液压传动ppt课件.ppt

第四章液压控制阀 第一节液压阀概述 液压阀的基本结构与原理 液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力 流量和方向 保证执行元件按照要求进行工作 属控制元件 液压阀基本结构 包括阀芯 阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置 驱动装置可以是手调机构 也可以是弹簧或电磁铁 有时还作用有液压力 液压阀基本工作原理 利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小 实现压力 流量和方向的控制 流经阀口的流量q与阀口前后压力差 p和阀口面积A有关 始终满足压力流量方程 作用在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析 液压阀的分类 根据结构形式分类滑阀滑阀为间隙密封 阀芯与阀口存在一定的密封长度 因此滑阀运动存在一个死区 阀口的压力流量方程q Cd Dx 2 p 1 2锥阀锥阀阀芯半锥角一般为12 20 阀口关闭时为线密封 密封性能好且动作灵敏 阀口的压力流量方程q Cd dxsin 2 p 1 2球阀性能与锥阀相同 阀口的压力流量方程q Cd dh0 x R 2 p 1 2 根据用途不同分类 压力控制阀用来控制和调节液压系统液流压力的阀类 如溢流阀 减压阀 顺序阀等 流量控制阀用来控制和调节液压系统液流流量的阀类 如节流阀 调速阀 分流集流阀 比例流量阀等 方向控制阀用来控制和改变液压系统液流方向的阀类 如单向阀 液控单向阀 换向阀等 根据控制方式不同分类 定值或开关控制阀被控制量为定值的阀类 包括普通控制阀 插装阀 叠加阀 比例控制阀被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类 包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀 伺服控制阀被控制量与 输出与输入之间的 偏差信号成比例连续变化的阀类 包括机液伺服阀和电液伺服阀 数字控制阀用数字信息直接控制阀口的启闭 来控制液流的压力 流量 方向的阀类 可直接与计算机接口 不需要D A转换器 根据安装连接形式不同分类 管式连接阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接 安装方便 板式连接阀体进出口通过连接板与油管连接 便于集成 插装式将阀芯 阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能 结构紧凑 叠加式是板式连接阀的一种发展形式 液压阀的性能参数 公称通径代表阀的通流能力的大小 对应于阀的额定流量 与阀的进出油口连接的油管应与阀的通径相一致 阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量 最大不得大于额定流量的1 1倍 额定压力阀长期工作所允许的最高压力 对压力控制阀 实际最高压力有时还与阀的调压范围有关 对换向阀 实际最高压力还可能受它的功率极限的限制 对液压阀的基本要求 动作灵敏 使用可靠 工作时冲击和振动要小 阀口全开时 液流压力损失要小 阀口关闭时 密封性能要好 所控制的参数 压力或流量 要稳定 受外干扰时变化量要小 结构紧凑 安装 调试 维护方便通用性要好 第二节流量控制阀 流量控制阀是通过改变阀口大小来改变液阻实现流量调节的阀 普通流量控制阀包括节流阀 调速阀 溢流节流阀和分流集流阀 节流阀 调速阀 流量控制原理 流经薄壁小孔的流量q cdA 2 p 1 2流经细长孔的流量q d4 128 l p综合两式得通用节流方程q KLA pm 节流元件的节流口结构有锥形 三角槽形 矩形 三角形等 工业上又将节流口的过流面积A的倒数称为液阻 将过流面积可调的节流口称为可变液阻 