液压传动PPT演示课件

在液压系统中，液压阀控制和调节液流的压力、流量和流向，保证执行元件按照要求进行工作，属控制元件。,第五章液压传动调节与控制元件HydraulicTransmission&ControlComponents,1,第一节概述,一.调节控制元件分类,按用途分类方向控制阀用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如普通单向阀、液控单向阀、换向阀等。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、分流集流阀等。,2,按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。锥阀锥阀阀芯半锥角一般为1220，阀口关闭时为线密封，密封性能好且动作灵敏。球阀性能与锥阀相同。,3,按操纵方式分类：,手动阀:基本操纵方式，无论什么场合都可以使用。机动阀：通过挡块等行程机构驱动阀芯。电磁阀：依靠电磁铁的吸合力推动阀芯工作。液动阀：用液压力驱动阀芯。电液动阀：由电磁阀和液动阀组合而成。,4,按控制方式分类,定值或开关控制阀将阀芯位置或阀芯上的弹簧设定在某一工作状态，定值控制液体压力、流量和流动方向，多用于普通控制阀。比例控制阀输出的流量，压力可以按照输入信号的变化规律连续成比例的调节。伺服控制阀将微小的电信号转换成大的功率输出，以控制系统中液体的流动方向、压力和流量。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。,5,按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，但是各个液压阀只能分散布置。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。叠加式阀的上下面为连接接合面，各连接口分别在这两个面上，通过螺钉将阀体叠装在一起构成回路。,6,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。驱动装置可以是手动机构，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。,7,二对调节控制元件的要求,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。,8,三调节控制元件的参数,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。额定压力阀长期工作所允许的最高压力。,9,一.单向阀,第二节方向控制阀DirectionalControlValve,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。,单向阀控制液体只能向一个方向流动、反向截止或可控制的反向流动。按控制方式不同，单向阀可分为普通单向阀和液控单向阀两类。,10,1.普通单向阀,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。普通单向阀图形符号：,11,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。,12,正向导通,反向截止,13,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。(单柱塞泵配油机构）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0.30.5MPa。,14,2.液控单向阀液控单向阀又称为液压锁，其作用是使液流有控制的单向流动。液控单向阀分为普通型和卸荷型两类。,普通液控单向阀,当控制油口K不通压力油时，油液只能从p1p2；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。下图为外泄式,Pk=0正向导通，反向截止；Pk0正反向导通。,15,带卸荷功能的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4050。,结构,16,P173汽车起重机液压系统,17,1支腿收放2转塔回转3吊臂伸缩4变幅起重与下降,18,二.换向阀,换向阀分为滑阀式和转阀式,换向阀是利用阀芯在阀体内作相对运动，使油路接通或切断而改变油流方向的阀。,19,滑阀式换向阀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。,20,转阀式换向阀,工作原理及职能符号,利用阀芯与阀体的相对转动换向,21,（一）滑阀式换向阀分类,1按通路可分为二通阀、三通阀、四通阀、五通阀等。所谓的“通”即指进、出油口的数量。例如：三通阀即有三个油口；四通阀即有四个油口。2按工作位数可分为二位阀、三位阀和四位阀等。所谓的“工作位数”即指阀芯在阀腔内可停留的位数。如三位阀，阀芯在阀腔内有左位、中位和右位可供选择。阀芯处在某一位置时，进出油口就有对应的连通关系。3.按操纵方式可分为手动换向阀、机动换向阀、液动换向阀、电磁换向阀和电液换向阀等。,22,换向阀的主体结构是由阀体、阀芯等组成。