液压传动-201406液压阀3.ppt

1 6 5流量控制阀 流量阀的功用流量阀是依靠改变阀口通流面积的大小或通道的长短来改变液阻 控制流量 达到改变速度的目的 流量阀的种类常用的流量阀有普通节流阀 调速阀 溢流节流阀等 对流量阀的要求有足够的调节范围 能保证稳定的最小流量 温度和压力变化对流量的影响要小 调节方便 泄漏小等 2 一 普通节流阀 一 节流阀的工作原理 通过改变阀口过流面积AT来改变流量q 油液从进口P1流入 经孔道a和阀心2左端的三角槽进入孔道b 再从出油口P2流出 调节手把4通过推杆3使阀心2作轴向移动 改变节流口的通流截面积来调节流量 阀心2在弹簧1的作用下始终贴紧在推杆3上 3 二 静态特性 1 流量特性当AT调定后 q并不是稳定不变的 节流阀的流量特性取决于节流口的结构形式 节流阀的节流口介于薄壁小孔和细长孔之间 其公式为 节流口指数 在0 5 1 0之间 C是由节流口形状 液体流态 油的性质等决定的系数 由上式可知 通过节流阀的流量qT 和节流口前后的压差 油温以及节流口形状等因素密切相关 4 1 压力对流量稳定性的影响 受 p变化的影响程度可用节流阀刚度KT来表示 式中的指数越大 压差的变化对流量的影响也越大 因此节流口制成薄壁孔 0 5 比制成细长孔 1 好 2 温度对流量稳定性的影响 油温 粘度 流量 3 阻塞的影响 杂质 析出物 油分子吸附使过流面积AT变化 5 2 最小稳定流量和流量调节范围 现象 当节流阀的通流截面积很小时 在保持所有因素部不变的情况下 通过节流口的流量会出现周期性的脉动 甚至断流 这就是节流阀的阻塞现象 节流口的阻塞会使液压系统中执行元件的速度不均匀 因此每个节流阀都有一个能正常工作的最小流量限制 称为节流阀的最小稳定流量 原因 节流口发生阻塞的主要原因是由于油液中含有杂质或由于油液因高温氧化后析出的胶质 沥青等粘附在节流口的表面上 当附着层达到一定厚度时 会造成节流阀断流 减小措施 减小阻塞现象的有效措施是采用水力半径大的节流口 另外 选择化学稳定性好和抗氧化稳定性好的油液 并加强过滤 定期更换油液 都有助于防止节流口阻塞 流量调节范围 指通过阀的最大流量和最小流量之比 一般在50以上 高压流量阀在10左右 6 3 调节特性 节流阀的调节应该轻便 准确 在小流量调节时 如通流截面相对于阀心位移的变化率较小 则调节的精确性较高 7 三 节流阀的应用 节流阀在液压系统中 主要与定量泵 溢流阀组成节流调速系统 调节节流阀的开口便可调节执行元件运动速度的大小 用于节流阀组成的各种调速回路 变速回路 pm 8 二 调速阀 将节流阀与定差减压阀串联起来 组成调速阀 以提高流量稳定性 1 调速阀的工作原理定差减压阀是靠弹簧力Fs使阀芯两端的压力差为定值 将这个压力分别接在节流阀的前后 使节流阀前后压差稳定不变 调速阀通过的流量就能保持稳定 上述调速阀是先减压后节流型的结构 调速阀也可以是先节流后减压型的 两者的工作原理和作用情况基本上相同 9 2 调速阀的流量特性 调速阀的流量与压差间的关系曲线如图 图中也示出了节流阀的流量特性 以便比较 调速阀因有减压阀和节流阀两个液阻串联 所以它在正常工作时 至少要有0 4 0 5MPa的压差 这是因为在压差很小时 减压阀阀心在弹簧作用下处于最下端位置 阀口全开 起不到稳定节流阀前后压差的缘故 调速阀前后的压差 输出流量是稳定的 减压阀处于非工作状态 这段曲线与节流阀的相同 3 调速阀的应用用于对调速性能要求较高的调速 变速回路 10 三 溢流节流阀 1 工作原理节流阀与定差溢流阀并联 由于溢流阀的自动调节作用 使节流阀前后的压力差 p p1 p2基本不变 从而保证输出流量的稳定 11 三 溢流节流阀 溢流节流阀通过p1随p2的变化使流量保持基本恒定 这和调速阀的情况不同 调速阀不管装在执行元件的进油路上 或回油路上 执行元件上负载变化时 泵出口处压力都由溢流阀保持不变 但使用溢流节流阀 如执行元件上负载变化 泵出口处压力也随之变化 因而使系统功率损耗低 发热量小 但溢流节流阀中流过的流量比调速阀大 一般是系统的全部流量 阀心运动时阻力较大 