由节流方程知 当压力差一定时 改变开口面积即改变液阻就可改变流量 节流阀 结构原理主要零件有阀芯 阀体和螺母 阀体上开有进油口和出油口 阀芯一端开有三角尖槽 另一端加工有螺纹 旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积 为平衡液压径向力 三角槽须对称布置 流量特性方程q KLA pm它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力差 p和开口面积A之间的关系 刚性外负载波动引起阀前后压力差 p变化 即使阀的开口面积A不变 也会导致流经阀的流量q不稳定 定义 阀的开口面积A一定时 T d p dq p1 m KLAm为节流阀的刚性 T越大 节流阀的性能越好 故薄刃口 m 0 5 多作节流阀阀口 p大有利于提高节流阀刚性 但过大不仅造成压力损失增大 而且可能因阀口太小而堵塞 一般取 p 0 15 0 4 MPa 最小稳定流量节流阀在很小开口下工作时 流经阀的流量会出现周期性脉动 甚至间歇式断流 这种现象称为节流阀的堵塞现象 为此对节流阀有一个能正常工作的最小流量的限制 节流阀的应用 当节流阀前后 p一定时 改变A可改变流经阀的流量 起节流调速作用 如阀3 当q一定时 改变A可改变阀前后压力差 p 起负载阻尼作用 如阀1 当q 0时 安装节流元件可延缓压力突变的影响 起压力缓冲作用 如阀2 节流阀前后的压差 p受外负载的影响 故影响执行元件的运动速度的不稳定 如何解决此问题 调速阀 结构原理调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成 压力油p1先经定差减压阀 然后经节流阀流出 节流阀进 出口压力油p2 p3经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端 p2 p3 与定差减压阀的弹簧力进行比较 因定差减压阀阀口的压力补偿作用 使得 p2 p3 基本不变 调速阀工作原理动画调速阀可以是定差减压阀在前 节流阀在后 也可以是节流阀在前 定差减压阀在后 调速阀工作时的静态方程定差减压阀受力平衡方程p2A p3A Ft Fs定差减压阀压力流量方程q1 Cd1 dx 2 p1 p2 1 2节流阀压力流量方程q2 Cd2Aj 2 p2 p3 1 2通过调速阀的流量q1 q2 q 流量稳定性分析调速阀用于调节执行元件运动速度 并保证其速度的稳定 这是因为节流阀既是调节元件 又是检测元件 当阀口面积调定后 它一方面控制流量的大小 一方面检测流量信号并转换为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯的两端面 与弹簧力相比较 当检测的压力差偏离预定值时 定差减压阀阀芯产生相应位移 改变减压缝隙进行压力补偿 保证节流阀前后的压力差基本不变 但是阀芯位移势必引起弹簧力和液动力波动 因此流经调速阀的流量只能基本稳定 调速阀的速度刚性可近似为 为保证定差减压阀的压力补偿作用 调速阀的进出口压力差应大于弹簧力Ft和液动力Fs所确定的最小压力差 否则无法保证流量稳定 旁通型调速阀 旁通型调速阀用于调节执行元件运动速度只能安装在执行元件的进油路上 其速度刚性较调速阀小 但因此时的系统压力为 负载压力 节流阀前后压差 p 是变压系统 与调速阀调速回路相比 回路效率较高 结构原理该阀又称为溢流节流阀 由节流阀与差压式溢流阀并连而成 阀体上有一个进油口 一个出油口 一个回油口 这里节流阀既是调节元件 又是检测元件 差压式溢流阀是压力补偿元件 它保证了节流阀前后压力差 p基本不变 动作原理动画 分流集流阀动作原理动画 分流集流阀是用来保证多个执行元件速度同步的流量控制阀 又称为同步阀 它包括分流阀 集流阀和分流集流阀三种控制类型 分流阀结构原理 它由两个固定节流孔1 2 阀体 阀芯和两个对中弹簧等组成 阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口3 4 固定节流孔起检测流量的作用 可变节流口起压力补偿作用 其过流面积通过压力p1和p2的反馈作用进行控制 无论负载压力p3 p4如何变化 都能保证q1 q2 第三节方向控制阀 方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向 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 作用 普通单向阀是只允许液流一个方向流动 反向则被截止的方向阀 要求正向液流通过时压力损失小 反向截止时密封性能好 图形符号 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 正向开启压力只需 0 03 0 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 2 0 3 MPa 普通单向阀的应用 常被安装在泵的出口 一方面防止压力冲击影响泵的正常工作 另一方面防止泵不工作时系统油液倒流经泵回油箱 被用来分隔油路以防止高低压干扰 与其他的阀组成单向节流阀 单向减压阀 单向顺序阀等 使油液一个方向流经单向阀 另一个方向流经节流阀等 安装在执行元件的回油路上 使回油具有一定背压 作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧 其正向开启压力为 0 3 0 5 MPa 液控单向阀 工作原理当控制油口不通压力油时 油液只能从p1 p2 当控制油口通压力油时 正 反向的油液均可自由通过 根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式 复式结构液控单向阀 单向阀芯内装有卸载小阀芯 控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压 再顶开单向阀阀芯 其控制压力仅为工作压力的4 5 没有卸载小阀芯的液控单向阀的控制压力为工作压力的40 50 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 换向阀 换向阀是利用阀芯在阀体孔内作相对运动 使油路接通或切断而改变油流方向的阀 换向阀的分类按结构形式可分 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 下面以滑阀式换向阀为例讲解其工作原理 滑阀式换向阀的结构 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 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 位 通及图形符号 动画 手动 机动 换向阀 阀芯运动是借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 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 电磁铁可以是直流 交流或交本整流的 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100L 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 电液换向阀 电液换向阀是由电磁换向阀与液动换向阀组合而成 液动换向阀实现主油路的换向 称为主阀 电磁换向阀改变液动阀控制油路的方向 称为先导阀 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 3 0 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 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 