第6章：液压控制阀.ppt

第五章液压控制阀 第一节方向控制阀第二节压力控制阀第三节流量控制阀第四节其他类型的液压控制阀第五节汽车典型液压控制阀重点 压力 方向 流量控制阀结构及工作原理难点 压力控制阀的工作原理 教学目的 掌握三种基本类型的阀的工作原理 能根据工作要求选用合适的控制阀 方向控制阀的工作原理较简单 从本质上讲 它是利用阀心和阀体间相对位置的改变来实现阀内部某些油路的接通和断开 以满足液压系统中各换向功能的要求 方向控制阀可分为单向阀和换向阀两类 一 单向阀 普通单向阀 液控单向阀 液压锁二 换向阀 三 其他类型的换向阀 电磁球阀 手动阀 换档阀 第一节方向控制阀 普通单向阀 液压系统中常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种 液控单向阀 液控单向阀具有良好的单向密封性能 常用于执行元件需要长时间保压 锁紧的情况 也用于防止立式液压缸在自重作用下下滑等 内泄式液控单向阀 内泄式液控单向阀 双向液压锁 a 结构图b 原理图1 阀体2 控制活塞3 卸荷阀心4 锥阀 主阀心 二 换向阀 利用阀心相对于阀体的相对运动 达到特定的工作位置 使不同的油路接通 关闭 从而变换液压油流动的方向 改变执行元件的运动方向 转阀式 滑阀式 操纵方式 换向阀概述 转阀式换向阀 转阀 a 工作原理图b 应用1 阀心2 阀体 滑阀式换向阀 滑阀 滑阀式换向阀在液压系统中远比转阀式用得广泛 所以本章主要以滑阀式换向阀为主介绍换向阀的各项工作性能 图形符号 主体结构 典型结构 换向阀图形符号 换向阀主体部分的结构型式 二位三通阀 三位四通阀 换向阀操纵形式 换向阀结构 以三位四通换向阀为例说明其结构 a 结构原理图b 图形符号1 阀体2 阀心3 定位套4 对中弹簧5 挡圈6 推杆7 环8 线圈9 衔铁10 导套11 插头组件 二位三通电磁换向阀 三位四通电液换向阀 三位四通手动换向阀 中位机能 三位四通手动换向阀 三位四通换向阀中位机能 换向阀的中位机能 多位阀在不同工作位置时 各油口的连通方式体现了换向阀的不同的控制机能 称之为换向阀的机能 对于三位阀 左 右位实现执行元件的换向 中位则能满足执行元件处于非工作状态时系统的不同要求 中位机能的应用 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 1 电磁球阀 2 手动阀 手动阀是汽车自动变速器液压控制系统中使用的一种换向阀 其相当于油路的总开关 由驾驶室内的换挡手柄控制 1 主油路2 倒挡油路3 7 泄油孔4 阀心5 前进挡油路6 前进低挡油路 3 换挡阀 在自动变速器的换挡操纵手柄位于前进挡位或闭锁挡位 S L或2 1 时 可根据车辆行驶的不同工况自动地调节挡位 它是通过主油路的压力油作用于换挡阀 在换挡阀的控制下进入不同的挡位油路来得到不同的挡位 工作原理 换挡阀工作原理 a 电磁阀断开b 电磁阀接通1 换挡电磁阀2 换挡阀3 主油路压力油4 至换挡执行机构 第二节压力控制阀 在液压系统中 用来控制液压油压力和利用液压油压力来控制其他液压元件动作的阀统称为压力控制阀 按其功能和用途不同可分为溢流阀 减压阀 顺序阀和压力继电器等 一 溢流阀 溢流阀是通过对油液的溢流 使液压系统的压力维持恒定 从而实现系统的稳压 调压和限压 