阀、电液压力伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀数字控制阀数字控制压力阀、数字空制流量阀与方向阀对液压阀的基本要求：1）结构简单、紧凑、动作灵敏，工作可靠、调节方便。2）密封性能好、压力损失小。3）通用性好，便于维护和安装。方向控制阀一、单向阀作用：控制油液的单向流
3、动（单向导通，反向截止）。性能要求：正向流动阻力损失小，反向时密封性好，动作灵敏1、普通单向阀图4-1a为一种管式普通单向阀的结构，压力油从阀体左端的通口流入时克服弹簧3作用在阀芯上的力，使阀芯向右移动，打开阀口，并通过阀芯上的径向孔a、轴向孔b从网体右端的通口流出；但是压力油从阀体右端的通 口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，使阀口关闭，油液无祛通过，其图形符号如图4-1b所示。一般单向阀的开启压力在0.035-0.05Mpa，作背压阀使用时，更换刚度较大的弹簧，使开启压力达到0.2-0.6Mpa。2、液控单向阀图 4-2a为一种液控单向阀的结构，当控制口 K处无压力油通入时，它
4、的工作和普通单向阀一样，压力油只能从进油口P1流向出油口P2，不能反向流动。当控制口K处有压力油通入时，控制活塞1右侧a腔通泄油口（图中未画出），在液压力作用下活塞向右移动，推动顶杆 2顶开阀芯，使油口 P1和P2接通，油液就可以从P2口流向P1口。图4-2b为其图形符号。二 换向阀利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。按阀芯相对于阀体的运动方式：滑阀和转阀按操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等按阀芯工作时在阀体中所处的位置：二位和三位等按换向阀所控制的通路数不同：二通、三通、四通和五通等。1、工作原理二
5、 换向阀利用阀芯对阀体的相对运动，使油路接通、关断或变换油流的方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的启动、停止或变换运动方向。按阀芯相对于阀体的运动方式：滑阀和转阀按操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等按阀芯工作时在阀体中所处的位置：二位和三位等按换向阀所控制的通路数不同：二通、三通、四通和五通等。1、工作原理图4-3a所示为滑阀式换向阀的工作原理图，当阀芯向右移动一定的距离时，由液压泵输出的压力油从阀的P口经A口输向液压缸左腔，液压缸右腔的油经B口流回油箱，液压缸活塞向右运动；反之，若阀芯向左移动某一距离时，液流反向，活塞向左运动。 图4-3b为其图形符号。 2、 换向阀的结构1）
6、 手动换向阀利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向。分弹簧自动复位（a）和弹簧钢珠（b）定位两种。2） 机动换向阀机动换向阀又称行程阀，主要用来控制机械运动部件的行程，借助于安装在工作台上的档铁或凸轮迫使阀芯运动，从而控制液流方向。3） 电磁换向阀利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制液流方向。它是电气系统和液压系统之间的信号转换元件。4） 液动换向阀利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。如图所示，当压力油从K2进入滑阀右腔时，K1接通回油，阀芯向左移动，使P和B相通，A和T相通；当K1接通压力油，K2接通回油，阀芯向右移动，使P和A相通
7、，B和T相通；当K1和K2都通回油时，阀芯回到中间位置。5）电液换向阀由电磁滑阀和液动滑阀组成。电磁阀起先导作用，可以改变控制液流方向，从而改变液动滑阀阀芯的位置。用于大中型液压设备中。3、 换向阀的性能和特点1）滑阀的中位机能各种操纵方式的三位四通和三位五通式换向滑阀，阀芯在中间位置时，各油口的连通情况称为换向阀的中位机能。其常用的有“”型、“”型、“”型、”型、“”型等。分析和选择三位换向阀的中位机能时，通常考虑：（1） 系统保压 P口堵塞时，系统保压，液压泵用于多缸系统。（2） 系统卸荷 P口通畅地与T口相通，系统卸荷。（H K X M型）（3） 换向平稳与精度 A、B两口堵塞，换向过程
8、中易产生冲击，换向不平稳，但精度高。（4） 启动平稳性 阀在中位时，液压缸某腔通油箱，启动时无足够的油液起缓冲，启动不平稳。（5） 液压缸浮动和在任意位置上停止2）滑阀的液动力由液流的动量定律可知，油液通过换向阀时作用在阀芯上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种。（1）稳态液动力：阀芯移动完毕，开口固定后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上有使阀口关小的趋势的力，与阀的流量有关。（2）瞬态液动力：滑阀在移动过程中，阀腔液流因加速或减速而作用在阀芯上的力，与移动速度有关。3）液压卡紧现象卡紧原因：脏物进入缝隙；温度升高，阀芯膨胀；但主要原因是滑阀副几何形状和同心度变化引起的径向不平衡力的作用