换向阀的性能 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 泄漏不仅带来功率损失 而且引起油液发热 因此阀芯与阀体要同心 并要有足够的封油长度 换向平稳性 就是要求换向时压力冲击要小 手动换向阀和电液换向阀可以控制换向时间来减小换向冲击 换向时间和换向频率 交流电磁铁的换向时间约为0 03 0 15s 直流电磁铁的换向时间约为0 1 0 3s 换向频率为60 240次 min 电磁球阀简介 结构主要由左 右阀座 球阀 操作杆 杠杆 弹簧等组成 p口压力油除通过右阀座孔作用在球阀的右边外 还经过阀体上的通道b进入操纵杆的空腔并作用在球阀的左边 球阀所受轴向液压力平衡 特点对油液污染不敏感 换向性能好 密封性能好 最高压力可达63MPa 电磁吸力经杠杆放大后传给阀芯 推力大 使用介质的粘度范围大 可直接用于高水基 乳化液 加工装配工艺难度较大 成本较高 主要用在超高压小流量液压系统或作插装阀的先导阀 第四节压力控制阀 压力控制阀是用来控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制的阀类 它包括溢流阀 减压阀 顺序阀 压力继电器 压力控制阀的基本工作原理通过液压作用力与弹簧力进行比较来实现对油液压力的控制 调节弹簧的预压缩量即调节了阀芯的动作压力 该弹簧是压力控制阀的重要调节零件 称为调压弹簧 要掌握各种压力阀的结构原理及其应用 溢流阀 按结构形式分直动型溢流阀先导型溢流阀 直动型溢流阀 结构原理直动型溢流阀由阀芯 阀体 弹簧 上盖 调节杆 调节螺母等零件组成 阀体上进油口旁接在泵的出口 出口接油箱 原始状态 阀芯在弹簧力的作用下处于最下端位置 进出油口隔断 进口油液经阀芯径向孔 轴向孔作用在阀芯底端面 当液压力等于或大于弹簧力时 阀芯上移 阀口开启 进口压力油经阀口溢回油箱 此时阀芯受力平衡 阀口溢流满足压力流量方程 阀口刚开启时阀芯受力平衡方程pk D2 4 K xo L 阀口开启后阀芯受力平衡方程p D2 4 K xo L x Fs阀口开启后溢流的压力流量方程q C Dx 2p 1 2 直动型溢流阀工作原理要点 对应调压弹簧一定的预压缩量xo 阀的进口压力p基本为一定值 由于阀开口大小x和稳态液动力Fs的影响 阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大 当流量为额定流量时的阀的进口压力ps最大 ps称为阀的调定压力 对应调压弹簧一定的预压缩量xo 阀的进口压力p基本为一定值 由于阀开口大小x和稳态液动力Fs的影响 阀的进口压力随流经阀口流量的增大而增大 当流量为额定流量时的阀的进口压力ps最大 ps称为阀的调定压力 先导型溢流阀 结构组成它由先导阀和主阀组成 先导阀实际上是一个小流量直动型溢流阀 其阀芯为锥阀 主阀芯上有一阻尼孔 且上腔作用面积略大于下腔作用面积 其弹簧只在阀口关闭时起复位作用 图形符号 动作原理动画 先导型溢流阀工作原理要点 先导阀和主阀阀芯分别处于受力平衡 其阀口都满足压力流量方程 阀的进口压力由两次比较得到 压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定 主阀弹簧起复位作用 通过先导阀的流量很小 是主阀额定流量的1 因此其尺寸很小 即使是高压阀 其弹簧刚度也不大 这样一来阀的调节性能有很大改善 主阀芯开启是利用液流流经阻力孔形成的压力差 阻力孔一般为细长孔 孔径很小 0 8 1 2mm 孔长l 8 12mm 因此工作时易堵塞 一旦堵塞则导致主阀口常开无法调压 先导阀前腔有一控制口 用于卸荷和遥控 先导型溢流阀遥控口接法 先导阀前腔有一遥控口 在该控制口接远程调压阀可实现远控 接电磁阀通回油箱可实现卸载 远程调压系统 多级调压系统 先导式溢流阀卸荷回路 远程调压阀实际上是一个独立的压力先导阀 旁接在先导型溢流阀遥控口起远程调压作用 