第七章__液压阀

第七章液压阀,内容：7.1概述7.2方向控制阀7.3压力控制阀7.4流量控制阀,液压阀是对液压系统所需的液体压力、流动方向、流量大小进行控制调节，以满足执行元件克服外部载荷、改变运动方向和运动速度的要求。,目的任务：了解各种阀的分类、组成、特点掌握功用、工作原理掌握换向阀位通滑阀机能掌握压力、流量阀的工作原理、性能、区别,按结构形式分类,液压阀的分类,滑阀,锥阀,球阀,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。,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。,性能与锥阀相同。,7.1概述,按机能分类,液压阀的分类,压力控制阀,流量控制阀,方向控制阀,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。,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、比例流量阀等。,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。,按控制方式分类,液压阀的分类,定值或开关控制阀,比例控制阀,伺服控制阀,数字控制阀,被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。,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。,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。,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。,液压阀基本结构,基本工作原理,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。,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。,对液压阀的基本要求,（1）动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。（2）阀口全开时，液流压力损失要小；阀口关闭时，密封性能要好。（3）所控制的参数（压力或流量）要稳定，受外界干扰时变化量要小。（对溢流阀、节流阀至关重要）（4）结构紧凑，安装、调整、维护、保养方便，通用性要好。,7.2方向控制阀,每个通油口只有两种状态：非通即断分类：单向阀（按控制方式分为：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。）,功用：用以控制油液流动方向或液流通断。,1.普通单向阀,一、单向阀,右端进油，压力油作用在阀芯右端，克服左端弹簧力使阀芯左移，阀芯开启，油液从左端流出；若左端进油，压力油与弹簧同向作用，使阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。,要求单向阀正向液流通过时压力损失小，反向截止时密封性好。作用在阀芯上的弹簧只起复位作用，其开启压力只需（0.030.05）MPa，反向截止时靠锥阀芯或球阀芯与阀体上的密封线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能好。,原理：只允许液流向一个方向流动，反向截止。,普通单向阀的结构图,（a）管式连接单向阀（b）板式连接单向阀,快进时：系统压力小，双泵供油。工进时：负载增大，系统压力升高，液控顺序阀打开，使低压大流量泵（左）卸荷，此时单向阀关闭，由高压小流量泵（右）单独向系统供油，实现慢速运动。,隔离作用：双泵供油，单向阀用来分隔油路以防止高低压干扰。,普通单向阀的应用,普通单向阀的应用,2.液控单向阀,液控单向阀的应用,普遍认为：滑阀是间隙密封，泄漏是不可避免的。锥阀是线密封，是不可以泄漏的。,液控单向阀在液压系统中的应用很广，主要利用液控单向阀锥阀良好的密封性。,做充油阀用支撑液压缸锁紧液压缸,二、换向阀,1.换向阀的分类,按结构形式,滑阀、转阀、球阀,按阀体连通的主油路数,两通、三通、四通等,按阀芯在阀体内的工作位置,两位、三位、四位等,按操作阀芯运动的方式,手动、电动、电磁动、液动、电液动等,转阀的工作原理图,利用阀芯相对于阀体孔内的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。,2.换向阀典型结构分析,结构主体：滑阀阀芯1和阀体2。台肩：阀芯与阀体孔配合处。沉割槽：阀体孔内沟通油液的环形。油口：阀体在沉割槽处有对外连接的油口,阀芯台肩和阀体沉割槽可为三台肩五沉割槽，也可为两台肩三沉割槽。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。,2.换向阀换向原理,滑阀命名阀体分布的主油口，称为“通”，不包括控制油口和泄漏油口。滑阀阀芯相对阀体的不同的稳定工作位置，称为“位”。存在X个主油口和Y个稳定工作位置的滑阀式换向阀，称为Y位X通换向阀。,2.换向阀图形符号的含义,二位二通,三位四通,三位五通,2.换向阀滑阀的中位机能,三位换向阀的阀芯在中间位置时，各通口间有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。