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1、第第4 4章章 液压控制元件液压控制元件 4.1 概述 4.2 方向控制阀 4.3 压力控制阀 4.4 流量控制阀 4.1 4.1 概述概述1、液压阀分类 v按用途分：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀v按连接和安装方式分：管式阀、板式阀、叠加式阀、插装式阀2、液压阀的共同性能参数v公称通径：代表阀通流能力的大小，对应于阀的额定流量。v额定压力：液压阀长期工作所允许的最高压力。3、液压系统对阀的基本要求v工作可靠，动作灵敏，冲击振动小v压力损失小 v结构紧凑，安装调整维护使用方便，通用性好1、作用v控制液流方向，从而改变执行元件的运动方向。2、分类v单向阀v换向阀4.2 4.2 方向控制阀方向
2、控制阀结构v阀芯、阀体和弹簧等4.2.1 4.2.1 单向阀单向阀一、普通单向阀一、普通单向阀工作原理v压力油从阀体左端通口流入时，液压力克服弹簧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从阀体右端通口流出；v压力油从阀体右端通口流入时，液压力和弹簧力一起使阀芯压紧在阀座上，阀口关闭，油液无法通过。职能符号4.2.1 4.2.1 单向阀单向阀一、普通单向阀一、普通单向阀作用v只许油液单向流动，反向不通。通常是锥阀或球阀。要求v正向流动阻力小，反向不通，密封好。v单向阀中的弹簧主要用来克服摩擦力、阀芯的重力和惯性力，使阀芯在反向流动时能迅速关闭，所以弹簧较软，
3、开启压力一般0.030.05MPa。用途v安装在泵的出口，1）防止油液倒灌2）防止压力冲击影响泵正常工作。v安装在液压系统的回油路上，用作背压阀。弹簧选用硬弹簧，开启压力为0.20.6MPa。（注：背压是指执行元件回油腔的压力。）v用作复合阀（单向节流阀、单向顺序阀、单向溢流阀等）4.2.1 4.2.1 单向阀单向阀一、普通单向阀一、普通单向阀组成v普通单向阀+小活塞缸特点v无控制油时，与普通单向阀一样；通控制油时，正反向都可以流动职能符号4.2.1 4.2.1 单向阀单向阀二、液控单向阀二、液控单向阀工作原理v当控制口K无压力油通入时，它和普通单向阀一样。v当控制口K有压力油通入时，控制活塞
4、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。职能符号4.2.1 4.2.1 单向阀单向阀二、液控单向阀二、液控单向阀功能功能v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。分类分类v按阀芯相对于阀体的运动方式：按阀芯相对于阀体的运动方式：滑阀和转阀v按操作方式：按操作方式：手动、机动、电磁动、液动和电液动等v按阀芯工作时在阀体中所处的位置：按阀芯工作时在阀体中所处的位置：二位和三位等v按换向阀所控制的通路数不同：按换向阀所控制的
5、通路数不同：二通、三通、四通和五通等 4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀滑阀主要由构成圆柱配合副的阀体和阀芯及操纵机构组成。重要概念u位：位：阀芯相对阀体的稳定工作位置u通：通：阀体上主油口的个数u常态位：常态位：阀芯未受到操纵力作用时所处的位置。三位阀的常态位是中位，二位阀的常态位是靠近弹簧的方框内的通路状态位。绘制液压系统时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀一、换向阀的结构一、换向阀的结构当阀芯向右移动一定距离时，由液压泵输出的压力油从P口经A口流入液压缸左腔，液压缸右腔的油经B口流回油箱，液压缸活塞向右运动；当阀芯向左移动一定距离时，液流反向，活塞
6、向左运动。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀二、换向阀的工作原理二、换向阀的工作原理 图图4-4 1、手动换向阀、手动换向阀v利用手动杠杆来改变阀芯位置实现换向。v分弹簧自动复位(a)和弹簧钢珠定位(b)两种。v应用于小流量，需徒手操作的场合。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 2、机动换向阀、机动换向阀v它借助于安装在工作台上的挡铁或凸轮迫使阀芯运动，从而控制液流方向。v主要用于控制机械运动部件的行程，又称行程阀。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 3、电磁换向阀、电磁换向阀v它利用电磁铁的通电吸合与断电释
