于治明主编液压传动课件第四控制元件

1、第四章 控制元件第一节 概述一、液压阀的作用作用：控制油液的流动方向或调节其压力和流量。分类：方向阀、压力阀和流量阀。压力阀和流量阀利用通流截面的节流作用，控制系统的压力和流量。方向阀利用通流通道的更换控制油液的流动方向。共同点：由阀体、阀心和驱动阀心动作的部件（弹簧、电磁铁）组成。符合孔口流量公式二、液压阀的分类第二节 阀芯的结构和性能一、阀口形式二、液动力（一）稳态液动力稳态液动力是阀心移动完毕，开口固定之后，液流流过阀口时，因动量变化而作用在阀心上的力。取阀心两凸肩间的液体作为控制体，列动量方程得轴向液动力cosqvFbspACqd20pCvv2220VrxCWAcos222pxCWCC

2、FVrvdbs由 稳态液动力对滑阀性能的影响是加大了操纵滑阀所需的力。 只与阀心移动速度有关，与阀心开度本身无关。 开度变化时，长度为l的油液的轴向速度发生变化，出现了加速或减速，于是阀心受到一个轴向反作用力这就是瞬态液动力。稳态液动力要使阀口关闭，相当于回复力，另一影响是使滑阀的工作趋于稳定。（二）瞬态液动力瞬态液动力是滑阀在移动过程中阀腔中液流因加速或减速而作用在阀心上的力。.50,101. 0,10,69,1, 0, 1, 7 . 0NFcmxMPapcmwCCCbsVrvddtdqldtvAdldtdvlAdtdvmFssbt)(00msAqvpACqd20VWxA 0加速或减速部分油

3、液的质量，阀腔的截面积，流过阀腔的瞬时流量，阀心移动的速度。当阀口的压差不变或变化不大时，流量的变化率为dtdxpWCdtdqVd2dtdxpWlCFVdbt2 瞬态液动力的方向，视油液流入还是流出阀腔而定。流出阀腔，开度加大，油液加速，开度减小，油液减速，瞬态液动力方向与阀心移动方向相反，阻止阀心移动，相当于阻尼力，l取正值，称为滑阀的“正阻尼长度”。三、卡紧力1.在中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后，阻力可达几百牛顿，阀心重新移动十分费力，称为滑阀的液压卡紧现象。2.原因：滑阀副几何形状误差和同心度变化所引起的径向不平衡液压力，即液压卡紧力。3.径向不平衡力的估算公式为阀芯与阀套同心

4、时大端的缝隙值。20201011120221221142cos2rheprlDrheeprlrdxdlrprhrhpFl12rD 00121211,cos;2hehhrrrppprD当阀芯大端接触阀套， 时 ，0he 142420000hrhrhrhrplDF当9 . 00hr时，有极值，所以plDF27. 0max设阀心与阀套间的摩擦系数为f，则移动阀心所需克服的最大摩擦阻力为4.减小液压卡紧力措施pflDFt27. 01）提高阀的加工和装配精度，避免出现偏心。2）在阀心台肩上开均压槽。3）使阀心或阀套在轴向或圆周方向产生高频小振幅摆动或振动4) 精细过滤油液。四、阀的泄漏特性滑阀的泄漏量按

5、下式计算lpbhq123 第三节 常用液压控制阀一、方向控制阀单向阀（一）普通单向阀1.作用：油液沿一个方向流动，不许倒流。2.工作原理3.开启条件： GFFAppfk)(211p2pkFfFGAAGFFpfkk)(：进油腔1油的压力（Pa）;:出油腔2油的压力（Pa）;：弹簧力（N）;:阀心与阀座的摩擦力；：阀心重量（N）； 单向阀开启压力：0.030.05Mpa，背压阀开启压力：0.20.6Mpa。4.主要性能（1）正向最小开启压力、（2）正向流动时的压力损失及反向泄漏量:阀座口的面积。5.应用单独用于油泵出口，防止由于系统压力升高，油液倒流而损坏油泵隔开油路间不必要的联系配合蓄能器实现保

6、压作为旁路与其它阀组成复合阀，如单向节流阀，单向调速阀等采用较硬弹簧作背压阀。（二）液控单向阀1.工作原理GFFAppFAppfkfkk11221)()(kkffkkkAGFFFAApAAppp21112)(2.反向开启条件即 kp1p2pkAAkF1fF2fFG:阀反向开启时的控制油压力（Mpa）；：出油腔1油压力（Mpa）；：进油腔2油压力（Mpa）；：控制活塞面积(m2)；：锥阀活塞面积(m2)；：弹簧力(N); :锥阀芯摩擦阻力(N);：控制活塞摩擦阻力(N); ：阀芯与控制活塞重量之和(N)。3.典型结构和特点1）种类普通型，带卸荷阀心型。按控制活塞的泄油腔的连接方式分内泄式和外泄式

7、。1p01p2) 5 . 04 . 0 (ppk内泄式：控制活塞上腔与腔相通。当时，用于低压场合。外泄式：在控制活塞上腔增加了外泄口，与油箱连通，减少了1p腔压力在控制活塞上的作用面积。 kkkAApAAppp1112)(11: pA腔压力作用在控制活塞上的活塞杆作用面积(m2)。内泄式带卸荷阀心的液控单向阀 1.控制活塞 2.推杆 3. 锥阀 4.弹簧座 5.弹簧 6.卸荷阀心kffkkkAGFFFAApp211外泄式带卸荷阀心的液控单向阀kffkkkAGFFFAApp2111kffkkkAGFFFAApp2111卸荷阀心的结构钢球式卸荷阀心液控单向阀的结构 （三）双液控单向阀（液压锁）1.

