方向控制阀.ppt

方向控制阀,方向控制阀,方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向或液流通断。它包括单向阀和换向阀。 单向阀有普通单向阀和液控单向阀。 换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。,普通单向阀,普通单向阀简称单向阀，它的作用是只允许油液沿一个方向流动，不允许反向倒流。因此又叫做逆止阀。 特点：弹簧为软弹簧正向液流通过时开启压力与压力损失小，反向截止时密封性能好。 结构：由阀体、阀芯、弹簧和挡圈组成，阀芯结构有锥阀芯和球阀芯两种，锥阀芯密封性能好，反向泄漏小。,直角式单向阀的进出油口a(p1)、b(p2)的轴线均和阀体轴线垂直。,不但单向阀有管式连接和板式连接之分，其它阀类也有管式连接和板式连接之分。大多数液压系统都采用板式连接阀。,普通单向阀,普通单向阀工作原理,左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出； 若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。（动画1),正向开启压力只需（0.030.05 ）mpa，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能良好。 开启后进出口压力差（压力损失）为（0.20.3 ）mpa.。 若更换硬弹簧，使其开启压力达到0.2 0.6 mpa，便可当背压阀使用,上图所示的阀属于管式连接阀，此类阀的油口可通过管接头和油管相连。,普通单向阀工作原理,普通单向阀,液控单向阀,正向流通，反向受控流通： 液控单向阀的作用是允许油液正向流动，当液控口接通压力油时，允许反向倒流，否则，不允许反向倒流。,构成：普通单向阀+小活塞缸,特点：a. 无控制油时，与普通单向阀一样， b. 通控制油时，正反向都可以流动。,液控单向阀工作原理,工作原理： 当控制油口k不通压力油时： 压力油只能从a口流向b口，反向流动不通。 当控制油口k接通压力油时 活塞右移通过顶杆2顶开阀芯3，使p2口和p1口接通，油液可在两个方向自由流动。 a室应单独接油箱以保证阀芯开启顺利。,(原理总结),带卸荷阀的液控单向阀,若在控制口k加控制压力，先顶开卸荷阀芯3，b腔压力降低， 活塞5继续上升并顶开主阀芯2，大量液流自b腔流向a腔，完成反向导通。 此阀适用于反向压力很高的场合。,外泄型液控单向阀,此类阀不带卸荷阀芯，有专门的泄油口，外泄油口通油箱，故可用于较高压力系统。,p1正向进油口; p2 正向出油口 k 控制口,液控单向阀符号,外泄型液控单向阀,工作过程,双向液压锁,当a腔通压力油时，一方面油液通过左阀到c腔，另一方面使右阀顶开，保持b与d腔畅通。 同样当b腔通压力油时一方面油液通过右阀到d腔，另一方面使左阀顶开，保持a与c腔通畅。 当a和b腔都不 通压力油时，c和 d腔封闭，执行元 件被双向锁住，故 称为双向液压锁。,a,b,c,d,图中，用单向阀5将系统和泵隔断，泵开机时泵排出的油可经单向阀5进入系统;泵停机时，单向阀5可阻止系统中的油倒流。,普通单向阀的应用,（1）用单向阀 将系统和泵隔断,(2)用单向阀将两个泵隔断 1是低压大流量泵，2是高压小流量泵。 低压时两个泵排出的油合流，共同向系统供油。 高压时，单向阀的反向压力为高压，单向阀关闭，泵2排出的高压油经过虚线表示的控制油路将阀3打开，使泵1排出的油经阀3回油箱，由高压泵2单独往系统供油，其压力决定于阀4。 单向阀将两个压力不同的泵隔断，不互相影响。,(3) 用单向阀产生背压 有杆腔中的低压油经单向阀后回油箱。 单向阀有一定压力降，故在单向阀上游总保持一定压力，此压力也就是有杆腔中的压力，叫做背压，其数值不高一般约为0.5mpa。 