可分为直动式和先导式两类 先导式溢流阀 二级同心 三级同心先导式溢流阀 溢流阀流量 压力特性 先导式溢流阀 三级同心 溢流阀的压力 流量特性 当溢流阀开启后 随着阀口开度的增大 其压力 流量也随之变化 压力和流量之间的变化关系称为压力 流量特性 二 减压阀 减压阀是利用液体流过缝隙产生压降的原理 使出口压力低于进口压力的压力控制阀 按调节要求的不同 减压阀可分为定值减压阀 定比减压阀和定差减压阀三种 其中 定差减压阀应用较广 简称减压阀 工作原理 减压阀 三 顺序阀 顺序阀是利用油液压力作为控制信号来控制油路通断 保证液压系统中多个执行元件的动作有一定的先后顺序 四 压力继电器 压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电气转换元件 它在油液压力达到其设定压力时 发出电信号 控制电气元件动作 第三节流量控制阀 流量控制阀 简称流量阀 是在一定的压差下通过改变节流口通流面积的大小 改变通过阀口流量的阀 在液压系统中 控制流量的目的是对执行元件的运动速度进行控制 因此液压系统流量控制回路又常称为速度控制回路或调速回路 常见的流量控制阀有节流阀 调速阀等 节流阀 1 流量控制原理 2 节流口的节流特性 3 影响节流口流量稳定的因素 4 节流口的形式 5 节流阀的典型结构 6 最小稳定流量及其物理意义 流量控制原理 节流口的节流特性 节流口的节流特性是指液体流经节流口时 通过节流口的流量受到的影响因素与流量之间的关系 以及分析提高流量的稳定性的措施 节流口的流量取决于节流口的结构形式 节流口对流量稳定性的控制质量影响极大 节流方程 影响节流口流量稳定的因素 节流口前后的压差 液压油温度 节流口的形状 节流口前后的压差 为进一步分析压差对流量的影响可引入节流刚度 节流刚度是节流口前 后压力差的变化量与通过阀流量变化量之比 即特性曲线 节流口的节流特性曲线 结论 T越大 越小 节流阀性能越好 即节流口通流面积越小 节流口两端的压差越大 越有利于提高节流阀刚度 但太大 造成压力损失也越大 而且可能造成阀口太小而堵塞 一般压差为0 15 0 4MPa 液压油温度 油的粘度随液压油的温度发生变化 节流阀的流量受到影响 油液粘度对细长孔式节流口的流量影响较大 对薄壁孔式节流口的流量几乎没有影响 因此 性能好的节流阀一般采用薄壁孔类的节流口 节流口的形状 流量阀在工作时 节流口的通流断面通常是很小的 当系统速度较低时更是这样 因此节流口很容易被油液中所含的机械杂质 胶质沉淀物和氧化物等杂质堵塞 另外油液中的极化分子和金属表面吸附作用会破坏节流口的形状 大小 节流阀的堵塞现象 4 节流口的形式 5 节流阀的典型结构 1 普通节流阀 2 单向节流阀 a 结构图b 职能符号1 阀体2 阀心3 调节手轮 2 单向节流阀 a 结构图b 职能符号1 弹簧2 阀心3 阀体4 顶杆5 螺母 6 最小稳定流量及其物理意义 指在不发生节流口堵塞现象的条件下能正常工作的最小流量 稳定流量的值越小 节流阀节流口的通流性越好 执行元件工作的最低速度就越小 实际回路中 节流阀的最小稳定流量必须比系统执行元件工作的最低速度所决定的流量值 一般流量控制阀最小稳定流量为0 05L min 小 这样执行元件在低速工作时 才能保证速度的稳定性 这就是节流阀最小稳定流量的物理意义 