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1、请请 继继 续续 学学 习习 第第 五五 章章5.1 5.1 液压阀的分类液压阀的分类第五章 液压阀液压阀是液压系统中用来控制油流方向、压力和流量的元件。液压阀是液压系统中用来控制油流方向、压力和流量的元件。液压系统借助于这些阀，对执行元件的启停、运动方向、速度、动作顺序液压系统借助于这些阀，对执行元件的启停、运动方向、速度、动作顺序和克服负载的能力等进行调节与控制。和克服负载的能力等进行调节与控制。5.1.1 液压阀的基本共同点液压阀的基本共同点各种液压阀都具有一些基本的共同点。各种液压阀都具有一些基本的共同点。(1)所有的阀都是由阀芯、阀体和驱动阀芯动作的操控元件所所有的阀都是由阀芯、阀体
2、和驱动阀芯动作的操控元件所组成。组成。(2)所有阀的开口大小，进、出油口间的压差及阀的过流量均所有阀的开口大小，进、出油口间的压差及阀的过流量均符合孔口流量公式，仅是各种阀的控制参数不尽相同而已。符合孔口流量公式，仅是各种阀的控制参数不尽相同而已。5.1.2 液压系统中所用的各种阀均应满足的基本要求液压系统中所用的各种阀均应满足的基本要求(1) 动作灵敏，可靠性高，工作时冲击和振动小，寿命长。动作灵敏，可靠性高，工作时冲击和振动小，寿命长。(2) 油液流过阀口时，造成的压力损失小。油液流过阀口时，造成的压力损失小。(3) 密封性能好。密封性能好。(4) 结构紧凑，安装、使用、调整方便，通用性大
3、。结构紧凑，安装、使用、调整方便，通用性大。液压阀的分类方法很多，通常可按不同的特征进行分类。液压阀的分类方法很多，通常可按不同的特征进行分类。按机能分类按机能分类（1）压力控制阀）压力控制阀 溢流阀、顺序阀、减压阀、压力继电器等溢流阀、顺序阀、减压阀、压力继电器等（2）流量控制阀）流量控制阀 节流阀、单向节流阀、调速阀等节流阀、单向节流阀、调速阀等（3）方向控制阀）方向控制阀 单向阀、液控单向阀、换向阀等单向阀、液控单向阀、换向阀等按结构分类按结构分类滑阀、座阀滑阀、座阀按操纵方法分类按操纵方法分类手动阀、机动阀、电动阀手动阀、机动阀、电动阀按连接方式分类按连接方式分类管式连接、板式及叠加式
4、连接、插装式连接管式连接、板式及叠加式连接、插装式连接按控制方式分类按控制方式分类电液比例阀、数字控制阀电液比例阀、数字控制阀按输出参数可调节性分类按输出参数可调节性分类开关控制阀、输出参数连续可调的阀开关控制阀、输出参数连续可调的阀5.2 5.2 方向阀方向阀方向阀是控制液压系统中油液的流动方向或油流的通与断，主要分单向阀方向阀是控制液压系统中油液的流动方向或油流的通与断，主要分单向阀和换向阀两类。和换向阀两类。方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。的前进、
5、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。5.2.1 单向阀单向阀（Check valve）单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。单向阀有普通单向阀和液控单向阀两类。1. 普通单向阀普通单向阀普通单向阀只允许油液沿某一方向流动，而反向截止。这种阀也称为止回普通单向阀只允许油液沿某一方向流动，而反向截止。这种阀也称为止回阀或逆止阀。阀或逆止阀。单向阀工作时，通流方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密单向阀工作时，通流方向的阻力应尽可能小，而不通油方向应有良好的密封。另外，单向阀的动作应灵敏、噪声小。单向阀中的弹簧用于阀芯在阀封。另外，单向阀的动作应灵敏、噪声小。单向阀中的弹簧用于阀芯在阀孔上定