7、放而直接推动阀芯来控制液流方向。v它是电气系统和液压系统之间的信号转换元件。v它可借助于按钮开关、行程开关、限位开关、压力继电器等发生的电信号进行控制，易于实现动作转换和自动化，应用广泛。v通常应用于小流量场合。（q63 L/min )4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 4、液动换向阀、液动换向阀v利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。v液体操纵，弹簧复位。v应用于高压大流量场合。（q160 L/min )4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 阀芯是由其两端密封腔中油液的压差来移动的。u当K2接压力油，K1
8、接回油，阀芯左移，P、B相通，A、O相通；u当K1接压力油，K2接回油，阀芯右移，P、A相通，B、O相通；u当K1和K2都通回油时，阀芯回到中间位置。5、电液换向阀、电液换向阀v它是电磁换向阀(先导阀)与液动换向阀(主阀)组合而成的复合阀。v具有用小功率电磁铁控制大功率主阀的优点。v先导阀的油源和回油可单独设立，也可与主油路共用。v应用于高压大流量的场合。 （q1200 L/min)4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 5、电液换向阀、电液换向阀电液联合控制，弹簧复位。v电磁铁控制先导阀动作，v压力油控制主阀芯动作，v节流阀控制阀芯移动速度。4.2.2
9、4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 5、电液换向阀、电液换向阀v当液动换向阀为弹簧对中型弹簧对中型时，电磁换向阀的中位必须为Y型型，以保证主阀芯左右两端油室都回油箱，主阀芯在两端弹簧力作用下回到中位。v当液动换向阀为液压对中型液压对中型时，电磁换向阀的中位必须为P型型，以保证主阀芯左右两端油室都通压力油，主阀芯在两端液压力作用下回到中位。v按控制压力油及其回油方式的不同，分为外部控制外部回油、外部控制内部回油、内部控制外部回油、内部控制内部回油等四种类型。v采用内控而主油路又需要卸载时，必须在主阀的主压力油口处安装预控压力阀（如开启压力为0.4MPa的单向阀）；采
10、用外控时，独立油源的流量不得小于主阀最大通流量的15%，以保证换向时间要求。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀三、换向阀的操纵方式三、换向阀的操纵方式 1、换向阀的中位机能、换向阀的中位机能v三位四通或三位五通换向滑阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通方式。4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀四、换向阀的中位机能四、换向阀的中位机能4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀四、换向阀的中位机能四、换向阀的中位机能2、分析和选择换向阀的中位机能、分析和选择换向阀的中位机能v1）系统保压 P口堵塞时，系统保压。（O、Y、U、J型）v2）系统卸荷 P口通畅地与T口相通，系统卸荷。（H、K、M型）v3）换向
11、平稳与精度 A、B口都堵塞，换向过程中易产生冲击，换向不平稳，但精度高； A、B口都通T口，换向平稳，但精度低。v4）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。v5）液压缸浮动（H、Y型） v6）液压缸在任意位置上停止（O、M型） 4.2.2 4.2.2 换向阀换向阀四、换向阀的中位机能四、换向阀的中位机能特点特点v在液压传动系统中，用来控制油液压力高低。v利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作。分类分类v按用途：按用途：溢流阀、减压阀、顺序阀v按工作原理：按工作原理：直动式、先导式4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀4.3 4.3 压力控