8、工作原理2.主要性能要求最小正向开启压力要小。最小正向开启压力与单向阀相同为0.030.05Mpa。反向密封性好。压力损失小。反向开启最小控制压力为2) 5 . 04 . 0 (ppk) 0(1p不带卸荷阀 （带卸荷阀 205. 0ppk) 0(1p3.应用保压回路 作充液阀 锁紧回路 蓄能器供油回路 内泄式和外泄式液控单向阀 防止自重下落回路 二、换向阀 换向阀利用阀心相对于阀体的相对运动，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。（一）对换向阀的主要要求油液流经阀时的压力损失要小。互不相通的油口间的泄漏要小。换向平稳、迅速且可靠。（二）滑阀式换向阀换向

9、阀分类电磁换向阀：借助于电磁铁吸力推动阀芯动作来改变液流流向。电磁铁吸力一般小于等于90N，只适用于压力不太高、流量不太大的场合。机动换向阀：依靠挡铁或凸轮压迫阀芯，从而实现通断或改变流向。液动换向阀：利用控制油路的压力油来改变阀芯位置的换向阀。适用于高压、大流量场合。 电液换向阀：控制油路的主阀芯不是靠电磁铁吸力直接推动的，是靠电磁铁操纵控制油路上的压力油液推动的，因此推力大，主阀芯移动速度由节流阀调节，使系统中执行元件换向平稳无冲击，换向性能好，适用于高压、大流量场合。5电磁球阀以电磁铁推力为驱动力推动钢球，实现油路通断和切换。分析和选择中位机能时，应考虑：系统保压 系统卸荷换向平稳性和精

10、度启动平稳性液压缸“浮动”和在任意位置上的停止7。主要性能工作可靠性 通电可靠换向，断电可靠复位。压力损失 开口小 内泄漏量从高压腔漏到低压腔的泄漏量。换向和复位时间换向时间：电磁铁通电到阀心换向终止时间；复位时间：电磁铁断电到阀心回复到初始位置时间；换向频率单位时间内阀所允许的换向次数。使用寿命二、压力控制阀（一）溢流阀1。功用和要求功用：通过阀口的溢流，使被控系统或回路的压力保持恒定，实现稳压、调压或限压作用要求：调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小.2。工作原理和结构（1）直动式先导式（2）先导式（二）减压阀1.功用和要求功用：能使与其出口处相接的某一回路的压

11、力保持恒定，在系统的夹紧、控制、润滑等油路中应用。要求：出口压力保持恒定，不受入口压力、通过流量大小的影响。2.工作原理和结构cos2cos2)(12RdRdRcsWxCApWxCxxkp)(2RcsxxAkpcRxx constxAkpcs2考虑则先导式减压阀和先导式溢流阀的区别：1）减压阀保持出口处压力基本不变，而溢流阀保持进口处压力基本不变。2）在不工作时，减压阀进出口互通，而溢流阀进出口不通。3）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。而溢流阀的出油口通油箱，所以它的导阀弹簧腔和泄油可通过阀体上的通道和出油口接通，不必单独外接油箱。3.性能忽略阀心自重、

12、摩擦力， 1vC则阀心上的力的平衡方程 )()(cos2212RcsRdxxkppWxCAp如忽略稳态液动力， 4.应用1）定值减压阀在系统中用于减压和稳压。 夹紧油路，限制工作机构的作用力，减少压力波动，改善控制系统的性能。2）定差减压阀用作节流阀的串联压力补偿阀，如调速阀。3）定比减压阀需要两级定比调压。2211)(ApxxkApRcs2112AApp（三）顺序阀1.功用 控制多个执行元件的顺序动作。通过改变控制方式、泄油方式和二次油路的接法，可作背压阀、平衡阀或卸荷阀用。2.工作原理和结构分类：内控式和外控式； 直动式和先导式； 内泄式和外泄式。3.性能与溢流阀相似。要求阀的调压偏差小，

13、调压弹簧的刚度小，在关闭状态下的内泄漏量要小。4.应用1）控制多个执行元件的顺序动作。2）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。3）外控顺序阀使双泵系统的大流量泵卸荷。4）内控顺序阀接在液压缸的回油路上，增大背压，使活塞的运动速度稳定。(四)平衡阀五、压力继电器1.压力继电器是利用液体压力来启闭电气触点的液压电器转换元件，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，实现泵的加载或卸荷、执行元件的顺序动作或系统的安全保护和连锁等功能。C: （通用）， NC：（常闭），NO：（常开）主要性能1）调压范围：发出电信号的最低工作压力和最高工作压力的范围。2）灵敏度和通断调节区间 压力升高，继电器接通电信号的压力（称开启压力）和压力下降，继电器复位切断电信号的压力（称闭合压力）之差为压力继电器的灵敏度。为避免压力波动时，继电器时通时断，要求开启压力和闭合压力间有一可调节的一定的差值，称为通断调节区间。3）重复精度：在一定的设定压力下，多次升压（或降压）过程中，开启压力和闭合压力本身的差值。4）升压或降压动作时间 压力由卸荷压力升到设定压力，微动开关触点闭合发出电信号的时间，称为升压动作时间，反之称为降压动作时间。应用刀具自动退刀；故障时的自动停车；工作程序自动换接。第五节 流量控制阀流量控制阀是依靠改变阀