6、位，因此刚度小，故单向阀的开启压力仅为孔上定位，因此刚度小，故单向阀的开启压力仅为0.030.05 MPa。更换。更换刚度较大的弹簧后，使其开启压力达到刚度较大的弹簧后，使其开启压力达到0.20.6 MPa时，单向阀便可用作时，单向阀便可用作背压阀。背压阀。普通单向阀2. 液控单向阀液控单向阀液液控控单单向向阀阀是是一一种种通通入入控控制制压压力力油油后后，允允许许油油液液双双向向流流动动的的单单向向阀阀，它它由由单向阀和液控装置两部分组成。单向阀和液控装置两部分组成。液液控控单单向向阀阀当当有有控控制制油油压压时时，可可以以反反向向流流动动，这这是是与与普普通通单单向向阀阀的的重重要要区区别
7、别。液液控控单单向向阀阀与与普普通通单单向向阀阀的的一一般般性性能能相相同同，但但有有反反向向开开启启最最小小压压力力的的要求，使用中应给予注意。要求，使用中应给予注意。方向控制阀方向控制阀液控单向阀液控单向阀方向控制阀：方向控制阀：单向阀液控单向阀方向控制阀方向控制阀液控单向阀液控单向阀5.2.2 换向阀换向阀（direction control valves）换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变，使油路接通、关闭换向阀是利用阀芯与阀体相对位置的改变，使油路接通、关闭或改变油液的流动方向，从而控制执行元件的启动、停止及改或改变油液的流动方向，从而控制执行元件的启动、停止及改变运动方向。变运动
8、方向。 换向阀的换向阀的基本作用基本作用可归结为：利用阀芯和阀体的相对可归结为：利用阀芯和阀体的相对运动使阀所控制的一些油口接通或断开。运动使阀所控制的一些油口接通或断开。1. 对换向阀的主要能要求对换向阀的主要能要求 油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要油路导通时，压力损失要小；油路断开时，泄漏量要小；小； 阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。阀芯换位，操纵力要小以及换向平稳等。 换向阀的用途十分广泛，种类也很多，可根据换向阀换向阀的用途十分广泛，种类也很多，可根据换向阀的结构、操纵、位置和通路数等分类。的结构、操纵、位置和通路数等分类。2. 换向阀的工作原理换向阀的工作原理 滑阀
9、式换向阀是靠阀芯在阀体内作轴向运动，而使相应的油路滑阀式换向阀是靠阀芯在阀体内作轴向运动，而使相应的油路接通或断开的换向阀。其换向原理如下图所示。当阀芯处于左图位接通或断开的换向阀。其换向原理如下图所示。当阀芯处于左图位置时，置时，P P与与B,AB,A与与T T相连，活塞向左运动；当阀芯向右移动处于右图相连，活塞向左运动；当阀芯向右移动处于右图位置时，位置时，P P与与A,TA,T相连，活塞向右运动。所以图示换向阀可用于使液相连，活塞向右运动。所以图示换向阀可用于使液压执行元件换向。压执行元件换向。3. 换向阀的图形符号换向阀的图形符号其图形符号的含义如下：其图形符号的含义如下：(1)用方框
10、表示阀的位置，有几个方框就是几用方框表示阀的位置，有几个方框就是几“位位”。如有三个方框，称。如有三个方框，称为三位。为三位。(2)在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几“通通”。如图。如图5-3所示，一个方框上、下边处有所示，一个方框上、下边处有P、A、B、T四个接口，称为四通。四个接口，称为四通。(3)方框内方框内“”和和“”表示油路被封闭，不通。表示油路被封闭，不通。(4)方框内箭头表示油路的连通情况，但箭头方向不一定是油液的实际流向。方框内箭头表示油路的连通情况，但箭头方向不一定是油液的实际流向。(5)通常与泵的供油相连的油口用
11、通常与泵的供油相连的油口用P表示，回油口用表示，回油口用T表示，表示，A、B表示与执行元表示与执行元件连接的油口。件连接的油口。(6)图形符号的两端，所表示的是操控方式。图形符号的两端，所表示的是操控方式。其图形符号的含义如下：其图形符号的含义如下：(1)用方框表示阀的位置，有几个方框就是几用方框表示阀的位置，有几个方框就是几“位位”。如有三个方框，称。如有三个方框，称为三位。为三位。(2)在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几在一个方框上、下边与外部的接口数有几个，就表示几“通通”。如图。如图5-3所示，一个方框上、下边处有所示，一个方框上、下边处有P、A、B、T四个接口，称为四通