在缸的回油路上保持一定背压，可防止活塞的冲击，使活塞运动平稳。此种用途的单向阀也叫背压阀。,pb,(4)用单向阀和其它阀组成复合阀 由单向阀和节流阀组成复合阀，叫单向节流阀。用单向阀组成的复合阀还有单向顺序阀、单向减压阀等。在单向节流阀中，单向阀和节流阀共用一阀体。当液流沿箭头所示方向流动时，因单向阀关闭，液流只能经过节流阀从阀体流出。若液流沿箭头所示相反的方向流动时，因单向阀的阻力远比节流阀为小，所以液流经过单向阀流出阀体。此法常用来快速回油。从而可以改变缸的运动速度。,液控单向阀的应用,用于保压回路,用于锁紧回路,需要指出，控制压力油油口不工作时，应使其通回油箱，否则控制活塞难以复位，单向阀反向不能截止液流。,通过液控单向阀往立式缸的下腔供袖，活塞上行。 停止供油时，因有液控单向阀，活塞靠自重不能下行，于是可在任一位置悬浮。 将液控单向阀的控制口加压后，活塞即可靠自重下行。,用液控单向阀使立式缸活塞悬浮,液控单向阀的应用,换向阀,换向阀作用 变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。 工作原理： 利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动向。动画,按结构形式可分：滑阀式、转阀式、球阀式。 按阀体连通的主油路数可分：两通、三通、四通等。 按阀芯在阀体内的工作位置可分：两位、三位、四位等。 按操作阀芯运动的方式可分：手动、机动、电磁动、液动、电液动等。 按阀芯定位方式分：钢球定位式、弹簧复位式。,换向阀的分类,转阀,原理：通过阀芯转动，改变液流方向 动画,滑阀式换向阀,滑阀式换向阀基本概念 位: 阀芯相对于阀体的工作位置数。 通：阀体对外连接的主要油口数,滑阀式换向阀的结构,阀芯台肩和阀体沉割槽可以是两台肩三沉割槽，也可以是三台肩五沉割槽。 当阀芯运动时，通过阀芯台肩开启或封闭阀体沉割槽，接通或关闭与沉割槽相通的油口。,阀芯与阀体孔配合处为台肩，阀体孔内沟通油液的环形槽为沉割槽。阀体在沉割槽处有对外连接油口。,沉割槽,台肩,滑阀式换向阀的结构,滑阀式换向阀简图,1 位用方格表示，几位即几个方格 2 通 ；不通 、 几个油口就为几通 3 复位形式：弹簧w、m，画在方格两侧。,一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母p表示；阀与系统回油路连通的回油口用t(有时用o)表示；而阀与执行元件连接的油口用a、b等表示。有时在图形符号上用 l 表示泄漏油口。 换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置，图形符号中的中位是三位阀的常态位。 利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。,换向阀的工作原理,如下图，换向阀阀体2上开有4个通油口 p、a、b、t。换向阀的通油口永远用固定的字母表示，它所表示的意义如下：,p压力油口； a、b工作油口； t回油口。,换向阀的工作原理,阀芯处于中位时的情况, 此时从p 口进来的压力油没有通路。 a 、b 两个油口也不和t口相通。,换向阀的工作原理,向一侧搬动控制手柄，阀芯左移，或者说阀芯处于左位的情况。此时p口和a口相通，压力油经p、a到其它元件；从其它元件回来的油经b、阀芯中心孔，t 回油箱。,右位,换向阀的工作原理,另一侧搬动控制手柄阀芯右移， 或者说阀芯处于右位时的情况。此时，从p口进来的压力油经p、b 到其它元件。从其它元件回来的油经a、t回油箱。,左位,换向阀的工作原理,简图原则 阀芯在左位，则阀工作在右位 阀芯在右位，则阀工作在左位 两位两通 两位三通 两位四通 两位五通 三位四通 三位五通 简图构成： 位、通 操纵方式：手动、液动、电磁动等 复位方式：弹簧等,1. 