其调定压力必须低于先导阀的调定压力 无论哪个起作用 泵的溢流量始终经主阀阀口回油箱 溢流阀的功用 溢流阀旁接在泵的出口 用来保证系统压力恒定 称为定压阀 溢流阀旁接在泵的出口 用来限制系统压力的最大值 对系统起保护作用 称为安全阀 电磁溢流阀还可以在执行机构不工作时使泵卸载 溢流阀的性能 调压范围 在规定的范围内调节时 阀的输出压力能平稳的升降 无突跳或迟滞现象 为改善高压溢流阀的调节性能 往往通过更换四根刚度不同的弹簧0 6 8 4 16 8 20 16 32MPa实现四级调压 压力流量特性 溢流阀的进口压力随流量变化而波动的性能 又称为启闭特性 ps pk ps pb 称为调压偏差 调压偏差小好nk pk ps称为开启压力比 nb pb ps称为闭合压力比 nk nb大好 开启时阀芯平衡方程 关闭时阀芯平衡方程 可见 Pk Pb 当Pk Pb越接近Ps 我们称阀的性能越好 压力损失和卸载压力 当调压弹簧预压缩量等于零或主阀上腔经遥控口直接接回油箱时 流经阀的流量为额定值时 溢流阀的进口压力 压力损失略高于卸载压力 减压阀 减压阀是利用液流流过缝隙产生压力损失 使其出口压力低于进口压力的压力控制阀 按调节要求不同 有定值减压阀 定差减压阀 定比减压阀 其中定值减压阀应用最广 又简称减压阀 定值减压阀的结构原理 减压阀由压力先导阀和主阀组成 出口压力油引至主阀芯上腔和先导阀前腔 当出口压力大于减压阀的调定压力时 先导阀开启 主阀芯上移 减压缝隙关小 减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值 图形符号 减压阀的阀芯受力平衡方程 A1 A2 Pj C时 Px c时 可见最终可以保证减压阀出口压力基本不变 减压阀的特点与功用 与先导型溢流阀比较 减压阀是出口压力控制 保证出口压力为定值 溢流阀是进口压力控制 保证进口压力为定值 减压阀阀口常开 溢流阀阀口常闭 减压阀有单独的泄油口 溢流阀弹簧腔的泄漏油经阀体內流道內泄至出口 减压阀与溢流阀一样有遥控口 减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力的二次油路上 如夹紧回路 润滑回路和控制回路 必须说明 减压阀出口压力还与出口负载有关 若负载压力低于调定压力时 出口压力由负载决定 此时减压阀不起减压作用 定值减压回路 顺序阀 顺序阀是一种利用压力控制阀口通断的压力阀 按控制油来源不同分内控和外控 按弹簧腔泄漏油引出方式不同分内泄和外泄 内控内泄 内控外泄 外控内泄 外控外泄 顺序阀的功用 内控外泄顺序阀与溢流阀非常相象 阀口常闭 进口压力控制 但是该阀出口油液要去工作 所以有单独的泄油口 内控外泄顺序阀用于多个执行元件顺序动作 其进口压力先要达到阀的调定压力 而出口压力取决于负载 当负载压力高于阀的调定压力时 进口压力等于出口压力 阀口全开 当负载压力低于调定压力时 进口压力等于调定压力 阀的开口一定 顺序阀的四种结构形式及其图形符号 通过改变上盖或底盖的装配位置可得到内控外泄 内控内泄 外控外泄 外控内泄四种结构类型 内控内泄顺序阀的图形符号和工作原理与溢流阀相同 多串联在执行元件的回油路上 使回油具有一定压力 保证执行元件运动平稳 如图示阀3作背压阀 外控内泄顺序阀等同于二位二通阀 可作卸载阀 如双泵供油回路中阀3是泵1的卸载阀 外控外泄顺序阀可作液动开关和限速锁 如远控平衡阀可限制重物下降的速度 压力继电器 压力继电器是一种将液压系统的压力信号转换为电信号输出的元件 其作用是实现执行元件的顺序控制或安全保护 按结构特点分为柱塞式 弹簧管式和膜片式 图示为柱塞式压力继电器 主要零件包括柱塞1 调节螺帽2和电气微动开关3 压力油作用在柱塞下端 液压力直接与弹簧力比较 当液压力大于或等于弹簧力时 柱塞向上移压微动开关触头 接通或断开电气线路 反之 微动开关触头复位 压力继电器的功用 如图所示 压力继电器用在顺序动作回路中 当执行元件工作压力达到压力继电器调定压力时 