12、。四个接口，称为四通。(3)方框内方框内“”和和“”表示油路被封闭，不通。表示油路被封闭，不通。1 1、手动换向阀、手动换向阀4 4、液动换向阀、液动换向阀 5 5、电液动换向阀、电液动换向阀 （1 1）二位二通电磁阀二位二通电磁阀（4 4）干式和湿式电磁铁干式和湿式电磁铁操纵方式操纵方式3 3、电磁换向阀、电磁换向阀2 2、机动换向阀、机动换向阀（3 3）交流和直流电磁铁交流和直流电磁铁（2 2）三位四通电磁阀三位四通电磁阀4. 4. 三位阀的中位机能三位阀的中位机能三位换向阀当阀芯在中间位置时，各通口之间有不同的连通方式，可满足不三位换向阀当阀芯在中间位置时，各通口之间有不同的连通方式，可
13、满足不同的使用要求，这种连通方式称为中位机能。同的使用要求，这种连通方式称为中位机能。 在分析和选择中位机能时，应考虑以下因素。在分析和选择中位机能时，应考虑以下因素。(1)系统保压系统保压 当油口当油口P封闭时，系统保压，可实现一个泵带多封闭时，系统保压，可实现一个泵带多个执行机构。当个执行机构。当P口与口与T口半开启接通时，系统能保持一定压口半开启接通时，系统能保持一定压力，可为控制油路提供压力油。力，可为控制油路提供压力油。(2)系统卸荷系统卸荷 当当P口与口与T口完全接通时，泵输出的油以极低的口完全接通时，泵输出的油以极低的压力经压力经T口流回油箱，系统卸荷。泵消耗的功率小，可以防止口
14、流回油箱，系统卸荷。泵消耗的功率小，可以防止油液发热。油液发热。(3)油缸浮动油缸浮动 当阀在中位时，当阀在中位时，A、B两油口互通，水平放置的两油口互通，水平放置的油缸呈浮动状态，即缸不能定位，可以利用其它机构调整油油缸呈浮动状态，即缸不能定位，可以利用其它机构调整油缸活塞的位置。缸活塞的位置。(4)启动平稳性启动平稳性 阀在中位若油缸的油腔通油箱，当启动时，阀在中位若油缸的油腔通油箱，当启动时，此油腔无油液起缓冲作用，启动不平稳。此油腔无油液起缓冲作用，启动不平稳。除上述各点外，还应考虑换向精度、换向平稳性等性能。除上述各点外，还应考虑换向精度、换向平稳性等性能。5. 5. 几种常用的换向
15、阀几种常用的换向阀（1）机动换向阀）机动换向阀（2）电磁换向阀）电磁换向阀（3）液动换向阀）液动换向阀（4）电液动换向阀）电液动换向阀图为滑阀和阀芯的实际结构图为滑阀和阀芯的实际结构5.3 5.3 压力阀压力阀控制油液压力高低，或利用压力变化控制油液压力高低，或利用压力变化实现某些动作的阀通称为压力控制阀。实现某些动作的阀通称为压力控制阀。它按功能可分为溢流阀、减压阀、顺它按功能可分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。序阀、压力继电器等。5.3.1 溢流阀溢流阀溢流阀按结构可分为直动式和先导式溢流阀按结构可分为直动式和先导式两种。其工作原理是溢出多余的油液，两种。其工作原理是溢出多余的油液
16、，使系统或回路的压力维持恒定，实现使系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压和限压的作用。稳压、调压和限压的作用。1. 1. 直动式溢流阀直动式溢流阀这种溢流阀是油压力直接作用于阀芯这种溢流阀是油压力直接作用于阀芯与弹簧力平衡，故称直动式溢流阀。与弹簧力平衡，故称直动式溢流阀。2. 2. 先导式溢流阀先导式溢流阀先导式溢流阀如图所示。它由主阀和先导阀两部分组成，其中先导先导式溢流阀如图所示。它由主阀和先导阀两部分组成，其中先导阀是一个直动式溢流阀。阀是一个直动式溢流阀。3. 3. 溢流阀特性溢流阀特性以直动式溢流阀为例。当溢流阀稳定工作时，作用在阀芯上的力相互平衡。以直动式溢流阀为例。当溢流阀