两位两通,职能符号：,作用：控制油路的通与断,2. 两位三通,职能符号：,作用：控制液流方向,3. 两位四通,职能符号：,作用：控制执行元件换向,p 压力油口 o 回油口 a、b 分别接执行元件的两腔,4. 两位五通,职能符号：,作用：换向、两种回油方式。,5. 三位四通,职能符号：,作用：换向、停止。,6. 三位五通,职能符号：,作用：换向、停止、回油不同。,两种回油方式,工进：有背压运动平稳 退回：快速畅通,位、通及图形符号,动画,图形符号含义：,用方格数表示阀的工作位置数。,一个方格内，箭头或“”与方格的交点数为油口通路数。箭头表示油口相通，“”表示油口不通。,p进油口，t回油口，a、b两工作油口。,控制方式和复位弹簧符号画在方格两侧。,三位阀的中位，二位阀靠有弹簧的那位为常态位。,换向原理,左位:,右位:,中位:,pa ,b o ,活塞右移；,p、a、b、o均不通，活塞静止；,p b,a o,活塞左移。,滑阀式换向阀主体部分的结构形式,滑阀式换向阀操纵方式及图形符号,滑阀机能 滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。 两位阀和多位阀的机能是指阀芯处于原始位置时,阀各油口的通断情况。 三位阀的机能是指阀芯处于中位时,阀各油口的通断情况。三位阀有多种机能现只介绍最常用的几种。,（l）二位二通换向阀 二位二通换向阀其两个油口之间的状态只有两种通或断。 二位二通换向阀的滑阀机能有：常闭式（o型）、常开式（h型） 。,二位二通换向阀的滑阀机能,二位阀的原始位置：若为手动控制，则是指控制手柄没有动作的位置； 若为液压控制则是指失压的位置;若为电磁控制则是指失电的位置。,（2）二位三通换向阀,p,t,a,常闭式,常开式,（3）三位换向阀 三位换向阀的滑阀机能有很多种。中间一个方框表示其原始位置，左右方框表示两个换向位。 其左位和右位各油口的连通方式均为直通或交叉相通，只用一个字母来表示中位的型式。,滑阀的中位机能,三位的滑阀在中位时各油口的连通方式体现了换向阀的控制机能，称之为滑阀的中位机能。,不同滑阀机能的滑阀，阀体是通用的，仅阀芯台肩的尺寸和形状不同。 滑阀机能的应用： 使泵卸载的有h、k、m型； 使执行元件停止的有o、m型； 使执行元件浮动的有h、y型； 使液压缸实现差动的有p型。, 因p口封闭，泵不能卸荷 ，泵排出的压力油只能从溢流阀排回油箱。,可用于多个换向阀并联的系统。当一个分支中的换向阀处于中位时, 仍可保持系统压力，不致影响其它分支的正常工作。,o型机能,缸的两腔被封闭,活塞在任一位置均可停住, 且能承受一定的正向负载和反向负载。,1）o型机能 阀芯处于中位时, p,a,b,t 四个油口均被封闭，其特点是：,a,b,p,t1,t2,（t）,2）h型机能 阀芯处于中位时, p ,a,b,t 四个油口互通。,h型机能,虽然阀芯已除于中位，但缸的活塞无法停住。中位时油缸不能承受负载。 不管活塞原来是左行还是右行，缸的各腔均无压力冲击，也不会出现负压。换向平稳无冲击，换向时无精度可言 泵可卸荷。 不能用于多个换向阀并联的系统。因一个分支的换向阀一旦处于中位，泵即卸荷，系统压力为零，其它分支也就不能正常工作了。,h 型机能的特点如下：,a,b,p,t1,t2,3）m型机能 阀芯处于中位时, a 、b 油口被封闭，p、t 油口互通。m型机能是取o型机能的上半部，h型机能的下半部组成的，故兼有二者的特点。 m型机能如下： 活塞可停在任一位置上，用能承受双向负载。 缸的两腔会出现压力冲击或负压，依活塞原来的运动方向而定。活塞有前冲。 泵能卸荷。 不宜用于多个换向阀并联的系统。,m型机能,a,b,p,p,a,b,t1,t2,t1,t2,三位五通,此种机能目的是构成差动连接油路，使单活塞杆缸的活塞增速。