压力继电器将发出电信号 使电磁铁得电 换向阀换向 从而实现两液压缸的顺序动作 第五节插装阀和叠加阀 插装阀 二通插装阀是插装阀基本组件 阀芯 阀套 弹簧和密封圈 插到特别设计加工的阀体内 配以盖板 先导阀组成的一种多功能的复合阀 因每个插装阀基本组件有且只有两个油口 故被称为二通插装阀 早期又称为逻辑阀 特点 阀芯为锥阀 密封性能好 且动作灵敏 通流能力大 抗污染 一阀多用 易组成各式系统 结构紧凑 特别对大流量及非矿物油介质的场合 优点更为突出 组件由阀芯 阀套 弹簧和密封圈组成 根据用途不同分为方向阀组件 压力阀组件和流量阀组件 同一通径的三种组件安装尺寸相同 但阀芯的结构形式和阀套座直径不同 三种组件均有两个主油口A和B 一个控制口x 插装阀基本组件 插装阀单元的工作状态记油口A B x的压力分别为pA pB px 作用面积分别为AA AB Ax 阀芯上端复位弹簧力为Ft 当pxAx Ft pAAA pBAB时阀口关闭 当pxAx Ft pAAA pBAB时阀口开启 实际工作时 阀芯的受力状况是通过油口x的通油方式控制的 X通回油箱 阀口开启 x与进油口相通 阀口关闭 改变油口通油方式的阀称为先导阀 先导阀与盖板 先导阀与盖板用来控制插装阀控制腔的通油方式 从而控制阀口的开启和关闭 方向阀组件的先导阀可以是电磁滑阀 也可以是电磁球阀 有时还设置防止压力冲击的缓冲阀和选择压力的梭阀 压力阀组件的先导阀包括远程调压阀 电磁滑阀等 流量阀组件的先导阀除电磁滑阀外 还需在盖板上装阀芯行程调节杆 以限制 调节阀口开度的大小 插装阀的应用 单向阀将方向阀组件的控制口通过阀块和盖板上的通道与油口A或B直接沟通 可组成单向阀 二通阀由一个二位三通电磁滑阀控制方向阀组件控制腔的通油方式 可组成二位二通阀 三通阀由两个方向阀组件并联而成 对外形成一个压力油口 一个工作油口和一个回油口 三通插装阀的工作状态数取决于先导换向阀的工作位置数 四通阀由两个三通阀并联而成先导阀可以是一个三位四通换向阀 见动画 先导阀也可以是两个二位四通换向阀或四个二位三通换向阀 见动画 四通插装阀的工作状态数取决于先导换向阀的工作位置数 插装阀的应用 复合控制阀 阀1 2 3 4与三位四通电磁阀组成三位四通换向回路 用于液压缸的换向 阀1 2组成单向节流阀 与溢流阀共同作用用于调节液压缸的工作速度 阀3 4与远程调压阀组成单向顺序阀 用作单向背压阀 阀5与二位三通电磁阀和远程调压阀组成电磁溢流阀 用于系统的调压和卸载 叠加阀 叠加阀以板式阀为基础 每个叠加阀不仅起到单个阀的功能 而且还沟通阀与阀的流道 换向阀安装在最上方 对外连接油口开在最下边的底板上 其他的阀通过螺栓连接在换向阀和底板之间 左图为叠加阀装置图 右图为其系统图 由叠加阀组成的系统结构紧凑 配置灵活 设计制造周期短 第六节伺服阀电液比例阀 一 伺服阀 伺服阀是一种根据输入信号及输出信号反馈量连续成比例地控制流量和压力的液压控制阀 根据输入信号的方式不同 又分电液伺服阀和机液伺服阀 电液伺服阀将小功率的电信号转换为大功率的液压能输出 实现执行元件的位移 速度 加速度及力的控制 机液伺服阀的输入信号是机动或手控的位移 伺服阀控制精度高 响应速度快 特别是电液伺服系统容易实现计算机控制 在航空航天 军事装备中得到广泛应用 但加工工艺复杂 成本高 对油液污染敏感 维护保养难 民用工业应用较少 电液伺服阀的组成和工作原理 见动画 电液伺服阀由电气 机械转换装置 液压放大器和反馈 平衡 机构三部分组成 电气 机械转换装置将输入的电信号转换为转角或直线位移输出 常称为力矩马达或力马达 图中上部分为力矩马达 液压放大器接受小功率的转角或位移信号 对大功率的液压油进行调节和分配 实现控制功率的转换和放大 图中有喷嘴挡板 前置级 和主滑阀两级 反馈平衡机构使阀输出的流量或压力与输入信号成比例 图中反馈弹簧杆11为反馈机构 轴向柱塞泵的手动伺服变量机构主要零件有伺服阀阀芯1 伺服阀阀套2 变量活塞5等 伺服阀芯与控制杆挂在一起 