17、稳定工作时，作用在阀芯上的力相互平衡。式中：式中： p溢流阀入口压力；溢流阀入口压力； A阀芯承压面积；阀芯承压面积； Fs弹簧力；弹簧力； Fg阀芯重力；阀芯重力； Fbs作用于阀芯上的轴向稳态液动力；作用于阀芯上的轴向稳态液动力； Ff摩擦力。摩擦力。略去阀芯重量略去阀芯重量Fg及摩擦力及摩擦力Ff式中：式中： Cd流量系数；流量系数； 面积梯度，面积梯度，=d； d阀芯直径；阀芯直径； XR阀口开度；阀口开度； 阀口处流速方向与阀芯轴线的夹角。阀口处流速方向与阀芯轴线的夹角。令令Xc为弹簧预压缩量，为弹簧预压缩量，Ks为弹簧刚度，有为弹簧刚度，有当溢流阀将开未开，处于临界状态时，当溢流阀
18、将开未开，处于临界状态时，XR=0，此时进口处的压力称为开启，此时进口处的压力称为开启压力压力随溢流量增大，阀开度加大随溢流量增大，阀开度加大p值将增大。当溢流阀通过额定流量时，阀值将增大。当溢流阀通过额定流量时，阀芯上升至相应位置，此时入口处压力芯上升至相应位置，此时入口处压力pT称为全流压力或调定压力。全流称为全流压力或调定压力。全流压力与开启压力之差称为静态调压偏差，而开启压力与全流压力之比称压力与开启压力之差称为静态调压偏差，而开启压力与全流压力之比称为开启比。溢流阀的开启比越大，其静态调压偏差越小，控制的系统压为开启比。溢流阀的开启比越大，其静态调压偏差越小，控制的系统压力越稳定。力
19、越稳定。直动式溢流阀的直动式溢流阀的“流量压力流量压力”特性方程特性方程:4. 4. 应用应用在液压系统中，溢流阀的主要用途如下：在液压系统中，溢流阀的主要用途如下： (1)溢流保压溢流保压 (2)安全阀安全阀(3)背压阀背压阀 (4)卸荷阀卸荷阀图为溢流阀实物图为溢流阀实物5.3.2 减压阀减压阀减压阀主要是降低系统某一支路的油液压力，能在同一系统中得到二个或减压阀主要是降低系统某一支路的油液压力，能在同一系统中得到二个或多个不同压力的回路。按工作原理，减压阀亦有直动式和先导式之分。在多个不同压力的回路。按工作原理，减压阀亦有直动式和先导式之分。在液压系统中，先导式减压阀应用较多。图示为先导
20、式减压阀的结构原理，液压系统中，先导式减压阀应用较多。图示为先导式减压阀的结构原理，它能使阀出口压力保持恒定，故称定值减压阀，简称减压阀。它能使阀出口压力保持恒定，故称定值减压阀，简称减压阀。5.3.3 顺序阀顺序阀顺序阀利用液压系统中的压力变顺序阀利用液压系统中的压力变化，控制油路通断来控制多个执化，控制油路通断来控制多个执行元件的顺序动作。改变其操控行元件的顺序动作。改变其操控方式还具有背压阀、卸荷阀等功方式还具有背压阀、卸荷阀等功能。能。顺序阀有直动式和先导式两种，顺序阀有直动式和先导式两种，由控制油路的不同又可分为内控由控制油路的不同又可分为内控式和外控式，其泄油也有内泄、式和外控式，
21、其泄油也有内泄、外泄之分。外泄之分。 5.3.4 压力继电器压力继电器压力继电器是将液压信号转换为电信号的转换元件。压力继电器由压力压力继电器是将液压信号转换为电信号的转换元件。压力继电器由压力-位移转换装置和微动开关所组成。位移转换装置和微动开关所组成。 5.4 5.4 流量阀流量阀流量阀通过改变节流口面积大小，控制经过阀口的流量，以达到控制调节执流量阀通过改变节流口面积大小，控制经过阀口的流量，以达到控制调节执行元件的运动速度。流量阀应具有足够的调节范围；能具有稳定的最小流量；行元件的运动速度。流量阀应具有足够的调节范围；能具有稳定的最小流量；当温度或压力变化时对流量影响小等。当温度或压力
22、变化时对流量影响小等。5.4.1 流量控制原理流量控制原理实际节流口都介于薄壁孔与细长孔之间，其特性由下面公式描述：实际节流口都介于薄壁孔与细长孔之间，其特性由下面公式描述：K系数；系数；A节流口面积；节流口面积；指数，指数，0.51。可见，改变节流口面积可见，改变节流口面积A，可改变流量，流量阀是根据此原理控制调节，可改变流量，流量阀是根据此原理控制调节流量。流量。(1)液压系统中，由于负载变化造成压力变化，即压差液压系统中，由于负载变化造成压力变化，即压差p变化，变化，将引起节流口流量变化，且当将引起节流口流量变化，且当越大时，越大时，p的变化对流量影响的变化对流量影响越大，因此阀口为薄壁