主体的图形符号表示其工作位数及通路的不同组合。例如：二位二通阀、三位四通阀等等。,（二）滑阀式换向阀结构原理及图形符号表示,换向阀的职能符号表示方法方框表示“位”，方框数表示位数；“”表示连通，并不一定表示液体的实际流向。“T”表示闭死；在一方框内“”的首尾及“T”与方框交点数表示通数；A、B表示工作油口。P表示进油口，T表示回油口（连通邮箱）；每一方框表达的内容，为该阀芯在此位工作时的连通方式。,23,表5-1滑阀式换向阀主体结构简图及图形符号,24,（三）三位换向阀的中位机能,中位机能：三位换阀的阀芯停留在中位时，各油口的连通方式。中位机能不相同的阀，组成的系统有不同的控制功能。,25,26,阀芯的定位方式分为弹簧钢球定位和弹簧自动复位。,（四）换向阀典型结构介绍,1.手动换向阀,27,机动换向阀：以外加运动件的机动力推动阀芯移动换向。通过安装在运动部件上的撞块或凸轮推动阀芯。工作可靠，因为位置离不开运动部件，安装布置有一定的局限性。,2.机动换向阀,28,3.电磁换向阀,电磁换向阀：以电磁铁为动力实现换向的阀，阀芯运动借助于电磁力和弹簧力的共同作用。,29,4.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。,30,（五）换向阀完整图形符号,31,三.多路换向阀,两个以上的六通换向阀组合在一起，也有包括溢流阀、单向阀和补油阀在内的复合形式。特点是没有阀间接头和管道，结构紧凑，压力损失小，可集中操控多个执行原件。,32,33,（思考）517,34,同学们好,Welcometotheclassroom,35,第三节压力控制阀PressureControlValve,作用：用来调节控制液压系统中油液压力或通过压力信号实现控制。分类：溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。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。,36,按结构形式分直动式溢流阀先导式溢流阀,一溢流阀relifevalve,（一）溢流阀的功用,调节、稳定和限定系统工作压力。,（二）溢流阀的种类及其工作原理,37,直动式溢流阀,38,直动式溢流阀工作原理阀芯受力：与Fs当时，无溢流当时，称为开启压力，临界状态。当时，有溢流，此时因此阀的进口压力基本稳定。,39,直动式溢流阀的图形符号为,40,直动式溢流阀特点,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。要提高油液进口压力，则需增大调压弹簧力。对于高压大流量的压力阀，要求调压弹簧具有很大的弹簧力，这样不仅使阀的调节性能变差，结构上也难以实现。滑阀式直动式溢流阀只能用于低压系统。,41,2先导式溢流阀,先导式溢流阀的图形符号为,42,43,1.组成先导阀：锥阀（A1），弹簧（Ft1）主阀：锥阀（A），弹簧（Ft），远程控制口K,44,45,先导式溢流阀的原理演示,46,先导式溢流阀特点,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。先导式溢流阀适用于高压大流量系统。,47,先导式溢流阀特点,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=0.81.2mm，孔长l=812mm，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。,48,在实际应用中，溢流阀除了作调压、稳压、限压之外，常常用作安全阀起安全保护作用；用作卸荷阀使系统卸荷；用作背压阀使执行元件运动更平稳。,（三）溢流阀的实际应用,49,50,静特性主要指启闭特性。启闭特性指溢流阀稳定工作时溢流量与阀的进口压力之关系，或称为qp特性。,（四）溢流阀特性分析,1.静特性分析,51,52,启闭特性分析,阀口通流面积梯度d,阀芯位移量,出流速度角,阀芯受力平衡方程,调压弹簧力,当阀口未开启时，液动力=0,开启压力,当阀口开启溢流时,53,带入薄壁孔流量公式,静态特性方程,54,溢流阀从开启溢流至全溢流，或从全溢流至关闭都要经历一个过程。前者称开启过程a，后者称闭合过程b。由于摩擦力、自重和稳态液动力的作用效果，开启和闭合过程是不重合的。开启压力po大于闭合压力pc。且po和pc都小于调定压力pa。papo之差称为调压偏差。理论上此差越小越好。po/pa称为开启比，其值不小于90%；pc/pa称为闭合比，其值不小于85%。,先导式溢流阀在稳定溢流时，进口压力p为:,55,动态特性及其特性曲线,2.溢流阀动特性分析,56,（3）压力超调量建立时间，指压力从0.1（papu）开始到0.9（papu）所需时间t1。表明了溢流阀响应的快速性。（4）压力恢复时间（过渡过程时间），指压力从0.9（papu）开始到1.05（papu）所需的时间t2。表明溢流阀稳定的快速性。（5）卸荷时间，指溢流阀遥控口的电磁阀得电（遥控口开启）卸荷时间，从压力0.9（papu）降到0.1（papu）的时间t3。表明卸荷响应的快速性。,57,1.溢流阀常态时阀口关闭，溢流时阀口开启。2.溢流阀的泄漏口或导阀的回油口是与T口连通的，必须接回油箱。