这也是选用节流阀的一个主要原则 二 调速阀 节流阀的刚性较差 当节流调速回路的负载变化时 节流阀压差随之变化 流量也发生变化 即流量受负载变化影响 从而不能使执行元件速度保持稳定 采取压力补偿的办法使节流阀前后的压差保持在一个稳定的值上 带压力补偿的流量阀为调速阀 有两种具体结构 其一是将减压阀串联在节流阀之前 称为调速阀 其二是将定压溢流阀与节流阀并联 称为溢流节流阀 二者性能比较 调速阀的工作原理 a 工作原理图b 职能符号c 简化职能符号 静态特性 调速阀的静态特性分析 调速阀能保持流量稳定 主要是由于在节流阀之前串联了减压阀 而减压阀具有压力补偿作用 这样就使节流阀口前后的压差保持近似不变 而使流量保持近似恒定 溢流节流阀 溢流节流阀是节流阀与压差式溢流阀并联组成的 它也能补偿阀两端的压差变化 使通过溢流节流阀的流量基本不受负载变化的影响 a 原理图b 职能符号c 简化职能符号1 溢流阀心2 节流阀心3 溢流阀 调速阀与溢流节流阀的比较 1 调速阀应用范围较广 调速阀可安装在执行元件的进 回油路和旁油路上 而溢流节流阀只能安装在节流调速回路的进油路上组成进油路节流调速回路 2 采用溢流节流阀的系统效率较高 3 调速阀较溢流节流阀流量稳定性好 第四节其他类型的液压控制阀 一 插装阀 插装方向阀 插装压力阀 插装流量阀二 叠加阀 三 电液伺服阀 工作原理 应用四 电液比例控制阀 比例压力阀 比例流量阀 比例方向阀 比例方向节流阀 一 插装阀 二通插装阀 逻辑阀 锥阀 是一种以二通型单向元件为主体 采用不同的盖板组成的插装阀系统 1 插装件2 控制盖板3 先导控制阀4 集成块5 弹簧6 密封圈 1 插装方向控制阀 液控单向阀 二位二通换向阀 二位三通换向阀 二位四通换向阀 液控单向阀 二位二通换向阀 二位三通插装换向阀 二位四通插装换向阀 2 插装压力控制阀 3 插装流量控制阀 二 叠加阀 1 推杆2 5 弹簧3 锥阀心4 锥阀座6 主阀心 叠加阀组 叠加阀 三 电液伺服阀 伺服阀是为闭环控制使用设计的 电液伺服阀是一种将电信号变为液压能以实现流量或压力控制的转换装置 电液伺服阀既是电液转换元件 又是功率放大元件 输入的小功率电信号与输出的大功率液压能 压力和流量 保持对应关系 从而实现对执行元件的位移 速度 加速度及力的控制 应用领域广 根据输出液压量的不同 电液伺服阀可以分为流量伺服阀和压力伺服阀两大类 1 电液伺服阀工作原理 2 电液伺服阀的应用 由于电液伺服阀的控制精度高 响应速度快 所以应用范围很广 常被用来实现电液位置 速度 加速度和力的控制 电液伺服阀的正确使用将会直接影响到系统的性能 工作可靠性及使用寿命 四 电液比例控制阀 电液比例控制阀用于开环控制 闭环控制时需用内反馈元件 可根据输入的电信号成正比连续地对液压系统的参量 压力 流量及方向 实现远距离计算机控制 并可以防止液压冲击 电液比例控制阀是一种性能介于普通液压控制阀和电液伺服阀之间的新阀种 在制造成本和抗污染等方面优于电液伺服阀 1 电液比例压力阀 电液比例溢流阀 2 电液比例流量阀 电液比例节流阀 3 电液比例方向阀 电液比例方向阀 直接控制式电液比例方向节流阀 1 位移传感器2 5 比例电磁铁3 阀体4 阀心6 比较放大器7 8 对中弹簧 第五节典型汽车液压控制阀 汽车液压系统所用液压控制阀由于使用特点 低压 结构紧凑 