23、孔越大，因此阀口为薄壁孔(=0.5)比细长孔比细长孔(=1)的好。的好。(2)当系统中油液温度变化时将引起粘度变化，对于薄壁孔口当系统中油液温度变化时将引起粘度变化，对于薄壁孔口其流量公式中无粘性项参数，故对流量变化影响小；而在细其流量公式中无粘性项参数，故对流量变化影响小；而在细长孔流量公式中包含粘性项参数，故对流量影响大。长孔流量公式中包含粘性项参数，故对流量影响大。(3)实验表明，当压差、节流口面积、温度均不变时，若节流实验表明，当压差、节流口面积、温度均不变时，若节流口很小，流量会出现不稳定，或时断时续，以至断流。这种口很小，流量会出现不稳定，或时断时续，以至断流。这种现象称为节流口的
24、阻塞现象。产生阻塞的原因主要是油液在现象称为节流口的阻塞现象。产生阻塞的原因主要是油液在高温氧化作用下劣化变质，产生胶质物，与油中杂质结合，高温氧化作用下劣化变质，产生胶质物，与油中杂质结合，附着于节流口处造成节流口阻塞。因此每个流量阀都有一个附着于节流口处造成节流口阻塞。因此每个流量阀都有一个能正常工作的最小稳定流量，其值在能正常工作的最小稳定流量，其值在0.030.05 L/min范围内范围内5.4.2 节流阀节流阀5.4.3 调速阀调速阀5.5 5.5 比例阀与插装式锥阀比例阀与插装式锥阀5.5.1 比例阀比例阀 比例阀主要是用比例电磁铁取代传统阀的手动调节装置。比例阀与传统比例阀主要是
25、用比例电磁铁取代传统阀的手动调节装置。比例阀与传统阀相比用电气信号代替手调对液压参数进行控制；与伺服阀相比又不要求很阀相比用电气信号代替手调对液压参数进行控制；与伺服阀相比又不要求很高的制造精度和响应速度，对油液过滤要求不高。它是一种介于伺服阀与通高的制造精度和响应速度，对油液过滤要求不高。它是一种介于伺服阀与通断式普通阀之间的电断式普通阀之间的电-液控制元件，兼备两类元件的特点，其作用亦介于两液控制元件，兼备两类元件的特点，其作用亦介于两者之间。者之间。 比例阀输入电气信号，而输出是液压参数，它能够连续按比例地改变输比例阀输入电气信号，而输出是液压参数，它能够连续按比例地改变输出参数，多用于
26、开环控制。尤其特别适宜用在要求进行连续的比例控制，但出参数，多用于开环控制。尤其特别适宜用在要求进行连续的比例控制，但对控制精度和响应速度要求不高，并能在一般的污染程度下保证工作可靠，对控制精度和响应速度要求不高，并能在一般的污染程度下保证工作可靠，使用简单、方便的液压系统中。它结合了通断式和伺服式的优点，因此近年使用简单、方便的液压系统中。它结合了通断式和伺服式的优点，因此近年来，比例阀获得了迅速的发展。来，比例阀获得了迅速的发展。 比例阀目前多数应用比例电磁铁做控制元件。比例电磁铁是一种电气机比例阀目前多数应用比例电磁铁做控制元件。比例电磁铁是一种电气机械转换器，它将输入的电信号转换为阀芯
27、位移。控制输入电流的大小和极性，械转换器，它将输入的电信号转换为阀芯位移。控制输入电流的大小和极性，就可得到不同大小和方向的电磁力，即作用于阀芯上的力是与输入电流的大就可得到不同大小和方向的电磁力，即作用于阀芯上的力是与输入电流的大小成比例的。小成比例的。（1）比例方向阀）比例方向阀（2）压力阀）压力阀（3）比例调速阀）比例调速阀5.5.2 插装式锥阀插装式锥阀由于它的主要元件均采用插入式的连接方式，故称为插装阀。又由于其主要由于它的主要元件均采用插入式的连接方式，故称为插装阀。又由于其主要元件靠锥面实现密封，又称为插装式锥阀元件靠锥面实现密封，又称为插装式锥阀(亦称为二通插装阀、逻辑阀亦称为二通插装阀、逻辑阀)。（1）插装式锥阀的工作原理）插装式锥阀的工作原理（2）插装式锥阀应用举例）插装式锥阀应用举例