这种连通方式称为换向阀的中位机能。,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。,滑阀中位机能的应用：用以满足执行元件不工作时系统的工作要求：H、K、M可使泵卸荷，O、M可使液压缸停在任意位置，H、Y可使液压执行元件浮动，P可实现液压缸差动连接。,系统保压：中位为“O”型，如图所示，P口被堵塞时，此时油需从溢流阀流回油箱，增加功率消耗；但是液压泵能用于多缸系统。,中位机能应用,系统卸荷：中位“M”型，如图所示，当方向阀于中位时，因P、O口相通，泵输出的油液不经溢流阀即可流回油箱，由于直接接油箱，所以泵的输出压力近似为零，也称泵卸荷，减少功率损失。,中位机能应用,液压缸快进：中位“P”型，如图所示，当换向阀于中位时，因P、A、B相通，故可用作差动回路。,中位机能应用,推动阀芯移动的动力有：手动、机动、液动、电磁、电液动等方法。操纵方式符号：,各种换向阀,换向阀的不同的操作方式具有各自的特点：,手动、机动：换向阀工作可靠；液动换向阀：操作力大，易于控制大流量；电磁换向阀操作：灵活易于实现自动控制；电液动换向阀：集电磁换向阀与液动换向阀的优点于一体，既可控制大流量也易于实现自动控制。,3.手动换向阀,手动换向阀是依靠手动杠杆的作用力驱动阀芯运动来实现油路通断或切换的。,4.机动换向阀,又称:行程换向阀，它是依靠安装在执行元件上的行程挡块(或凸轮)推动阀芯实现换向的。,当挡铁压下滚轮1，使阀芯2移至下端位置时，油口P和A逐渐相通；当挡铁移开滚轮时，阀芯靠其底部弹簧4进行复位，油口P和A逐渐关闭。改变挡铁斜面的斜角或凸轮外廓的形状，可改变阀移动的速度，因而可以调节换向过程的时间，故换向性能较好。,5.电磁换向阀,两端不可能同时得电。,6.液动换向阀,液动换向阀是利用压力油推动阀芯换位，实现油路的通断或切换的。,液压操纵对阀芯的推力大，适用于高压、大流量、阀芯行程长的场合。,当两个控制油口X和Y都不通压力油时，阀芯2在两端弹簧4的作用下处于中位。当控制压力油从X流入阀芯左端油腔时，阀芯被推至右端，油口P和B相通，A和T相通；当控制压力油从Y流入阀芯右端油腔时，阀芯被推至左端，油口P和A相通，B和T相通，实现液流反向。,7.换向阀操作方式,手动换向阀,电磁换向阀,液动换向阀,机动换向阀,7.3压力控制阀,这类阀的共同点是：利用节流降压原理，通过作用在阀芯一端的弹簧力与另一端的液压力相平衡而工作的。,压力控制阀工作原理基础,在分析所有压力阀的工作原理时，一定要抓住:阀的进（出）口压力、阀芯、弹簧这三个环节。,一、溢流阀,几乎在所有的液压系统中都需要用到它，其性能好坏对整个液压系统的正常工作有很大影响。,按其结构形式和基本动作方式分为：直动式溢流阀先导式溢流阀,溢流阀是通过阀口的溢流，调定系统工作压力或限定其最大工作压力，防止系统过载。,压力油从P口进入，经阻尼孔1作用在阀芯底部，当作用在阀芯3上的液压力大于弹簧力时，阀口打开，使油液溢流。向下调节5，那么顶开阀芯3的力是增大？还是减小？,1.直动式溢流阀,直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上，与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作。,2.先导式溢流阀结构,阻尼孔,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。进口压力值主要由先导阀调压弹簧的预压缩量确定。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。,2.先导式溢流阀工作原理,主阀芯开启是利用液流流经阻尼孔形成的压力差。阻尼孔一般为细长孔，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。,溢流阀入口处的压力随阀口溢流量变化而恒定的程度，是衡量溢流阀静特性好坏的重要指标。实际上，溢流阀工作时开口量是变化的，开口量的变化引起溢流量变化，亦必然引起压力的变化。压力越高，所需弹簧刚度就越大，因而，溢流量变化时压力的变化就越大。先导式溢流阀的定压精度高，静特性较直动型的好。,q,p,q,p,先导式溢流阀的定压精度高，静特性较直动型的好。当溢流阀的调定压力为p时，直动式的溢流量(损失)较先导式的大，即q直q先；当溢流阀的溢流量变化q时，直动式的进口压力变化大(定压性差)，即p直p先。,比较：,调压螺母时，直动式溢流阀的弹簧变形力较大，调压费力，所以直动式溢流阀适用于低压、小流量、且对于压力稳定性要求不高的系统。先导式溢流阀由先导阀与主阀两部分组成，阀芯另一端作用的压力是由先导阀调节的，而先导阀的承压面积很小，且灵敏度很高，所以其弹簧力也不大，调节省力、灵活。可见先导式溢流阀适用于高压大流量，对压力稳定性要求较高的系统。,3.溢流阀的作用,进口节流调速回路,溢流调压：在不断的溢流过程中保持系统压力基本不变。安全保护：亦称安全阀，用于过载保护。形成背压：接在回油路上，使系统稳定。,4.液压系统对溢流阀的性能要求,定压精度高。灵敏度要高。如溢流调压时，当液压缸突然停止运动时，溢流阀要迅速开大。否则，定量泵输出的油液将因不能及时排出而使系统压力突然升高，并超过溢流阀的调定压力，使系统中各元件及辅助受力增加，影响其寿命。工作要平稳，且无振动和噪声。当阀关闭时，密封要好，泄漏要小。