功能复杂 的要求 其结构与工程机械 机床等所用控制阀有所不同 一 自动变速器常用控制阀二 液压动力转向控制阀三 制动力调节控制阀 一 自动变速器常用控制阀 自动变速器中使用液压控制阀根据变速器类型的不同而有所差异 但常用的控制阀有以下几种 1 手控阀 2 换档阀 3 主调压阀 4 调速阀 5 节气门阀 6 强制降挡阀 1 手控阀 手控阀是汽车自动变速器液压控制系统中使用的一种换向阀 其相当于油路的总开关 由驾驶室内的换档手柄控制 1 主油路 2 倒档油路 3 7 泄油孔 4 阀芯 5 前进档油路 6 前进低档油路 2 换档阀 换档阀实质上为液动换向阀 在主油路压力油作用下 进入不同的档位油路来得到不同的档位 其控制油道的压力油由换档电磁阀 二位二通 控制 工作过程演示 a 电磁阀关闭b 电磁阀接通1 换档电磁阀 2 换档阀 3 主油路压力油 4 至换档执行机构 换挡阀实物图 1 2挡换挡阀 3 4挡换挡阀 3 4挡换挡阀 3 主调压阀 主调压阀使液压泵的泵油压力始终稳定在一定范围内 以满足自动变速器各种工况对油路油压的要求 1 主调压阀阀芯 2 调压弹簧 3 反馈柱塞 主调压阀 主调压阀工作过程 油泵的压力油 调压阀上部 调压弹簧力相平衡 主油路压力增高 大于弹簧力 阀体下移 接通回油道 主油路泄油 压力下降 反之压力回升 负荷不同 主调压阀工作过程 反馈柱塞3上作用着节气门油压和来自手控阀倒挡油路油压 节气门油压随节气门开度越大而增高 满足了大负荷对主油路油压的需求 倒档时 主调压阀工作过程 前进挡时 倒挡油路没有压力油 只有当手控阀位于 R 位时 才有压力油作用在反馈柱塞上使主油路油压升高 因此满足了倒挡对主油路油压的需求 4 调速阀 自动变速器的换挡规律取决于调速阀的工作特性 调速阀安装在自动变速器输出轴上 工作过程 调速阀 感应车速 输出油压 换挡阀 换挡时刻 1 壳体 2 调速滑阀 3 弹簧 4 调速阀轴 5 重块 6 工作油压 来自主油路 7 调速油压输出 8 输出轴 5 节气门阀 节气门阀根据节气门开启的角度产生节气门油压 由节流阀和降挡柱塞两部分组成 1 减压阀油压 2 调速器油压 3 减压阀 4 节气门油压 5 降挡柱塞 6 节气门阀柱塞 7 至节气门油压控制随动阀 8 主油路油压 9 至锁止调压阀 节气门阀实物图 节气门阀 强制降挡阀 6 强制降挡阀 强制降挡阀的作用是当节气门全开或接近全开时 强制性地将自动变速器降低一个挡位 以获得良好的加速性能 a 机械式强制降挡阀b 电磁式强制降挡阀1 节气门拉索 2 节气门阀凸轮 3 强制低挡阀 4 加速踏板 5 强制降挡开关 6 强制降挡电磁阀 7 阀杆 8 阀心 9 弹簧 A 通主油道 B通换档阀 二 液压动力转向控制阀 1 结构组成 转向器的下部为机械式循环球转向器及转向动力缸 上部为转向控制阀 液压动力转向器结构图 1 转向器端盖 2 壳体 3 循环球导管 4 导管压紧板 5 侧盖 6 21 锁紧螺母 7 调整螺钉 8 23 止推滚针轴承 9 定位销 10 16 30 锁销 11 止回阀 12 进油口 13 出油口 14 滚针轴承 15 卡环 17 短轴 18 扭杆 19 骨架油封 20 调整螺塞 22 24 25 29 34 O形密封圈 26 阀心 27 阀体 28 下端轴盖 31 转向螺杆 32 转向摇臂轴 33 