弹簧较硬 其结果使节流阀前后压差 p加大 须达0 3一0 5MPa 因此它的稳速性稍差 12 2 工作特性 1 由于p1 p2 p p一定 p2随外载变化 p1也随外载变化 故功率损失 qp1较小 不向前两种那样大 qpp pp由溢流阀调定 2 备有安全阀 起过载保护作用 3 流量稳定性不如调速阀 3 应用进油路节流调速回路 且单独驱动 13 第六章小结 一 方向阀 单向阀 液控单向阀 换向阀 二位二通 三位四通 常态位 中位机能 通电位 哪边通电是哪位 14 二 压力阀小结 溢流阀 直动型 先导型 减压阀 直动型 先导型 顺序阀 压力继电器 o 15 三 流量阀小结 节流阀 调速阀 溢流节流阀 对于符号 能认准 能画对 看到符号想到原理和功用 16 例题 习题图示液压系统 缸的负载 有效作用面积和各压力阀的调整压力如图所示 求下述四种情况下A B C三点处的压力 图示状态 1DT通电 缸 活塞运动时及活塞运动到终点时 2DT通电 缸 活塞运动时及活塞运动到终点时 1DT和2DT同时通电 两缸如何动作 各点压力将怎样变化 17 例题 pA pB 40bar pC 20bar 运动 pA pB 35bar 终点 pA pB 40bar pC 20bar 同状态 运动 pA pC 10bar pB 0bar 终点 pA pB 40bar pC 20bar 同状态 缸 活塞先动 pA pC 10bar pB 0bar 同运动状态 缸 活塞到终点 pA升至30bar 顺序阀打开 当pA pB升至35bar时 缸 活塞运动 pA pB 35bar pC 20bar 同运动状态 缸 活塞到终点 pA pB 40bar pC 20bar 同状态 18 第6章作业 6 86 106 12 19 6 6电液伺服阀 伺服 servo 伺服系统又叫随动系统或跟踪系统 在这种系统中 执行元件能以一定的精度自动的按照输入信号的变化动作 液压伺服系统是由液压元件组成的伺服系统 液压伺服系统有阀控系统和泵控系统 阀控系统的关键元件是伺服阀 伺服阀的种类很多 从结构型式上分有 滑阀 射流管 和喷嘴 挡板三种下面以滑阀为例说明伺服阀的工作原理 20 一 液压司服系统的工作原理 1 开始 触销未接触样件 液压缸体处在最上方 在弹簧力作用下 滑阀阀芯相对阀体在最下方 处于原位 21 一 液压司服系统的工作原理1 开始 触销未接触样件 液压缸体处在最上方 在弹簧力作用下 滑阀阀芯相对阀体在最下方 处于原位 a c b T 22 2 接通压力油 压力油经a c 液压缸下腔 液压缸体 刀架 向左下方移动 上腔 b 油箱 触销也随之向左下方平移 接近工件 23 3 刀架的趋近运动完成 触销接触样件后触销尖不动 刀架继续前移 杠杆以触销尖为轴心转动 使滑阀阀芯相对阀体后移 弹簧被压缩 b c口被封死 刀架不动了 这就完成了刀架的趋近运动 24 4 加工圆柱表面时 拖板沿导轨左移 触销沿样件表面滑动 滑阀阀口始终关闭 仿形刀架随拖板一起左移 刀尖无横向运动 只随拖板做纵向运动 在工件上加工出圆柱表面 25 5 触销碰到样件的斜面时 与此同时 拖板不断前进 触销在斜面上不断抬起 刀架也就不断地作轴向后退 这两个运动的合成就使刀架在工件上加工出圆锥面 有什么样的样件 就可以加工出什么样的回转表面 所以这叫仿形加工 触销带动杠杆向上偏摆 从而带动阀芯上移 打开阀口b c b进油 c回油 推动缸体连同刀架沿活塞轴向后退 趋向于使阀口b关小 26 二 液压司服系统的特点 1 液压司服系统是一个位置跟踪系统 车刀的位置 输出 完全跟踪触销的位置 输入 而运动2 液压司服系统是一个力放大装置 推动触销的力很小 但仿形刀架液压缸所输出的力很大 可放大几百倍甚至几千倍 3 液压司服系统必须带有反馈环节 杠杆触销发生位移 通过阀芯使阀口打开 刀架移动 而刀架的移动又使阀口关小 抵消产生运动的信号 可见它是一个负反馈的闭环系统 4 液压司服系统是一个有误差的系统 刀架的位移 输出 必然落后于杠杆触销的位移 输入 也就是说 输出总是落后于输入 所以它们之间有误差 27 6 7电液比例阀 