12、制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 1、直动式溢流阀、直动式溢流阀工作原理工作原理v依靠系统中的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。进油口P的压力油通过阻尼孔a进入阀芯底部产生向上的液压力，该力与向下的弹簧力相抗衡。当液压力小于弹簧力时，阀口关闭；当液压力大于弹簧力时，阀芯上移，阀口开启，P、O口相通，油液经阀口产生溢流。阀芯上的阻尼孔a用来对阀芯的动作产生阻尼，以提高阀的工作平稳性。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 1、直动式溢流阀、直动式溢流阀结构结构v经溢流阀阀芯的泄露油液从弹簧腔经内泄露通道，进入回油口返回油箱。v调节螺母可以改变弹簧的
13、预压缩量，从而可改变溢流阀的入口油压。v由于阀开度的变化和液动力的影响，当流经溢流阀的流量变化时，阀的控制压力会有所波动。应用应用v当压力较高、流量较大时，直动式溢流阀需采用大刚度弹簧，这不仅使定压精度降低，而且结构上也很难实现，所以，一般用于低压小流量场合低压小流量场合。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 1、直动式溢流阀、直动式溢流阀特点特点v定入口油压v出口回油箱v常闭v弹簧腔油液内泄4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 1、直动式溢流阀、直动式溢流阀作用作用 1）溢流定压 2）作安全阀（过载保护） 3）作背压阀4.3 4.3 压力控制阀压力控制
14、阀一、溢流阀一、溢流阀 2、先导式溢流阀、先导式溢流阀工作原理工作原理v压力油从P口进入，通过阻尼孔后作用在导阀阀芯上。v当进油口油压较低，液压力不足以克服导阀弹簧力，导阀关闭，油液静止。主阀芯两端液压力相等，在主阀弹簧力作用下，主阀芯处于最右端位置，P、O口隔断，没有溢流。v当进油口油压升高，液压力足以克服导阀弹簧力，导阀打开，油液通过阻尼孔、经导阀流回油箱。由于阻尼孔的作用，主阀芯两端存在压差。当这个压差作用在主阀芯上的力大于等于主阀弹簧力时，主阀芯左移，P、O口连通，油液实现溢流。v调节导阀弹簧的预紧力，就可以调节溢流阀的入口油压。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀
15、 2、先导式溢流阀、先导式溢流阀工作原理工作原理4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 2、先导式溢流阀、先导式溢流阀工作原理工作原理4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 2、先导式溢流阀、先导式溢流阀应用应用v先导式溢流阀有一个远程控制口，用于系统的压力控制和卸荷。v当K口接远程调压阀，可实现远程调压和远程调压和多级调压多级调压。v调节远程调压阀的弹簧力，即可调节溢流阀主阀芯上端的液压力。但是，远程调压阀所能调节的最高压力不得超过溢流阀本身导阀的调整压力。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀一、溢流阀一、溢流阀 2、先导式溢流阀、先导式溢流阀应用应用v当
16、K口通过二位二通阀接油箱时，可实现低压卸荷低压卸荷。v主阀芯上端的压力接近于零，主阀芯上移到最高位置。阀口开得很大。由于主阀弹簧较软，这时溢流阀口处压力很低，油液通过溢流阀流回油箱，实现低压卸荷。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀二、减压阀二、减压阀 功能功能v减压阀是一种利用液流通过缝隙产生压力降，使其出口油压低于进口油压的压力控制阀。v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多个不同压力的输出。用途用途v减压阀在各种液压设备的夹紧系统、润滑系统和控制系统中应用较多。v当油压不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定低压。分类分类v定值输出减压阀v定差减压阀v定比减