对于经常开启的溢流阀，主要要求前三项性能；而对于安全阀，则主要要求第二和第四两项性能。其实，溢流阀和安全阀都是同一结构的阀，只不过是在不同要求时有不同的作用而已。,二、减压阀,按调节要求不同，有：出口压力为定值定值减压阀；进出口压力差不变定差减压阀；进出口压力成比例定比减压阀。其中定值减压阀应用最广，又简称减压阀。,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。,减压阀由先导阀和主阀组成。进口压力油经主阀阀口流至出口，出口压力油引至主阀芯下腔，然后进入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，先导阀阀口开启，主阀芯上移，主阀阀口缝隙关小，减压阀才起减压作用且保证出口压力为定值。,定值减压阀,先导型减压阀,减压阀的作用:减压和稳压。减压就是将较高的入口压力p1减低为较低的出口压力p2;稳压就是将出口压力稳定在所调定的数值上。使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。在各种液压设备的夹紧、润滑和控制系统中应用较多。此外，当油液压力不稳定时，在回路中串入一减压阀可得到一个稳定的较低的压力。,减压阀是出口压力控制，保证出口压力为定值；减压阀阀口常开，进出油口相通；减压阀有单独的泄油口；减压阀的出口压力又去工作，压力不为零。减压阀与溢流阀一样有遥控口。,特点,功用,不同之处：溢流阀保持进口处压力基本不变，而减压阀保持出口压力基本不变。在不工作时，溢流阀进出油口不通，而减压阀进、出油口互通。为保证减压阀出口压力调定值恒定，它的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的，所以它的导阀的弹簧腔和泄漏油可通过阀体上的通道和出油口相通，不必单独外接油箱。,阻尼孔,阻尼孔,三、顺序阀,顺序阀是一种利用压力来控制阀口通断的压力阀，因用于控制多个执行元件的动作先后顺序而得名。,依控制压力的不同，顺序阀又可分为内控式:用阀的进口压力控制阀芯启闭外控式:用外来的控制压力油控制阀芯启闭(即液控顺序阀)依结构不同，顺序阀又可分为直动式：一般用于低压系统先导式：用于中高压系统,直动式顺序阀,压力油从P1口通入进油腔后，经过阀体4和底盖7上的孔，进入控制活塞6的底部。当进油口压力p1低于调压弹簧2的预调压力时，阀芯不动，阀口关闭。当进油口压力增大且大于弹簧2预紧力时，阀芯升起，阀口打开，进出油口P1和P2接通。,顺序阀与溢流阀的主要差别,（1）顺序阀的出油口与负载油路相连接，而溢流阀的出口油路直接接回油箱；（2）顺序阀的泄油口单独接回油箱，而溢流阀的泄油则通过阀体内部孔道与阀的出口相通流回油箱；（3）顺序阀的进口压力由液压系统工况来决定，当进口压力低于弹簧的调定压力时，阀口关闭；当进口压力超过弹簧的调定压力时，阀口开启，接通油路，出口压力油对下游负载做功。溢流阀的进口最高压力由调压弹簧来限定，且由于液流溢回油箱，所以损失了液体的全部能量。,顺序阀在液压系统中的应用,控制多缸的顺序动作,顺序阀在液压系统中的应用,与单向阀组成平衡阀，保持垂直放置的液压缸不因自重而下落。,顺序阀在液压系统中的应用,用外控顺序阀使双泵系统的大流量泵卸荷。,顺序阀在液压系统中的应用,作背压阀：用内控顺序阀接在液压缸回油路上，增大背压，以使活塞的运动速度稳定。,普通流量控制阀包括节流阀、调速阀、溢流节流阀等。流量控制原理：,为保证流量稳定，节流口的形式以薄壁小孔较为理想。常用节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等。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。,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。,7.4流量控制阀,1.普通节流阀,结构原理：主要零件有阀芯、阀体和推杆。阀体下边是进油口，上边是出油口。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。工作原理,节流阀实质上相当于一个可变节流口，借助控制机构使阀芯相对于阀体孔运动改变阀口的过流面积。,流量阀在工作时，节流口的过流断面通常是很小的，当系统速度较低时尤其如此。因此节流口很容易被油液中所含的金属屑、尘埃、砂土、渣泥等机械杂质和在高温高压下油液氧化所生成的胶质沉淀物、氧化物等杂质所堵塞。节流口被堵塞的瞬间，油液断流，随之压力很快增高，直到把堵塞的小孔冲开，于是流量突然加大。如此过程不断重复，就造成了周期性的流量脉动。开口越小，脉动现象越严重，甚至在阀口没有完全关闭时就断流。,主要原因,表现,减轻堵塞现象的措施,最小稳定流量,最小稳定流量越小，说明节流阀节流口的通流性越好，系统可获得的最低稳定速度越低，即阀的调速范围越大。为了保证系统在低速工作时速度的稳定性，最小稳定流量必须小于系统以最低速度运行所需要的流量值。(物理意义),不发生节流堵塞现象的最小流量。,选择水力半径大的薄刃节流口；精密过滤并定期更换液压油；合理选择节流口前后压差；采用抗氧化稳定性好的油液、减小节流口的表面粗糙度等。,？,？,？,普通节流阀刚性差，在节流开口调定后，通过它的流量受负载变化影响，不能保持执行元件运动速度的稳定，因此只适用于工作负载变化不大和速度稳定性