一 概述比例控制阀是近几十年来发展的一种新型液压控制阀 它是一种按输入的电气信号连续地 按比例地对油液的压力 流量或方向进行远距离控制的阀 与手动调节的普通液压阀相比 它能提高系统参数的控制水平 与电液伺服阀相比 它虽在某些性能方面稍稍逊色 但它的结构简单 成本低 所以它被广泛应用于要求对液压参数进行连续远距控制或程序控制 但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中 28 二 电磁比例阀的工作原理 用电磁式力马达代替手动调节弹簧的推力 电磁式力马达的推力与电流成正比 电磁比例压力阀 29 6 8电液数字阀 一 概述用数字信息直接控制的阀 称电液数字阀 数字阀可直接接计算机接口 不需要D A转换器 与伺服阀 比例阀相比 这种阀结构简单 工艺性好 价廉 抗污染能力强 重复性好 工作稳定可靠 功耗小 在微机实时控制的电液系统中 它已部分取代了比例阀或伺服阀 为计算机在液压系统中约应用开拓了一条新的道路 30 二 数字阀的工作原理 图6 42由步进电机直接驱动的数字流量阀 步进电机4依计算机的指令转动 通过滚珠丝杠5把转角变为轴向位移 使节流阀阀心6将阀口开启 从而控制了流量 步进电机是一种数字式旋转运动的电 机械转换器 它可将脉冲信号转换为相应的角位移 每输入一个脉冲信号 电机就转过一个步距角 其转角与输入的数字式信号脉冲成正比 转速随输入的脉冲频率而变化 当输入反向脉冲时 步进电机将反向旋转 由于它直接用数字量控制 不必经过数 模转换 就能与计算机联用 控制方便 31 6 8叠加阀和插装阀 一 概述管式连接和法兰式连接的阀 占用的空间较大 装拆和维修保养都不太方便 现在己越来越少用 板式连接和插装式连接的阀则日益增多 板式连接的普通液压阀 可以将它们安装到集成块上 利用集成块上的孔道实现油路间的连接 也可以直接将阀做成叠装式的结构 这就是叠加阀 而插装式结构的阀称为插装阀 32 使用一般阀组成的系统 一 阀的分类详见表6 11 按结构分 滑阀 锥阀 球阀 33 使用插装阀组成的系统 34 一 叠加阀 叠加阀是在板式阀集成化基础上发展起来的一种新颖元件 功用 每个叠加阀不仅起到单个阀的功用 还起到通油通道的作用 结构 由叠加阀组成的液压系统 只要将相应的叠加阀叠合在底板与标准板式换向阀之间 用螺栓结合即成 叠加阀的上下两面都是平面 便于叠积安装 叠加阀在结构和连接上和板式阀不同 如溢流阀 在叠加阀上除了P口和T口外 还有A B油口 这些油口自阀的底面贯通到顶面 而且同一通径的各类叠加阀的P A B T油口间的相对位置都是和相匹配的标准板式换向阀相一致的 35 一 叠加阀 图6 47示叠加阀及其回路示意图的例子 换向阀在最上面 与执行元件连接的底板在最下方 而叠加阀则安装在换向阀与底板之间 特点 结构紧凑 占地面积小 系统的设计 制造周期短 系统更改时增减元件方便迅速 配置灵活 工作可靠 36 二 插装阀 二通插装阀在高压大流量的液压系统中应用很广 由于插装元件已标准化 将几个插装式元件组合一下便可组成复合阀 和普通液压阀比较 它有如下的优点 1 通流能力大 特别适用于大流量的场合 它的最大通径可达200 250mm 通过的流量可达10000L min 2 阀心动作灵敏 3 密封性好 泄漏小 4 结构简单 易于实现标准化 37 插装阀工作原理 从工作原理而言 二通插装阀是一个液控单向阀 插装式元件由阀套l 阀心2和弹簧3组成 A B为主油路通口 C为控制油路通口 设A B C油口的压力及其作用面积分别为pA pB pC和AA AB和AC AC AA十AB Fs为弹簧作用力 如不考虑阀心的重量和液流的液动力 则 当pAAA十pBAB pCAC十Fs时 阀心开启 油路A B接通 反之 当pAAA十pBAB pCAC十Fs时 阀心关闭 A B不通 38 二通插装阀组成方向控制阀的例子 单向阀当pA pB时 阀心关闭 A B不通 当pA pB时 阀心开启 B A 二位二通阀当二位三通电磁阀断电时 阀心开启 A B 电磁铁通电时 阀心关闭 A B不通 39 二通