9、，其主要包括：a阀芯和阀体间无几何形状误差，轴心线平行但不重合b 阀芯因加工误差而带有倒锥，轴心线平行但不重合c 阀芯表面有局部突起减小径向不平衡力措施： 1） 提高制造和装配精度 2） 阀芯上开环形均压槽第二节 压力控制阀一、概述压力控制阀是用来对液压系统中液流的压力进行控制与调节的阀。此类阀是利用作用在阀芯上的液体压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。常见的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序法、压力继电器等。二、溢流阀（一）直动式溢流阀图5-4为直动式溢流阀的工作原理图。它由阀体、阀芯、调压弹簧、弹簧座、调节螺母等组成。进油口P接压力油，回油口T接油箱。图5-4直动式溢流阀的工资原理图1阻尼孔2
10、阀体3阀心4弹簧座5调节螺杆6阀盖7调压弹簧若溢流阀的压力较高，流量较大，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，使溢流阀调节性能变差，结构上也难以实现。直动式溢流阀一般只用于低压小流量系统，或者作为先导阀使用。中、高压系统则采用先导式溢流阀。（二）先导式溢流阀图5-5为先导式溢流阀的工作原理图。它由先导阀和主阀组成。图5-5先导式溢流阀的工作原理图1主阀心2复位弹簧3调压弹簧4先导阀心5阻尼孔阻尼孔的阻尼作用，使主阀两端形成压差，以打开主阀口，实现溢流。调节先导阀3的调压弹簧4，便可调节溢流压力。主阀弹簧2只用来克服阀芯运动时的摩擦力，故主阀弹簧力很弱，又称其为复位弹簧。远程控制口K：1）实现卸荷。2
11、）使用远程调压阀后便可对系统的溢流压力实行远距离调节。图5-6为二级同心先导式溢流阀的结构。先导阀为锥阀，主阀芯为带圆柱面的锥阀。图5-6二级同心先导式溢流阀1阀心234阻尼孔5先导阀座6先导阀体7先导阀心8调压弹簧9复位弹簧10主阀体在先导式溢流阀中，溢流阀的溢流流量大部分经主阀阀口流回油箱，通过先导阀的流量很小，一般仅占主阀额定流量的1%，约15L/min；由于通过先导阀的流量很小，阀座孔直径d很小，即使是高压阀，先导阀的弹簧刚度也不大，因此阀的调节性能较好；先导式溢流阀要导阀和主阀都动作以后才能起控制作用，反应不如直动式溢流阀灵敏。（三）主要性能1 静态特性（1）调压范围 （2）压力流量
12、特性 具体见在图5-4 图5-8为溢流阀的特性曲线。先导式溢流阀的开启比通常都比直动式大，即静态调压偏差值比直动式小。（3） 卸荷压力 （4) 最大允许流量和最小稳定流量 2 动态性能指标当溢流阀的溢流量由零阶跃变化至额定流量时，其进口压力将迅速升高并超过额定压力的调定值，然后逐步衰减到最终稳态压力，完成其动态过渡过程。（四）溢流阀的应用（1)调压溢流 在定量泵节流调速供油系统中，利用溢流阀将多余的油液排回油箱，调节弹簧的预紧力，也就调节了系统的工作压力。此时，溢流阀处于常开状态。（2)安全保护 在定量泵或变量泵供油系统中，没有多余的油液需要排回油箱，溢流阀处于常闭状态。只有在系统过载时溢流阀
13、才打开，防止系统压力进一步升高，以保障系统的安全。系统的工作压力由负载决定。（3）实现远程调压或使系统卸荷 将先导式溢流阀的远控口和远程调压阀或油箱接通以实现远程调压和系统卸荷。三、减压阀用于保证出口压力为定值的定值减压阀；用于保证进出口压力差不变的定差减压阀，用于保证进出口压力成比例的定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，简称为减压阀。1.直动式减压阀图5-10为直动式减压阀的工作原理图。2.先导式减压阀与溢流阀相比，减压阀有如下特点 1) 减压阀阀口常开，进出油口相通；溢流阀阀口常闭，进出油口不通。 2) 减压阀检测的是阀出口压力，保证阀出口压力为定值；而溢流阀检测的是阀进口压力，保证阀进口
14、压力恒定。3) 减压阀出口压力油接某一低压支路去工作，出口压力不为零；溢流阀的出口直接接回油箱，压力近似为零。4）由于减压阀出口压力不为零，为了保证减压阀的正常工作，减压阀弹簧腔的泄漏油和先导阀的回油需要专门的回油口，单独引回油箱；而溢流阀弹簧腔的泄漏油和先导阀的回油经阀体内流道直接至出口。 减压阀的出口压力与出口的负载有关，若负载建立的压力低于减压阀调定压力时，则阀出口压力由负载决定，此时减压阀不起减压作用，阀进出口压力相等。四、顺序阀图5-14直动式顺序阀1调压弹簧2上盖3阀体4阀心5控制活塞6下盖顺序阀是一种利用压力控制使两个执行元件按先后实现顺序动作的压力阀。图5-14所示为板式连接的
15、直动型顺序阀，阀芯为二台肩的滑阀。 如果将顺序阀的上盖或下盖旋转90安装，则顺序阀又可以由内控外泄变换为内控内泄、外控内泄、外控外泄等三种型式。职能符号图见图5-15。其中内控内泄型安装在液压系统的回油路，出口接油箱，由调压弹簧保证阀的进口压力，即回油背压为调定值， 因此又称为平衡阀或背压阀。此时阀芯受力平衡，阀芯稳定在某一位置，弹簧腔的泄漏油内引至阀的出口。2）外控内泄型用于双泵供油回路，阀的进口旁接在低压大流量泵的出口，控制活塞的压力油引至高压小流量泵的出口（外控）。当高压小流量泵的出口压力大于阀的调定压力时，阀口全开使低压大流量泵经此阀卸荷回油箱，故又称为卸荷阀。因阀的出口直接接回油箱，因此阀弹簧腔的泄漏油内引到阀的出口（内泄）。