伺服阀套与变量活塞刚性连成一体 伺服阀油口a通过油道b与变量活塞下腔相通 油口e通过油道f与变量活塞上腔相通 变量活塞下腔通有泵的压力油 上腔为密闭容腔 上下腔面积比为2 1 给控制杆输入一个位移信号 因为伺服阀的控制作用 变量活塞将跟随产生一个同方向的位移 泵的斜盘摆动为某一角度 泵输出一定的排量 排量的大小与控制杆的位移信号成比例 机液伺服阀 二 电液比例阀 电液比例阀是一种性能介于普通控制阀和电液伺服阀之间的新阀种 它既可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力 流量 方向实现远距离控制 计算机控制 又在制造成本 抗污染等方面优于电液伺服阀 电液比例阀根据用途分为 电液比例压力阀 电液比例流量阀 电液比例方向阀 电液比例压力阀 图示为电液比例压力先导阀 它与普通溢流阀 减压阀 顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀 电液比例减压阀和电液比例顺序阀 改变输入电磁铁电流的大小 即可改变电磁吸力 从而改变先导阀前腔压力 对主阀的进口或出口压力实现控制 与普通压力先导阀不同 1 与作用在阀芯上的液压力进行比较的是电磁吸力 不是弹簧力 2 此处弹簧为传力弹簧 无压缩量 此比例溢流阀与传统的溢流阀相比有何差别 电液比例流量阀 图示为位移 弹簧力反馈型电液比例二通节流阀 主阀芯5为插装阀结构 当比例电磁铁输入一定电流时 产生的电磁吸力推动先导阀芯2下移 先导阀阀口开启 主阀进口压力油经R1和R2 先导阀阀口流至主阀出口 因阻尼R1作用 使主阀芯上下腔产生压力差 致使主阀芯克服弹簧力上移 主阀口开启 主阀芯向上位移使反馈弹簧3受压缩 但反馈弹簧力与先导阀芯上端电磁吸力相等时 先导阀芯和主阀芯受力平衡 主阀阀口大小与输入电流大小成比例 改变输入电流大小 即可改变阀口大小 在系统中起节流调速作用 特点输入电流为零时 阀口是关闭的 主阀的位移量不受比例电磁铁行程的限制 阀口开度可以设计得较大 即阀的通流能力较大 电液比例换向阀 电液比例换向阀由前置级 电液比例双向减压阀 和放大级 液动比例双向节流阀 两部分组成 前置级由比例电磁铁控制双向减压阀阀芯位移 当比例电磁铁输入电流时 减压阀芯移动 减压开口一定 经阀口减压后得到稳定的控制压力 放大级由阀体 主阀芯 左右端盖 阻尼螺钉和弹簧等零件组成 控制压力油经阻尼孔作用在主阀芯的端面时 液压力将克服弹簧力使阀芯移动 开启阀口 沟通油道 主阀开口大小取决于输入电流的大小 改变比例电磁铁的输入电流 不仅可以改变阀的工作液流方向 而且可以控制阀口大小实现流量调节 即具有换向 节流复合功能 用数字信息控制阀口的开启和关闭 从而实现液体压力 流量 方向控制的液压控制阀 称为电液数字阀 简称数字阀 数字阀可以直接与计算机接口 而不需要D A转换器 数字阀与伺服阀和比例阀相比 其结构简单 工艺性好 价格低 抗污染能力强 工作稳定可靠 功耗小 在计算实时控制的电液系统中 已部分取代比例或伺服阀 为计算机在液压领域的应用开拓了一个新的途径 电液数字阀 1 数字阀的控制思想 对于计算机而言 最普通的信号是二进制的 即 1 和 0 两种状态 而数字阀其状态为 开 和 关 用数字阀的电液系统较为常见的控制阀方法为脉数调制 PNM 和脉宽调制 PWM 第五章液压基本回路 液压基本回路 任何液压系统都是由一些基本回路组成 所谓液压基本回路是指能实现某种规定功能的液压元件的组合 基本回路按在液压系统中的功能可分 压力控制回路 控制整个系统或局部油路的工作压力 速度控制回路 控制和调节执行元件的速度 方向控制回路 控制执行元件运动方向的变换和锁停 多执行元件控制回路 控制几个执行元件间的工作循环 第一节压力控制回路 压力控制回路是利用压力控制阀来控制整个系统或局部支路的压力 以满足执行元件对力和转矩的要求 包括 调压回路卸载回路减压回路增压回路平衡回路保压回路泄压回路 调压回路 