17、压阀4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀二、减压阀二、减压阀 1、定值输出减压阀、定值输出减压阀工作原理工作原理v减压阀不工作时，阀芯在弹簧力作用下处于最下端位置，阀的进出油口相通，阀口常开。v当出口油压增大，使作用在阀芯下端的液压力大于等于弹簧力时，阀芯上移，关小阀口，减压阀处于工作状态。v调节弹簧预紧力，可调定出口油压。特点特点v定出口油压v出口接工作回路v常开v弹簧腔油液外泄4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀二、减压阀二、减压阀 1、定值输出减压阀、定值输出减压阀4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀二、减压阀二、减压阀 2、定差减压阀、定差减压阀工作原理工作原理v能使进、出口油压的差值
18、保持恒定。v高压油p1经节流口减压后以低压p2流出，同时，低压油作用在阀芯上端，则进出口油液的压力差作用在阀芯上与弹簧力相平衡，（p1-p2)A=ks(xc+xR)。v弹簧力调定后压力差（p1-p2）保持恒定，故名定差减压阀 。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀二、减压阀二、减压阀 3、定比减压阀、定比减压阀工作原理工作原理v能使进、出口油压的比值保持恒定。v高压油p1经节流口减压后以低压p2流出，同时，低压油作用在阀芯上端，则p1A1+ks(xc+xR)=p2A2v若忽略弹簧力（刚度较小），则有p2/p1=A1/A2。v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，
19、故名定比减压阀 。4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀三、顺序阀三、顺序阀 1、直动式顺序阀、直动式顺序阀工作原理工作原理v当入口油压p1较低时，阀芯在弹簧力作用下处于最下端，进、出油口不通。v当入口油压p1升高，使作用在阀芯下端的液压力大于等于弹簧力时，阀芯上移，打开阀口，油液经阀口从出口流出，从而操纵另一执行元件或其他元件动作。v调节弹簧预紧力，可调定入口油压。特点特点v定入口油压v出口接工作回路v常闭v弹簧腔油液外泄4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀三、顺序阀三、顺序阀 4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀三、顺序阀三、顺序阀 4.3 4.3 压力控制阀压力控制阀四、压力继电器四、压力
20、继电器 作用作用v利用系统中压力变化，控制电路的通断。工作原理工作原理vp ps ,微动开关闭合，发出电信号。vp 0.40.5MPav当p 0.4MPa时减压阀不起作用，调速阀和普通节流阀一样。当负载当负载F变化时，调速阀进出口压差变化时，调速阀进出口压差p 变，不变的是变，不变的是pT 。v节流阀：p=pT=p1p2v调速阀：p=pT+pR主要用于负载变化，运动平稳性要求主要用于负载变化，运动平稳性要求较高的调速系统。较高的调速系统。4.4 4.4 流量控制阀流量控制阀三、温度补偿调速阀三、温度补偿调速阀 结构结构v在调速阀的基础上增加了温度补偿杆。v温度补偿杆由热膨胀系数较大的聚氯乙烯塑
21、料制成。工作原理工作原理v当温度升高，油液粘度变小，通过节流口的流量将变大。v但由于温度补偿杆伸长，使节流口变小。v从而补偿了油温对流量的影响，保证通过节流口的流量基本保持不变。4.4 4.4 流量控制阀流量控制阀四、溢流节流阀四、溢流节流阀 结构结构v由定差溢流阀与节流阀并联而成工作原理工作原理v将节流阀前后的压差反馈至定差溢流阀的两端，当外界压力变化引起溢流节流阀流量变化时，通过定差溢流阀调节溢流阀溢流口的液阻，通过阀芯的负反馈作用保持节流口的前后压差基本稳定不变，从而保持通过溢流节流阀的流量恒定不变。4.4 4.4 流量控制阀流量控制阀四、溢流节流阀四、溢流节流阀 调速阀与溢流阀的异同调速阀与溢流阀的异同v1）调速阀可以安装在执行元件的进油路、回油路或旁油路上，而溢流节流阀只能安装在进油路上。v2）由于溢流节流阀本身具有溢流和安全功能，因而在进油路上不必单独设置溢流阀。此时，由于泵的供油压力随负载压力变化而改变，因此系统功率损失小、效率高、发热量小。v3）溢流节流阀的流量稳定性较调速阀差，尤其在小流量的场合。 作作业教材P124：4-2，4-4，4-5，4-6