,4）p型机能 阀芯处于中位时，p、a、b油口互通，油口t被封闭。,p型机能,a,b,p,a,b,t1,t2,（t）,滑阀的中位机能,a,b,p,a,b,t1,t2,（y型）,滑阀的中位机能,a,b,p,t1,t2,（t）,三位四通,（k型）,滑阀的中位机能,a,b,p,t1,t2,（t）,三位五通,（j型）,滑阀的中位机能,a,b,p,t1,t2,（t）,三位五通,（c型）,滑阀的中位机能,a,b,p,t1,t2,（t）,三位五通,（x型）,滑阀的中位机能,a,b,p,t1,t2,（t）,三位五通,（u型）,三位四通换向阀的中位机能,k型,三位四通换向阀的中位机能,在分析和选择三位滑阀的中位机能时，须考虑以下几点： (1)系统的保压与卸荷:当p油口被封闭时，系统保压，液压泵能用于多缸系统; p油口畅通地与o油口接通时，系统卸荷 (2)换向平稳性和换向精度:当通向液压执行元件的a油口和b油口都被封闭时，执行元件（如液压缸）换向过程易产生液压冲击，换向不平稳，但换向精度高。反之，当a和b两油口都通o油口时，换向过程中工作部件不易制动，换向精度低，但液压冲击小 (3)启动平稳性；换向阀在中位时，如果液压执行元件某腔通o油口，则启动时该腔内因没有液压油起缓冲作用，启动不太平稳。 (4)液压缸的停止与浮动。当a油口和b油口封闭时，可使液压执行元件在任意位置上停止不动。当a油口和b油口与p油口接通（单出杆液压缸除外）或与o油口接通时，可使液压执行元件在任意位置上停止，但是在外负载或外驱动作用下，液压执行元件是“浮动”状态，这时可利用其他机构移动工作台，调整其位置。,第5章 液压控制阀,三位四通换向阀的中位机能应用,手动（机动）换向阀,阀芯运动是藉助于机械外力实现的。其中，手动换向阀又分为手动和脚踏两种； 机动换向阀则通过安装在运动部件上的撞块或凸轮推动阀芯。特点是工作可靠。 根据阀芯的定位方式分为 弹簧钢球定位式 弹簧自动复位式,第5章 液压控制阀,图5-4 三位四通手动换向阀及图形符号 a）弹簧复位式 b）钢球定位式 c）弹簧式图形符号 d）钢球式图形符号,钢球定位式三位四通手动换向阀如图5-b所示。松开手柄时，阀芯仍保持原有的位置。动画,手动（机动）换向阀,三位四通手动换向阀中位,手柄,三位四通手动换向阀左位,手柄,三位四通手动换向阀右位,手柄,手动（机动）换向阀,第5章 液压控制阀,二位三通机动换向阀及图形符号 a) 结构原理图 b）图形符号 1弹簧 2阀芯 3阀体 4滚轮 5行程挡铁,a) b）,机动换向阀 机动换向阀又称为行程换向阀，它是利用行程挡铁或凸轮推动阀芯移动来实现油路换向。 图中阀芯上的轴向孔是泄漏孔，应接油箱（图形符号使用时画出），以保证阀芯复位。 在常态位置时，p与a相通，b封闭； 当行程挡铁5压下机动阀滚轮4时，阀芯下移，使p与b相通，a封闭。 动画,手动（机动）换向阀,电磁换向阀,原理：电磁换向阀是利用电磁铁的吸力推动阀芯移动实现液流的通、断或改变液流方向的阀,电磁换向阀形式很多。 （1）直流电磁铁和交流电磁铁 阀用电磁铁根据所用电源的不同，有以下三种： 交流电磁铁。寿命较短。 直流电磁铁。需要专用直流电源，使用寿命较长。 本整型电磁铁。本整型指交流本机整流型。,（2）干式、油浸式、湿式电磁铁,不管是直流还是交流电磁，都可做成干式和湿式的。湿式电磁铁具有吸着声小、寿命长、温升低等优点。,电磁换向阀,阀芯运动是藉助于电磁力和弹簧力的共同作用。 电磁铁不得电，阀芯在右端弹簧的作用下，处于左极端位置（右位），油口p与a通，b不通； 电磁铁得电产生一个电磁吸力，通过推杆推动阀芯右移，则阀左位工作，油口p与b通，a不通。 两位电磁阀有弹簧复位式（一个电磁铁）和钢球定位式（两个电磁铁）。,如果将两端电磁铁与弹簧对中机构组合，又可组成三位的电磁换向阀，电磁铁得电分别为左右位，不得电为中位（常位）。 