功用调定和限制液压系统的最高工作压力 或者使执行机构在工作过程不同阶段实现多级压力变换 一般用溢流阀来实现这一功能 系统中有节流阀 当执行元件工作时溢流阀始终开启 使系统压力稳定在调定压力附近 溢流阀作定压阀用 单级调压回路 系统中无节流阀 当系统工作压力达到或超过溢流阀调定压力时 溢流阀才开启 对系统起安全保护作用 泵的出口压力由外负载决定 利用先导型溢流阀遥控口远程调压时 主溢流阀的调定压力必须大于远程调压阀的调定压力 二级调压回路 由先导型溢流阀 远程调压阀和电磁换向阀组成 多级调压回路 无级调压回路通过电液比例溢流阀来实现 卸载回路 功用在液压系统执行元件短时间不工作时 为避免频繁启动原动机而使泵在很小的输出功率下运转 卸载方式 压力卸载 流量卸载 仅适用于变量泵 用换向阀中位机能的卸载回路泵可借助M型 H型或K型换向阀中位机能来实现降压卸载 用先导型溢流阀的卸载回路采用二位二通电磁阀控制先导型溢流阀的遥控口来实现卸载 同样是用溢流阀 二位二通阀组成卸荷回路 它与前面的卸荷回路有何不同 问题 限压式变量泵的卸载回路为零流量卸载 泵的压力升高到泵的压力调节螺钉调定的极限值时 泵的流量减小到只补充缸或阀的泄漏 回路实现保压卸载 有蓄能器的卸载回路当回路压力到达卸载溢流阀调定压力时 泵通过该阀卸载 蓄能器保持系统压力 减压回路 功用减小系统压力到需要的稳定值 以满足机床的夹紧 定位 润滑及控制油路的要求 注意要减压阀稳定工作 最低调整压力 0 5MPa 最高调整压力至少比系统压力低0 5MPa 减压回路在需要低压的支路上串联定值减压阀 单向阀用来防止缸5的压力受主油路的干扰 二级减压回路在先导型减压阀遥控口接入远程调压阀和二位二通电磁阀 增压回路 功用使系统的局部支路获得比系统压力高且流量不大的油液供应 实现压力放大的元件主要是增压器 其增压比为增压器大小活塞的面积比 注意 压力放大是在降低有效流量的前提下得到的 单作用增压器的增压回路 适用于单向作用力大 行程小 作业时间短的场合 双作用增压器的增压回路它能连续输出高压油 适用于增压行程要求较长的场合 平衡回路 功用使立式液压缸的回油路保持一定背压 以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落 或下行运动时因自重超速失控 顺序阀压力调定后 若工作负载变小 系统功率损失将增大 由于滑阀结构的顺序阀和换向阀存在泄漏 活塞不可能长时间停在任意位置 该回路适用于工作负载固定且活塞闭锁要求不高的场合 采用单向顺序阀的平衡回路 采用液控单向阀的平衡回路液控单向阀是锥面密封 故闭锁性能好 回路油路上串联单向节流阀用于保证活塞下行的平稳 采用远控平衡阀的平衡回路它不但具有很好的密封性 能起到长时间的闭锁定位作用 还能自动适应不同负载对背压的要求 保压回路 功用使系统在缸不动或因工件变形而产生微小位移的工况保持稳定不变的压力 保压性能有两个指标 保压时间和压力稳定性 采用液控单向阀的保压回路适用于保压时间短 对保压稳定性要求不高的场合 液压泵自动补油的保压回路采用液控单向阀 电接触式压力表发讯使泵自动补油 采用辅助泵的保压回路当液压缸加压完毕要求保压时 由压力继电器4发讯 主泵卸载 由辅助泵供油维持系统压力稳定 由于辅助泵只需补偿系统泄漏 可选小流量泵 功率损失小 压力稳定性取决于溢流阀7的稳压性能 采用蓄能器补油的保压回路用蓄能器代替辅助泵亦可达到补偿系统泄漏的目的 泄压回路 功用使执行元件高压腔中的压力缓慢地释放 以免泄压过快引起剧烈的冲击和振动 用顺序阀控制的泄压回路回路采用带卸载小阀芯的液控单向阀4实现保压和泄压 泄压压力和回程压力均由顺序阀控制 延缓换向阀切换时间的泄压回路换向阀处于中位时 主泵和辅助泵卸载 液压缸上腔压力油通过节流阀6和溢流阀7泄压 节流阀6在卸载时起缓冲作用 泄压时间由时间继电器控制 组合机床动力滑台液压系统 第七章典型液压系统 典型液压系统 学习目的了解液压技术在国民经济各行各业中的应用 熟悉各种液压元件在液压系统