转向螺母 齿条 活塞 转向控制阀 动力转向器上部的转向控制阀 主要由阀体3 阀芯4及扭杆组件等组成 1 扭杆2 5 锁销3 阀体 阀套 4 阀芯6 轴盖7 短轴 1 小孔 通动力缸前腔 2 小孔 通动力缸后腔 3 环槽 4 缺口 5 槽肩 6 孔 通进油口 7 纵槽 8 锁销 9 孔 通回油口 2 工作原理 1 直线行驶 R 接右转向动力腔 L 接左转向动力腔 B 接转向液压泵 G 接转向油罐9 定位销 10 16 30 锁销 17 短轴 18 扭杆 26 阀芯 27 阀体 28 下端轴盖 31 转向螺杆 2 右转时 R 接右转向动力腔 L 接左转向动力腔 B 接转向液压泵 G 接转向油罐9 定位销 10 16 30 锁销 17 短轴 18 扭杆 26 阀芯 27 阀体 28 下端轴盖 31 转向螺杆 3 左转时 R 接右转向动力腔 L 接左转向动力腔 B 接转向液压泵 G 接转向油罐9 定位销 10 16 30 锁销 17 短轴 18 扭杆 26 阀芯 27 阀体 28 下端轴盖 31 转向螺杆 三 制动力调节控制阀 汽车在制动过程 根据前后轴的载荷等情况 来调节 分配前后轮的制动力 并限制制动力最大值 1 限压阀2 比例阀3 感载阀4 电磁阀 1 限压阀 限压阀串联于液压制动回路的后制动管路中 其作用是当前 后制动管路压力和由零同步增长到一定值后 即自动将后制动管路中的压力值限定不变 a 结构b 特性曲线1 阀盖 2 阀门 3 活塞 4 活塞密封圈 5 弹簧 6 阀体 满载理想特性 空载理想特性 2 比例阀 串联于液压制动回路的后制动管路中的 其作用是当前后制动管路压力与同步增长到一定值后 即自动对后制动管路压力的增长加以节制 使后轮管路压力的增量小于前轮管路压力的增量 a 结构b 特性曲线1 阀 2 活塞 3 弹簧 满载理想特性 空载理想特性 3 感载阀 汽车在实际装载质量不同时 其总重力和重心位置变化较大 需要不同的制动管路压力分配特性 即需要根据不同的装载质量而改变制动力的感载阀 感载阀有感载限压阀和感载比例阀两类 1 感载比例阀 1 螺塞 2 阀门 3 阀体 4 活塞 5 杠杆 6 感载拉力弹簧 7 摇臂 8 后悬架横向稳定杆 2 感载限压阀 4 电磁阀 汽车ABS的制动力调节是通过制动力调节器来完成的 制动力调节器根据ECU的指令 通过电磁阀的动作自动调节制动器制动压力 循环式制动力调节器中的电磁阀多采用二位三通电磁阀和三位三通电磁阀 二位三通电磁阀 二位三通电磁阀断电和通电 达到其两个工作位置 工作时二位三通电磁阀穿梭于两个位置 ECU控制线圈电流通断的占空比 就可实现制动压力的三态 增压 减压 保压 调整 1 密封座 2 密封圈 3 保护套 4 电磁线圈 5 第一球阀 6 弹簧 7 衔铁 8 第二球阀 9 密封圈 10 连接体 11 槽 12 环形滤网 13 阀体 14 密封圈 15 阀盖 三位三通电磁阀 其有3个液压孔 具有3种工作状态 实现压力升高 压力保持和压力降低 1 回液管 2 滤芯 3 衔铁支承圈 4 回液球阀 5 进液球阀 6 衔铁 7 电磁线圈 8 限压阀 9 阀座 10 出液口 11 压板 12 副弹簧 13 主弹簧 14 凹槽 15 进液口 a 衔铁移动间隙 1 线圈 2 固定铁心 3 电流 4 通主缸 5 通储液器 6 通轮缸 7 衔铁 本章小结 控制