电磁吸力有限，电磁换向阀最大通流量小于100 l/min。对液动力较大的大流量阀则应选用液动换向阀或电液换向阀。,电磁换向阀,三位四通 电磁换向阀,电磁换向阀的工作原理,电磁换向阀,图5.21 直流湿式三位四通电磁换向阀,根据电磁铁所用电源不同可分为交流电磁铁和直流电磁铁两种。 交流电磁铁的优点是电源简单方便，启动力大。 缺点是启动电流大，在阀芯被卡住时会使电磁铁线圈烧毁。交流电磁铁动作快，换向冲击大，换向频率不能太高。 直流电磁铁不论吸合与否，其电流基本不变，因此不会因阀被卡住而烧毁电磁铁线圈，工作可靠性好，换向冲击力也小。 换向频率较高。但需要有直流电源。,电磁换向阀,三位四通液动换向阀及图形符号 a）结构原理图 b）图形符号,液动换向阀 液动换向阀是利用控制油路的压力油来推动阀芯移动实现主油路换向的。 它适应于大流量阀。 三位四通液动换向阀 当控制油口k1、k2不通压力油时，阀芯在对中弹簧作用下处在常态中位， 此时p、a、b与t全部封闭，故为o型滑阀机能； 当k1通压力油，k2通回油时，阀芯右移，p与a通， b与t通； 当k2通压力油，k1通回油时，阀芯左移，p与b通，a与t通，实现油路换向。动画,液动换向阀,电磁换向阀起先导作用，控制液动换向阀的动作；液动换向阀作为主阀，用于控制液压系统中的执行元件。,电液换向阀,外部控制、外部回油的弹簧对中电液换向阀,电液换向阀是电磁换向阀和液动换向阀的组合。,电液换向阀用在大流量的液压系统中。,电液换向阀,节流阀调节换向时间,电液换向阀,电液换向阀工作原理要点,为保证液动阀回复中位，电磁阀的中位必须是a、b、t油口互通。 控制油可以取自主油路的p口（内控），也可以另设独立油源（外控）。 采用内控时，主油路必须保证最低控制压力（0.30.5mpa)； 采用外控时，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。,电磁阀的回油可以单独引出（外排），也可以在阀体内与主阀回油口沟通，一起排回油箱（内排）。 液动阀两端控制油路上的节流阀可以调节主阀的换向速度。,电液换向阀工作原理要点,当主阀中位机能为m型、h型和k型时，必须在其进油路上设置预压阀; 或在回油路上设置背压阀 使泵在换向阀处中位卸荷时，系统能保持0.30.5mpa的压力，以保证控制油路在换向阀开始换向时获得足够大的启动压力。,多路阀,多路阀,并联式：同时对三个或其中一个供油， 串联式：依次向各元件供油，,顺序单动式：顺序动作，相互干涉,多路阀,并联,多路阀,从进油口来的油可直接通到所有换向阀的进油腔，而各换向阀的回油都可直接通到回油口。 若采用这种连接方式，当各换向阀同时操作时，压力油总是首先进入阻力较小的油缸中 去，负载不同时，将先后动作。 因而很难实现外负荷不 相同的液压执 行件同时动作。,多路阀,前一片换向阀的回油口与后一片的进油口相同，如果后一联不工作，通过其中立位置回油道通往总回油口。 这类结构的多路阀可以使几个工作机构同时工作，各元件互不干涉 油泵的油压等于所有正在工作的液动机的压差之和。 串联回路的多路阀的压力损失一般总要大一些。,串联,多路阀,串并联,每一换向阀的进油腔与前一联的中立位置回油道相连，而个联的回油腔同时直接与总回油口连接， 即各联阀的进油是串联的，回油是并联的。 采用这种连接方式，当有一联换向时，其后各联换向控制的液动机就不能动 作，因而这种连接方式也叫单动顺序油路。,换向阀的主要性能指标,换向可靠性：换向信号发出后阀芯能灵敏地移到工作位置； 换向信号撤除后阀芯能自动复位。同一通径的电磁阀，机能不同，可靠换向的压力流量范围不同，一般用工作极限曲线表示。 压力损失：包括阀口压力损失和流道压力损失。换向阀的压力损失除与通流量有关，还与阀的机能、阀口流动方向有关，一般不超过1mpa。 内泄漏量：滑阀式换向阀为环形间隙密封，工作压力越高， 内泄漏越大。泄漏不仅带