若T口有压力时将施加于调压弹簧腔，共同作用在阀芯上，相当于加大了调定压力。3.溢流阀调节和控制的是进油口压力，使其不超过溢流阀自身的调定值。,（五）溢流阀的关键内容,58,二.减压阀reducingvalve,（一）减压阀的功用,（二）减压阀种类及其工作原理,直动式减压阀图形符号,通常所说的减压阀即指定压式。定压式减压阀又分为直动式和先导式。,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。,59,直动式减压阀工作原理,60,先导式减压阀图形符号,61,先导式减压阀工作原理,62,63,3减压阀关键内容（1）减压阀在常态时，阀口是开启的，减压时阀口减小。（2）减压阀的泄漏口必须单独接回油箱。（3）减压阀调节和控制的是出口压力p2不超过自身的调定值。,64,减压回路,减压阀的应用,减压阀用在液压系统中获得压力低于系统压力或使出口压力稳定的二次油路上。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。,65,与溢流阀比较：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内流道内泄至出口。,减压阀的特点,66,（思考）5812、14（作业）516、21、22,67,三.顺序阀sequencevalve,（一）顺序阀的功用,（二）顺序阀种类及其工作原理,P2,直动式顺序阀直动式顺序阀的图形符号为,利用压力,控制阀口通断的压力阀。,按结构可分为直动式和先导式；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。,68,69,2.先导式顺序阀先导式顺序阀的图形符号为,70,顺序阀的应用用于多个执行元件顺序动作。,71,顺序阀的其他用途（1）作背压阀使用。,72,（2）作卸荷阀使用。外控式顺序阀也可作为双泵供油回路的卸荷阀使用（见快速运动回路）。,73,（3）作平衡阀使用。顺序阀反向并联一只单向阀可作为平衡回路的平衡阀使用（见平衡回路）。,74,4顺序阀的关键内容（1）顺序阀常态时阀口关闭，工作时阀口开启。（2）顺序阀的泄漏口或导阀回油口必须单独接回油箱。（3）自控式顺序阀是由进口压力p1控制的。当阀口开启后，P2口压力与所接负载有关。,75,（一）压力继电器功用,（二）压力机电器种类及其工作原理,常用压力继电器有膜片式和柱塞式两大类。压力继电器的图形符号为,四压力继电器pressuresensor,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。,76,1、膜片式压力继电器,77,2、柱塞式压力继电器,78,压力继电器的应用,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。,79,第四节流量控制阀FlowControlValve,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、调速阀和分流集流阀。,节流阀,调速阀,80,一.节流阀throttlevalve,职能符号,81,普通节流阀的结构和工作原理,82,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。,节流阀的应用,83,对于轴向三角沟槽式阀口，其通流截面积AT为,节流阀调节和控制的流量受进出口压力差影响显著，通常用于对流量精度要求不高的液压系统中。,m0.5时为薄壁孔，节流口公式为,节流口流量公式,84,职能符号,二.调速阀flowregulator,调速阀由差压式减压阀和节流阀串联组成（先减压后节流）。调速阀能够自动控制节流口前后的压力差，所以输出流量稳定。,85,三.等流量控制阀,86,四.限速关闭阀,87,（思考）513、1561、35、7、8（作业）518、19、23,88,同学们好,Welcometotheclassroom,89,5.5叠加阀和插装阀StackedValveAndCartridgeValve,一.叠加阀,90,二.插装阀,二通插装阀,91,1.二通插装阀组成方向控制阀,92,2.二通插装阀组成压力控制阀,93,3.二通插装阀组成流量控制阀,94,5.6伺服阀、比例阀和数字阀Servo-valve、Proportional-ValveAndDigital-Valve,一.伺服阀,三大类阀有四个重要特征：一是当输入连续变化的信号时，其输出也是连续变化的；二是输入较小的信号可获得较大的输出；三是可开环控制也可闭环控制；四是具有良好的微机可控性，电液伺服阀和比例阀需经数/模转换，数字阀则直接控制。在连续自动控制设备中，以微机为控制中心，以电液伺服阀或电液比例阀或数字阀组成的动力系统将是今后发展的目标。,伺服阀分为机液伺服阀和电液伺服阀。机液伺服阀的输入信号是连续变化的机械信号，电液伺服阀的输入信号是连续变化的电信号。,机液伺服阀又分为滑阀式、喷嘴挡板式和射流管式,95,（一）滑阀式伺服阀结构,96,1.按阀口数可分为四通阀、三通阀、二通阀,2按控制边数分为四边阀、双边阀、单边阀,3按阀的预开口可分为正开口阀（负重叠）、零开口阀（零重叠）、负开口阀（正重叠）,4按阀口形式可分